Conflit entre le raisonnement anthropique et l'observation Ken D Olum

 

Texte traduit de l'Anglais par mes soins dont la traduction est parfois très moyenne...

Michel Actis

 

1.  Le problème Où devrions-nous nous trouver dans l'univers?  Quel devrait être notre environnement ? 

Nous devrions sûrement nous trouver dans une situation très commune à la plupart des observateurs.  Cette idée est formalisée par Bostrom (2002a) comme étant l'hypothèse de l'individu pris comme un échantillon typique.

On doit raisonner comme si nous étions un échantillon aléatoire mais représentatif de l'ensemble de tous les observateurs de la même classe de référence.

La classe de la référence de Bostrom inclut les observateurs qui ont existé dans le passé ou qui existeront à l'avenir, et même les observateurs qui pourraient avoir existé y sont inclus (Olum 2002).  Mais ces considérations ne seront pas nécessaire ici car le problème persiste même si nous nous limitons aux observateurs qui existent actuellement.

Quel est l'ensemble des observateurs existants actuellement ?  Si nous acceptons la théorie de l'inflation, alors évidemment l'univers est infini.  Génériquement les modèles d'inflation sont éternels, signifiant qu'il y a toujours des endroits dans l'univers où l'inflation continue toujours (Vilenkin 1983 ; Steinhardt 1983 ; Guth

2000).  Ainsi une place infinie est créée en continu et des régions de l'univers infini qui sont distantes très lointaines et qui se développent indépendamment, il y aura un nombre infini de régions très semblables à la nôtre et un nombre infini de régions totalement différentes à la notre et de toutes les manières possibles (Ellis et Brundrit 1979)

Ainsi l'ensemble des observateurs actuellement existants est infiniment grand et très divers.

Dans l'univers infini, il y a des civilisations comme la nôtre, mais il y a également certaines qui sont considérablement plus grandes.  Il y a des étoiles comme le Soleil qui se sont formées des milliards d'années avant lui et ainsi des civilisations qui sont des milliards d'années plus vielles que la nôtre.  Il n'est pas impossible pour de telles civilisations d'avoir été dispersées par l'expansion de l'univers et ces civilisations gigantesques doivent exister aujourd'hui quelque part ....

Combien d'individus pourraient appartenir à une telle civilisation ?  Nous pouvons considérer ce nombre comme étant le produit de la population moyenne d'une planète par le nombre de systèmes d'étoiles de la civilisation.  Mais nous ne pouvons considérer des observateurs que dans une région sphérique très grande mais finie et fixer une limite alors que cette région devient infiniment grande du fait de l'inflation (Vanchurin et autres 2000).

Nous évaluons actuellement qu'on colonise complètement une galaxie en général en moins d'un milliard d'années (par exemple, Jones 1995) , les civilisations précoces pourraient facilement avoir colonisé leurs galaxies.  Notre galaxie compte 10.11 étoiles, mais nous ne savons pas quelle est la fraction de planètes appropriées à la colonisation, certaines évaluations (par exemple celle de Fogg 1992) donne l'ordre de 1%.  Si les 10.9 planètes propices ont chacune une population comme de la terre soit environ 10.10 habitants, cela donne un nombre d'individus total de 10.19.  dans la galaxie.

Quelle fraction des civilisations actuellement existantes sont de ce type ?

Il est évident que notre civilisation est dans un intervalle étroit entre la naissance et la mort de la galaxie.  La plupart des civilisations qui existent ailleurs se seront déjà éteintes ou se seront développées fortement, la pérennité dans le temps des très grandes civilisations est susceptible d'être beaucoup plus longue que le temps qu'elles prennent pour leur extension.  Mais nous pouvons être raisonnable et dire que la majorité, environ 90%, des civilisations actuelles sont des petites.

Selon ces considérations, les civilisations de tailles galactiques ont 10.9 fois plus d'individus que les petites, et une probabilité de 10% d'être commune, ainsi tous sauf un individu sur cent millions devrait appartenir à une grande civilisation.

Néanmoins, nous ne sommes pas dans une grande civilisation.  Pourtant le raisonnement d'Anthropique prévoit que nous sommes typiques et il prévoit ainsi avec une grande probabilité que nous appartenons à une grande civilisation.

En utilisant les évaluations ci-dessus, cette prédiction est violée d'une certaine manière malgré une probabilité d'échec de seulement 10.-8 mais la situation est beaucoup plus mauvaise que celle décrite ci-dessus.  Quelques civilisations auront sûrement colonisé au delà de leurs propres galaxies.  Dans le cas extrême, une civilisation a pu remplir une fraction significative d'espace autour de son origine.  Elle pourrait couvrir pas moins de 10.9 mégaparsecs cubiques, soit environ

10.7 grandes galaxies.  Vraisemblablement une petite fraction de ces civilisations se sont propagées aussi largement, mais si la fraction est plus que 10.-7, la plupart des individus sont dans ces civilisations.

De même, quelques civilisations auront beaucoup plus d'individus dans chaque système solaire, parce qu'elles utilisent la majorité de l'énergie de leur soleil (Dyson 1960), plutôt que les approximativement 10-9 qui sont absorbé par une planète de type Terre.  Elles pourrait être rares, mais de telles civilisations pourraient avoir 10.9 fois plus d'individus sur chaque système, et ainsi si plus de 10.-9 des civilisations ont pris cet itinéraire, elles contiennent la plupart des individus.

Il n'est pas possible de faire des évaluations précises de la fraction des civilisations qui prennent n'importe lequel de ces chemins, mais il s'avère que les civilisations les plus grandes sont susceptibles d'être les dominantes, et seulement un sur un milliard d'observateurs et probablement une fraction encore plus petite que celle là sont dans des civilisations comme la nôtre.

 

2.  Solutions possibles Quand les prévisions d'une théorie sont violées au niveau d'un pour un milliard, la théorie doit être rejetée.  Quelque chose est forcement erronée avec les conséquences ci-dessus.  Soit les idées anthropiques ne sont pas correctes, soit nous ne comprenons pas correctement la structure de l'univers et les processus qui permettent aux civilisations de se développer.  Dans cette section, je vais considérer diverses hypothèses où le problème pourrait se situer.

 

2.1 Le raisonnement d'Anthropique est erroné Une possibilité est que l'idée même du raisonnement anthropique est erroné et ne peut être employé pour faire des prévisions au sujet de ce que nous observons.  Mais nous avons besoin d'un procédé anthropique ou nous ne ferons jamais de progrès en science.  Si nous rejetons les théories qui rendent nos observations absolument impossible, plutôt que simplement peu probable, nous n'obtiendrons jamais rien (Bostrom 2002b).

Par exemple, considérez la théorie qu'il y a une particule de Higgs avec une masse de 75GeV/c2.  L'on pourrait penser, que la limite inférieure pour que la masse d'un boson Higgs soit détecté est de 115GeV/c2 avec une confiance de 95% (Hagiwara et autres 2002), alors la théorie doit être éliminée.  l'argument, naturel, est que si la masse était aussi basse que 75GeV/c2, beaucoup des particules de Higgs auraient été produites dans les accélérateurs et détectées.

Mais puisque le procédé de production est probabiliste, il y en avait toujours une chance minuscule qu'un tel événement ne se produise pas, et ainsi, quelque part dans l'univers, il y a toujours des civilisations qui ont échoué à détecter le boson de Higgs.  Ainsi, si plutôt que de penser que nous pourrions être dans une civilisations quelconque, et de s'attendre à ce que nous soyons typiques, nous pourrions être en fait dans une civilisation malchanceuse.  Ainsi sans une certaine sorte de raisonnement anthropique nous n'élimineront jamais un quelconque type de théorie.

 

2.2 Le raisonnement d'Anthropique devrait employer des civilisations au lieu des individus Au lieu de prendre l'individu comme échantillon, nous pourrions employer notre civilisation comme base et utiliser le Principe de médiocrité de Vilenkin's (1995), qui indique que nous sommes une civilisation typique parmi toutes les civilisations, plutôt que des individus typiques parmi tous les individus.  Dans ce cas, les grandes civilisations ne recevront pas un poids plus élevé, et le conflit au-dessus de ne se produira pas.

Ce principe peut il être exact ?  Certainement pas si on considère qu'une civilisation est uniquement un groupe arbitraire d'individus.  Par exemple, nous ne sommes pas étonnés d'être dans une grande galaxie plutôt que dans une galaxie naine, pourtant les galaxies naines sont plus nombreuses dans l'univers mais ce sont les grandes galaxies qui ont la plupart des étoiles.

Naturellement la division des civilisations n'est pas arbitraire.  Nous agissons ensemble comme civilisation quand nous observons l'univers et discutons les conséquences de nos observations.  Ce fait peut il être approprié ?  Considérez l'analogie suivante (Olum 2002).  Un jour vous recevez une lettre vous demandant pour participer à une expérience.  Vous savez que des milliers d'autres y participeront, et que vous ferez partie d'un groupe de 10 ou

1000 personnes, avec un nombre égal de groupes de chaque classe.  Vous devriez penser très probablement que vous serez dans un des grands groupes.  Si vous vous trouvez dans un petit groupe, vous devriez certainement prendre en considération l'idée qui vous n'avez pas été choisi pour ce rôle par hasard, ou que l'expérience n'est pas comme décrite.  Vous en viendrez à la même conclusion même si vous discutez votre raisonnement avec une autre groupe de la même classe.

 

2.3 On devrait considérer les observateurs qui vivent à tout moment Au lieu de considérer juste les observateurs qui existent actuellement, on pourrait considérer tous les observateurs qui ont jamais vécu ou vivront jamais.

L'idée semble tout à fait raisonnable, mais elle rend des choses encore plus mauvaises.  Les civilisations augmentant agressivement continueront généralement à augmenter à l'avenir et ainsi elles contiendront une fraction de plus en plus grande des individus.

 

2.4 On doit tenir compte de la polarisation de choix Peut-être nous sommes seulement préoccupés par ce problème en raison du stade où nous nous trouvons.  Peut-être les membres de grandes civilisations ne pensent pas à ces problèmes, parce qu'ils ont été résolus et se tiennent à l'écart.  Seuls les observateurs dans les petites civilisations penseraient à ces questions, et ainsi nous ne devrions pas raisonner en projetant notre raisonnement sur un observateur d'une grande civilisation.

On peut entrer dans la pertinence de cette idée en modifiant l'expérience décrite ci-dessus.  Supposez que dans les groupes de personnes de chaque classe quelques membres sont ajoutés et certains enlevés des groupes, jusqu'à ce que la taille finale soit atteinte.  Si vous vous trouvez dans un petit groupe, vous trouverez toujours cela surprenant, même si le groupe pouvait en principe s'agrandir plus tard.  Si vous aviez été ajouté à un grand groupe, les autres membres du groupe auraient déjà discuté du problème, mais ceci ne semble pas affecter votre conclusion.

Ainsi, si on exclut des observateurs qui ne s'interrogent pas au sujet de la taille des civilisations, alors on retrouvera le problème au-dessus.  Il est clair que les civilisations qui ont déjà découvert le boson de Higgs ne sont pas actuellement à se demander quelle est sa masse.  Mais si nous excluons les membres de telles civilisations, alors nous considérerons comme typiques seulement les observateurs qui n'ont pas vu le boson de Higgs, et c'est une manière de ne rien conclure de nos observations.  Résoudre le problème exigerait une bonne raison d'exclure les observateurs des civilisations de taille galactique des discussions concernant la taille des civilisation, tandis que pas ceux qui ont découvert le boson de Higgs des discussions de la masse de Higgs.  Il est difficile de comprendre quelle raison pourrait le justifier.

 

2.5 Infiniment peu de civilisations deviennent grandes Il est clair qu'il y a quelques grandes civilisations.  Leurs existences ne violent pas les lois de la physique, ainsi elles existent quelque part (Garriga et Vilenkin

2001).  Mais si les grandes civilisations sont assez peu fréquentes, alors la plupart des individus seront dans les petites civilisations, comme nous le sommes.  Le problème est que leur fréquence doit être inférieure à quelque chose comme 10-9, ce qui est difficile à comprendre.  Naturellement il y a beaucoup de raisons pour lesquelles une civilisation pourrait rester petite, y compris juste décider de ne pas se développer, et il y a beaucoup de causes qui pourraient les amener à cet état (Leslie 1996).  Elles pourraient, par l'exemple, se détruire par la guerre nucléaire, ou elles pourraient être détruite après un désastre naturel.  Elles pourraient être victime des dangers de certaines technologies Néanmoins, il semble difficile d'imaginer que chaque civilisation sauf une sur un milliard souffre de tels destins.

L'on pourrait penser à l'argument doomsday de Charretier (non publié), Leslie (1989, 1996) ; Gott (1993) ; et Nielsen (1989), en particulier sous la forme d'universelle discutée par Knobe et autres (2003), qui nous dit qu'en fait presque aucune civilisation n'est durable.  L'argument doomsday est controversé (par exemple, voir le Bostrom 2002a et références là-dedans), mais même si on l'accepte, il y a toujours un problème sérieux.  L'argument doomsday traite le paradoxe en disant que les civilisations sont presque toutes de courte durée, mais il ne nous dit pas pourquoi elles sont toutes de courte durée.  Quelque chose doit être faux dans notre compréhension sur la façon dont les civilisations évoluent si seule une pour un milliard peut survivre et coloniser sa galaxie. 

2.6 L'Univers n'est pas infiniment grand Naturellement, la théorie de l'inflation pourrait être erronée.  Même si elle est correcte, il est possible qu'un scénario inflationniste ne produise seulement qu'un univers fini.

Bien que cela semble se produire seulement dans les modèles particulièrement conçus dans ce but.  Si les civilisations sont extrêmement rares, il pourrait y avoir aucune grande civilisation dans l'ensemble des civilisations qui existent actuellement, et ainsi nous pourrions encore être typiques.

Un univers fini résout le problème, mais la solution ne semble pas attrayante.  Les preuves de l'inflation sont bonnes, et les modèles inflationnistes sont génériquement éternels.  Même non éternels, ils produisent habituellement un univers beaucoup plus grand que l'univers que nous observons.  Ainsi, la densité des civilisations doit être remarquablement petite.  Si 10% des civilisations sont grandes, il ne doit pas y avoir plus de 10 civilisations dans l'univers entier pour éviter l'existence d'une méga grande civilisation.  Le problème est encore plus mauvais si on inclut les civilisations qui n'ont pas encore surgies ou qui ne se sont pas développées en grandes.  Une idée relative est qu'une véritable constante cosmologique provoque un horizon cosmologique, et nous ne devrions pas considérer les endroits qui se trouvent au delà.  La raison pour laquelle nous ne devrions pas comptabiliser les observateurs au delà de l'horizon parmi ceux qui pourraient avoir été, n'est pas claire mais même ainsi l'univers reste suffisamment grand pour contenir au moins quelques grandes civilisations.

 

2.7 La colonisation de la galaxie est impossible Il semble que beaucoup d'étoiles ont des planètes, et que la colonisation interstellaire sera possible à l'avenir avec la technologie adéquate.  Mais il se pourrait qu'un certain facteur dont nous sommes ignorants l'empêche.  Une version radicale de cette idée est que nous vivons dans une simulation sur ordinateur et le reste de l'univers n'existe pas dans les faits (Bostrom 2003).

 

2.8 Nous sommes une colonie perdue Il est possible que nous appartenions réellement à une grande civilisation, mais en étant ignorant de ce fait.  Pour inclure ce cas, on devrait considérer la fraction des observateurs qui semblent appartenir à de petites civilisations, comme la notre.  La fraction sera infinitésimale à moins qu'une part significative de toutes les grandes civilisations se composent d'une partie significative d'individus ignorants de l'existence des plus grandes civilisations.  Il est difficile de voir pourquoi les grandes civilisations devraient choisir de se diviser elles-mêmes de cette façon.  Même si c'était le cas c'est très inefficace car les civilisations qui sont demeurées unifiées augmenteront plus rapidement que celles qui sont divisés en colonies d'isolées.  Ainsi si une fraction raisonnable des civilisations restent unifiée, elles compteront la grande majorité des d'individus de l'Univers.

 

2.9 L'idée de l'individu sera différente à l'avenir Peut-être que les civilisations plus avancées que la nôtre se composent seulement d'un simple individu, ou seulement d'un individu par planète, or l'individu est nécessaire pour le raisonnement anthropique.  Dans ce cas, quoique la civilisation soit très étendue, le nombre d'individus est petit.  Une idée semblable est que les individus de ces civilisations avancées sont si différents de nous qu'elles ne peuvent pas être considérées comme une partie de la même classe de référence et nous ne devrions pas raisonner comme si nous pouvions être l'un d'eux Ces deux idées semblent avoir un défaut cependant, parce qu'une civilisation pourrait décider de coloniser sa galaxie quelque soit les changements fondamentaux dans la nature des individus qui la compose.  Peut-être que c'est peu probable, mais cela ne semble pas aussi improbable qu'un sur un milliard.

 

2.10 Beaucoup de facteurs agissant ensemble Peut-être que la possibilité la plus raisonnable est que plusieurs des facteurs ci-dessus agissent ensemble.  Par exemple, peut-être seulement 10% des civilisations survivent au danger de la guerre nucléaire, de ces survivants seulement 10% survivent aux dangers de le nanotechnologie, de ceux là seulement 10% maintiennent leur individualité, et que de ces 10% seulement 10% décident de coloniser leurs galaxies.  Si on peut définir

9 facteurs au niveau de 10%, alors le niveau d'un sur un milliard sera atteint.

Cela semble toujours légèrement baroque comme explication (particulièrement parce que le problème est probablement supérieur à un sur un milliard) mais c'est sans doute la meilleure explication disponible à l'heure actuelle.

 

3.  Conclusion Une application directe du raisonnement anthropique et des hypothèses raisonnables au sujet des possibilités existence d'autres civilisations prédit que nous faisons partie d'une grande civilisation enjambant notre galaxie.  Bien que le taux de confiance à mettre dans une telle affirmation dépend des hypothèses de base, cette affirmation est clairement très forte.  Néanmoins, nous n'appartenons pas à une telle civilisation.  Ainsi quelque chose doit aller de travers.  Une possibilité est que seule une fraction infinitésimale des civilisations devient de grande taille, bien que les raisons qui les s'arrêtent soient peu claires..

L'autre est que notre application du raisonnement anthropique n'est pas correcte, mais quels autres types erreurs faisons nous ou avons nous fait dans notre utilisation du raisonnement anthropique appliqué aux autres sujets ?

 

Amicalement Michel Actis

 

Source : http://arxiv.org/PS_cache/gr-qc/pdf/0303/0303070.pdf

 

 

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