La conscience comprise comme un état de la matière

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Une révolution tranquille est en cours dans la physique théorique. Pour aussi longtemps que la discipline ait existé, les physiciens ont été réticents à discuter de la conscience, la considérant comme un sujet pour les charlatans. En effet, la simple mention de « c » pourrait ruiner des carrières.

Cela commence enfin à changer grâce à une manière fondamentalement nouvelle de penser la conscience, qui se répand comme une traînée de poudre à travers la communauté de la physique théorique. Et alors que le problème de la conscience est loin d’être résolu, il est enfin formulé mathématiquement comme un ensemble de problèmes que les chercheurs peuvent comprendre, explorer et discuter.

Aujourd’hui, Max Tegmark, un physicien théorique à l’Institut de Technologie du Massachusetts, à Cambridge, énonce les problèmes fondamentaux que cette nouvelle façon de penser soulève. Il montre comment ces problèmes peuvent être formulés en termes de mécanique quantique et de théorie de l’information. Il explique aussi comment le fait de penser la conscience de cette manière conduit à des questions précises sur la nature de la réalité, que le processus scientifique de l’expérience pourrait aider à démêler.

L’approche de Tegmark est d’imaginer la conscience comme un état de la matière, comme un solide, un liquide ou un gaz. « Il est probable que la conscience peut être comprise comme un autre état de la matière. Tout comme il existe de nombreux types de liquides, il existe de nombreux types de conscience « , dit-il.

Il continue de montrer comment les propriétés particulières de la conscience pourraient découler des lois physiques qui régissent notre univers. Et il explique comment ces propriétés permettent aux physiciens de raisonner sur les conditions dans lesquelles la conscience émerge et comment nous pourrions l’exploiter pour mieux comprendre pourquoi le monde autour de nous apparaît tel que nous le percevons.

Fait intéressant, la nouvelle approche de la conscience est venue de l’extérieur de la communauté de la physique, principalement de neuroscientifiques comme Giulio Tononi de l’Université du Wisconsin à Madison.

En 2008, Tononi a proposé qu’un système démontrant la conscience devrait avoir deux traits spécifiques. Premièrement, le système doit être capable de stocker et de traiter de grandes quantités d’informations. En d’autres termes la conscience est essentiellement un phénomène d’information.

Et en second lieu, cette information doit être intégrée dans un ensemble unifié de sorte qu’il soit impossible de le diviser en parties indépendantes. Ce qui implique que chaque instance de la conscience est un tout unifié qui ne peut être décomposé en éléments séparés.

Ces deux traits peuvent être spécifiés mathématiquement, ce qui permettra aux physiciens comme Tegmark de les étudier pour la première fois. Il commence en décrivant les propriétés de base qu’un système de conscience doit avoir.

Étant donné que c’est un phénomène d’information, un système de conscience doit être capable de stocker dans une mémoire et récupérer efficacement.

Il doit également être en mesure de traiter ces données, comme un ordinateur, mais il faut qu’il soit beaucoup plus souple et plus puissant que les circuits à base de silicium qui nous sont familiers.

Tegmark emprunte le terme « computronium » pour décrire la matière qui peut faire cela et cite d’autres travaux montrant que les ordinateurs d’aujourd’hui se situent, d’un ordre de grandeur de 38, sous les limites théoriques de l’informatique. (commentaire du traducteur: sur le Xeon E7 v3 d’Intel, la longueur de canal d’un transistor est de 22 nanomètres soit 10-9 mètres, alors que la longueur de Planck est de 10-35 – Dans la phrase précédente, au lieu de 38 j’aurais écrit 24)

De toute évidence, il y a largement la place à une amélioration qui permettrait le fonctionnement des systèmes de conscience.

Ensuite, Tegmark présente le « perceptronium« , qu’il définit comme la substance la plus générale qui se sent subjectivement consciente d’elle même. Cette substance devrait non seulement être en mesure de stocker et de traiter l’information, mais ceci sous la forme d’un tout unifié et indivisible. Cela exige aussi une certaine indépendance dans laquelle la dynamique de l’information est déterminée à partir de l’intérieur plutôt que de l’extérieur.

Enfin, Tegmark utilise cette nouvelle façon de penser à propos de la conscience comme une lentille qui permet de focaliser sur l’étude d’un des problèmes fondamentaux de la mécanique quantique connu comme le problème de factorisation quantique.

Ceci découle du fait que la mécanique quantique décrit l’univers entier en utilisant trois entités mathématiques: un objet connu sous le nom de « hamiltonien » qui décrit l’énergie totale du système; une matrice de densité qui décrit la relation entre tous les états quantiques d’un système et l’équation de Schrödinger, qui décrit comment ces choses changent avec le temps.

Le problème est que quand l’univers entier est décrit en ces termes, il y a un nombre infini de solutions mathématiques qui incluent tous les résultats possibles de la mécanique quantique et de nombreuses autres possibilités encore plus exotiques.

Donc, le problème est: pourquoi percevons-nous l’univers comme le monde semi-classique en trois dimensions qui nous est si familier? Lorsque nous regardons un verre d’eau glacée, nous percevons le liquide et les cubes de glace solides comme des choses indépendantes, même si elles sont intimement liées dans le cadre du même système. Comment cela se fait-il? Sur l’ensemble des résultats possibles, pourquoi ne percevons-nous pas cette évidence?

Tegmark n’a pas de réponse. Mais ce qui est fascinant à propos de son approche est qu’elle est formulée en utilisant le langage de la mécanique quantique, d’une manière qui permet une analyse scientifique détaillée. Et par conséquent, il soulève toutes sortes de nouveaux problèmes que les physiciens voudront disséquer plus en détail.

Prenez par exemple, l’idée que l’information dans un système conscient doit être unifiée. Cela signifie que le système doit contenir des codes de correction d’erreur qui permettent à tout sous-ensemble, comprenant jusqu’à la moitié des informations, d’être reconstruit à partir du reste.

Tegmark souligne que toute information stockée dans un réseau spécial, connu comme un réseau de neurones d’Hopfield , dispose automatiquement de cette fonction de correction d’erreur. Cependant, il calcule qu’un réseau Hopfield de la taille du cerveau humain avec 1011 neurones, ne peut stocker que 37 bits d’information intégrée (commentaire du traducteur: à mon avis il s’agit de « mots de 37 bits max ». et le nombre de mots n’apparait pas dans l’article).

« Cela nous laisse avec un paradoxe de l’intégration: Pourquoi le contenu de l’information de notre expérience consciente semble être considérablement plus grand que 37 bits? » demande Tegmark.

Voilà une question que de nombreux scientifiques pourraient finir par étudier en détail. Pour Tegmark, ce paradoxe suggère qu’il manque un ingrédient essentiel dans sa formulation mathématique de la conscience. « Cela implique fortement que le principe de l’intégration doit être complété par au moins un principe supplémentaire, » dit-il.

Et pourtant, la puissance de son approche c’est l’hypothèse que la conscience ne se situe pas au-delà de notre portée; qu’il n’y a pas de « recette secrète » sans laquelle elle ne peut être apprivoisée.

Au début du 20e siècle, de jeunes physiciens se sont embarqués dans une quête pour des explications de petites anomalies étranges dans notre compréhension de l’univers. En utilisant les nouvelles théories de la relativité et la mécanique quantique, ils ont fini par changer la façon dont nous comprenons le cosmos. Ces physiciens, au moins certains d’entre eux, portaient des noms qui nous sont désormais familiers.

Se pourrait-il qu’une révolution similaire soit actuellement en cours au début du 21e siècle?

Traduit par Jacky Kozan le 18 mai 2015

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Jacky Kozan

Fondateur et coordinateur de l'Académie d'Ufologie