intrications

Un poète a dit un jour : "Tout l'univers est dans un verre de vin". Nous ne saurons probablement jamais dans quel sens il l'entendait, car les poètes n'écrivent pas pour être compris. Mais il est vrai que si nous regardons un verre de vin d'assez près, nous voyons l'univers entier. Il y a les choses de la physique : le liquide virevoltant qui s'évapore en fonction du vent et du temps, le reflet dans le verre ; et notre imagination y joint des atomes. Le verre est une distillation des roches de la terre, et dans sa composition nous percevons les secrets de l'âge de l'univers, et l'évolution des étoiles. Quel étrange ensemble de produits chimiques se trouve dans le vin ? Comment sont-ils apparus ? Il y a les ferments, les enzymes, les substrats et les résidus. C'est dans le vin que se trouve la grande généralisation : toute vie est fermentation. Personne ne peut appréhender la chimie du vin sans découvrir, comme l'a fait Louis Pasteur, la cause de beaucoup de maladies. Combien ce bordeaux est vivace, il imprime son existence à la conscience qui le regarde ! Si nos petits esprits, pour quelque convenance, décortiquent ce verre de vin, cet univers, en parties : physiques, biologiques, minérales, astronomiques, psychologique, et ainsi de suite - souvenons-nous que la nature ignore tout ça ! Remettons nous donc dans le bon sens et rappelons-nous l'essentiel. Qu'il nous procure un dernier plaisir ; buvons-le et oublions tout !

Auteur: Feynman Richard Phillips

Info:

[ terme univers ]

financements

En particulier, l'exploration dirigée vers l'infiniment grand ou l'infiniment petit requiert de plus en plus d'énergie et d'efforts, et est accompagnée de plus en plus d'impact environnementaux, au point que l'intérêt pour l'humanité devient de plus en plus contestable. Le Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN) consomme déjà en électricité la moitié de la puissance d'un réacteur nucléaire : est-il indispensable de doubler sa consommation lors de son prochain agrandissement, qui engloutira par ailleurs des matériaux de haute technologie, alors que ses pistes de recherche deviennent de plus en plus incertaines ? Avons-nous un besoin impératif de centres de calculs et de stockages numériques géants, d'observatoires astronomiques kilométriques ? L'investissement démesuré dans le Réacteur thermonucléaire expérimental international (ITER), étalé sur un siècle en espérant aboutir finalement à la production d'électricité par fusion nucléaire, est-il justifié, compte tenu de son caractère hasardeux ? Dans un autre registre, faut-il, afin de les étudier ou de les préserver, collecter massivement des échantillons d'animaux et de plantes, en parcourant des milliers de kilomètres en avion et en propageant involontairement des pathogènes susceptibles de nuire à ces espèces ? Pour "sauver le climat", est-il nécessaire de rassembler des dizaines de milliers de personnes en congrès et de leur faire rédiger des milliers d'articles scientifiques ? Les débats de politique scientifique, menés dans un cadre national ou international, comparent les bénéfices attendus et les coûts, mais ces derniers sont souvent limités aux coûts financiers et il est plus rare que les coûts environnementaux soient entièrement pris en compte.

Auteur: Graner François

Info: https://www.piecesetmaindoeuvre.com/IMG/pdf/virus_et_recherche.pdf

[ surenchère ] [ mise en cause de l'utilité réelle ] [ marché de la science ] [ question ]

prospective

L'évolution nous a dotés d'intuition uniquement pour les aspects de la physique qui avaient une valeur de survie chez nos lointains ancêtres, comme les orbites paraboliques des cailloux volants (ce qui explique notre penchant pour le baseball). Une femme des cavernes qui réfléchirait trop à la composition de la matière pourrait ne pas remarquer le tigre qui se faufile derrière elle et se faire éliminer du patrimoine génétique. La théorie de Darwin prédit de fait que chaque fois que nous féveloppons de la technologie pour entrevoir la réalité au-delà de l'échelle humaine, notre intuition évoluée devrait s'effondrer.

Cette prédiction a donc été mainte fois vérifiée et les résultats soutiennent massivement Darwin. Einstein se rendit compte qu'à grande vitesse le temps ralentissait, et les grincheux du comité Nobel suédois trouvèrent ça si étrange qu'ils refusèrent de lui attribuer le prix Nobel pour sa théorie de la relativité. À basse température, l'hélium liquide peut s'écouler vers le haut. À haute température, les particules qui entrent en collision changent d'identité ; pour moi le fait qu'un électron qui entre en collision avec un positron se transforme en un boson Z est aussi intuitif que deux voitures qui entrent en collision se transforment en bateau de croisière. À l'échelle microscopique, les particules apparaissent schizophréniquement à deux endroits à la fois, ce qui conduit aux énigmes quantiques mentionnées ci-dessus. À l'échelle astronomique... la bizarrerie frappe à nouveau : si vous comprenez intuitivement tous les aspects des trous noirs, alors vous devriez immédiatement poser ce livre et publier vos découvertes dans l'espoir que quelqu'un ne vous décerne le prix Nobel de la gravité quantique...

En bref la principale théorie sur ce qui s'est passé dans l'univers primitif suggère que l'espace n'est pas seulement très très grand, mais en fait sans début ni fin, et qu'il contient une infinité d'exactes copies de vous, et bien plus encore de quasi-copies qui vivent toutes les variantes possibles de votre existence dans deux types différents d'univers parallèles.

Auteur: Tegmark Max

Info: Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality (2014)

[ outils aliénants ] [ intellectualisation ] [ éloignement ] [ élargissement ] [ moi supérieur ] [ femmes-hommes ]

quête cosmique

Le vieux débat a été relancé : avec l'échec des trous de ver, devrions-nous envisager de redessiner nos esprits afin d'intégrer les distances interstellaires ? Un seul self recouvrant des milliers d'étoiles, non par clonage, mais par acceptation de l'échelle de temps naturelle au décalage de la vitesse de la lumière. Des millénaires séparant les événements mentaux. Les contingences locales traitées par des systèmes non conscients. Je ne pense pas que l'idée sera très bien accueillie, cependant - et chaque nouveau projet astronomique est en quelque sorte un antidote. Nous pouvons observer les étoiles à distance, comme toujours, mais nous devons faire la paix avec le fait que nous soyons diminués par ce point.

Mais je me demande toujours : où allons-nous maintenant ? L'histoire est incapable de nous guider. L'évolution ne peut nous guider. La charte C-Z dit "comprendre et respecter l'univers"... mais sous quelle forme ? A quelle échelle ? Avec quel genre de sens, quel genre d'esprit ou de point de vue ? Il nous est possible de tout devenir, et cet espace de futurs possibles diminue peut-être d'une certaine manière la galaxie. Pouvons-nous l'explorer sans nous perdre ? Les Fleshers nourrissaient des fantasmes sur des extraterrestres qui arrivaient pour "conquérir" la Terre, pour voler ses "précieuses" ressources physiques, pour nous anéantir par peur de la "concurrence"... comme si une espèce capable de faire le voyage n'avait pas le pouvoir, ou l'esprit, ou l'imagination, de se débarrasser d'impératifs biologiques obsolètes. "Conquérir la galaxie", c'est ce que feraient les bactéries avec des vaisseaux spatiaux - ne sachant pas faire mieux, sans autre choix.

Notre condition est à l'opposé de cela : nous sommes face à des choix sans fin. C'est pourquoi nous devons trouver une autre civilisation de l'espace. Comprendre Lacerta est important, l'astrophysique de la survie est importante, mais nous devons aussi parler à d'autres qui ont été confrontés aux mêmes décisions et ont découvert comment vivre, que devenir. Nous devons comprendre ce que cela signifie d'habiter l'univers.  

Auteur: Egan Greg

Info: Diaspora. Trad Mg

[ science-fiction ] [ perdus ] [ extraterrestres guides ]

humanité solipsiste

L’homme sait aujourd’hui que la terre n’est qu’une boule animée d’un mouvement multiforme et vertigineux qui court sur un abîme insondable, attirée et dominée par les forces qu’exercent sur elle d’autres corps célestes, incomparablement plus grands et situés à des distances inimaginables ; il sait que la terre où il vit n’est qu’un grain de poussière par rapport au soleil, et que le soleil lui-même n’est qu’un grain au milieu de myriades d’autres astres incandescents ; il sait aussi que tout cela bouge. Une simple irrégularité dans cet enchaînement de mouvements sidéraux, l’interférence d’un astre étranger dans le système planétaire, une déviation de la trajectoire normale du soleil, ou tout autre incident cosmique, suffirait pour faire vaciller la terre au cours de sa révolution, pour troubler la succession des saisons, modifier l’atmosphère et détruire l’humanité. L’homme aujourd’hui sait par ailleurs que le moindre atome renferme des forces qui, si elles étaient déchaînées, pourraient provoquer sur terre une conflagration planétaire presque instantanée. Tout cela, l’“infiniment petit” et l’“infiniment grand”, apparaît, du point de vue de la science moderne, comme un mécanisme d’une complexité inimaginable, dont le fonctionnement est dû à des forces aveugles.

Et pourtant, l’homme d’aujourd’hui vit et agit comme si le déroulement normal et habituel des rythmes de la nature lui était garanti. Il ne pense, en effet, ni aux abîmes du monde intersidéral, ni aux forces terribles que renferme chaque corpuscule de matière. Avec des yeux d’enfant, il regarde au-dessus de lui la voûte céleste avec le soleil et les étoiles, mais le souvenir des théories astronomiques l’empêche d’y voir des signes de Dieu. Le ciel a cessé de représenter pour lui la manifestation naturelle de l’esprit qui englobe le monde et l’éclaire. Le savoir universitaire s’est substitué en lui à cette vision “naïve” et profonde des choses. Non qu’il ait maintenant conscience d’un ordre cosmique supérieur, dont l’homme serait aussi partie intégrante. Non. Il se sent comme abandonné, privé d’appui solide face à ces abîmes qui n’ont plus aucune commune mesure avec lui-même. Car rien ne lui rappelle plus désormais que tout l’univers, en définitive, est contenu en lui-même, non pas dans son être individuel, certes, mais dans l’esprit qui est en lui et qui, en même temps, le dépasse, lui et tout l’univers visible.

Auteur: Burckhardt Titus

Info: Science moderne et Sagesse traditionnelle

[ rationalisme déspiritualisant ]

astronomie

A l'aube des temps

L'une des capacités tant vantées du JWST* est de pouvoir remonter dans le temps jusqu'aux débuts de l'univers et voir certaines des premières galaxies et étoiles. Le télescope, qui a été lancé le jour de Noël 2021 et se trouve actuellement à 1,5 million de kilomètres de la Terre, a déjà repéré la plus lointaine et la plus ancienne galaxie connue.

(Photo floue en illustration, avec ce texte)  Une nouvelle galaxie baptisée GLASS-z13, si éloignée que nous la voyons telle qu'elle est apparue 300 millions d'années après le Big Bang, détient désormais le record de la plus ancienne galaxie connue. Ce record ne devrait pas durer longtemps.

Deux équipes ont trouvé la galaxie en analysant séparément les observations du JWST dans le cadre de l'étude GLASS, l'un des plus de 200 programmes scientifiques prévus pour la première année du télescope dans l'espace. Les deux équipes, l'une dirigée par Rohan Naidu au Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics dans le Massachusetts et l'autre par Marco Castellano à l'Observatoire astronomique de Rome, ont identifié deux galaxies particulièrement éloignées dans les données : l'une si éloignée que le JWST détecte la lumière qu'elle a émise 400 millions d'années après le Big Bang (à égalité avec la plus ancienne galaxie jamais observée par le télescope spatial Hubble), et l'autre, surnommée GLASS-z13, vue telle qu'elle est apparue 300 millions d'années après le Big Bang. "Ce serait la galaxie la plus lointaine jamais découverte", a déclaré M. Castellano.

Les deux galaxies semblent extrêmement petites, peut-être 100 fois plus petites que la Voie lactée, mais elles présentent des taux surprenants de formation d'étoiles et contiennent déjà 1 milliard de fois la masse de notre soleil - plus que prévu pour des galaxies aussi jeunes. L'une de ces jeunes galaxies présente même des signes d'une structure en forme de disque. D'autres études seront menées pour décomposer leur lumière et glaner leurs caractéristiques.

Un autre programme portant sur les débuts de l'univers a également permis de découvrir des galaxies incroyablement lointaines, a déclaré Rebecca Larson, astronome à l'Université du Texas à Austin et membre de l'étude CEERS (Cosmic Evolution Early Release Science). Quelques semaines seulement après le début de l'enquête, l'équipe a mis en exergue une poignée de galaxies datant des 500 premiers millions d'années de l'univers, bien que Larson et ses collègues n'aient pas encore publié leurs résultats exacts. "C'est mieux que ce qu'in avais imaginé et ce n'est que le début", a-t-elle déclaré.

Auteur: O'Callaghan Jonathan

Info: https://www.quantamagazine.org/ 25 juillet 2022. Two Weeks In, the Webb Space Telescope Is Reshaping Astronomy. *James Webb Space Telescope

[ cosmologie ] [ horizon humain ]

mystère

Des centaines d'étoiles ont mystérieusement disparu du ciel

On les cherche encore.

(Image : À l'oeil nu, nous voyons seulement 6.000 étoiles sur les 200 trillions estimées présentes dans l'espace. ) Les étoiles ne disparaissent pas du ciel sans laisser de traces. Une étoile dite ordinaire va petit à petit perdre l'hélium qui la compose avant de s'éteindre, mourir puis devenir une naine blanche. Une étoile massive va quant à elle finir sa vie par une explosion de supernova: son noyau se contracte alors brutalement et le reste de l'étoile est expulsé dans l'espace, avant de former un trou noir. Deux processus connus et identifiés par les astronomes.

Pourtant, des centaines d'étoiles ont soudainement disparu. Selon des scientifiques, ces astres pourtant répertoriés dans des relevés astronomiques, sont absents des nouveaux. D'après une équipe internationale dirigée par l'astrophysicien Alejandro Vigna-Gómez de l'Institut Niels Bohr au Danemark et de l'Institut Max Planck d'astrophysique en Allemagne, certaines étoiles massives ne meurent pas par explosion de supernova avant la formation d'un trou noir.

" L'effondrement est si complet qu'aucune explosion ne se produit, rien ne s'échappe et on ne voit aucune supernova brillante dans le ciel nocturne ", explique l'astrophysicien. Lorsqu'une étoile massive meure, sa masse est éjectée dans l'espace autour d'elle et se crée alors un nuage de poussière et de gaz qui reste durant des centaines de milliers voire millions d'années. Pendant ce temps, son noyau s'effondre sous l'effet de la gravité et se forme parfois un trou noir. De plus en plus de preuves suggèrent que des étoiles massives peuvent s'effondrer directement dans ces trous noirs, sans passer par une supernova. Un processus qui ne laisse alors aucun résidu visible derrière lui et qui expliquerait la disparition soudaine de l'astre.

La thèse des extraterrestres

Pour comprendre ce phénomène, des chercheurs ont lancé en 2019 le projet Vasco, pour The Vanishing and Appearing Sources during a Century of Observations (La disparition et l'apparition de sources au cours d'un siècle d'observations). En s'appuyant sur d'anciennes données, les scientifiques analysent ces étoiles disparues pour les recenser et estimer leur nombre. Le but est aussi de vérifier qu'il ne s'agit pas là d'erreurs de relevé. Actuellement, plus de 800 étoiles manquent à l'appel selon les recensements établis depuis les années 1950. En plus de la formation de trou noir, les chercheurs ont émis la thèse d'une intelligence extraterrestre.

Participent également au projet Vasco des astronomes du programme Search for Extra-Terrestrial Intelligence (SETI). Ces chercheurs ont émis l'hypothèse de civilisations extraterrestres avancées, qui pourraient avoir développé des technologies capables de modifier l’aspect d’une étoile. Une thèse qui frôle la science-fiction et qui n'est pour le moment pas privilégiée par les experts.



 

Auteur: Internet

Info: https://www.slate.fr/, Mona Delahais - 26 mai 2024

[ énigme ] [ cosmogonie ]

métissages

- Pourquoi nous sommes tous cousins...

- Il existe un calcul très simple qui permet de comprendre pourquoi on peut affirmer avec certitude que nous sommes tous cousins. Nous avons tous deux parents, quatre grands-parents, huit arrières grands-parents, 16 arrière-arrière-grands-parents. Le calcul se continue en multipliant par deux le nombre d’ancêtres à chaque génération. Et on arrive vite à des valeurs vertigineuses.

Il y a 40 générations, vers l’an 800 à l’époque de Charlemagne cela représente mille milliards d’ancêtres, un chiffre astronomique, à une époque où la France comptait moins de 10 millions d’habitants. Seule explication : tous nos ancêtres généalogiques ne sont pas des individus différents. Mon arrière-arrière-grand-mère par mon père est peut être aussi une arrière arrière-grand-mère par ma mère et aussi une de vos arrière arrière-grand-mère. Nous partageons plein d’ancêtres communs. Nous sommes tous cousins !

Et, encore plus fort, non seulement nous avons des ancêtres communs, mais si on remonte dans le passé, on arrive à un moment où nous avons tous exactement les mêmes ancêtres. Un ancêtre qui est dans une généalogie l’est dans toutes les généalogies. Ainsi, en Europe, il y a environ 1000 ans, tous les ancêtres qui vivaient et qui ont eu des descendants jusqu’à nos jours sont les ancêtres de quasiment tous les Européens.

Ce qui permet d’affirmer sans craindre de trop se tromper que si certains de vos grands-parents sont nés en France, Charlemagne qui d’après certains généalogistes a eu des descendants jusqu’à nos jours, et bien, il est également votre ancêtre !

- Et à l’échelle de la planète ?

- Toujours avec le même modèle mathématique très simple, il est possible de calculer de quand date notre premier ancêtre commun. Le premier ancêtre commun aux Européens daterait d’environ 600 ans, et l’ancêtre commun le plus récent de toute l’humanité aurait vécu il y a moins de 5000 ans.

Comment imaginer ce résultat surprenant ? Du fait des migrations qui ont toujours eu lieu sur la planète, parmi tous vos ancêtres certains viennent du Caucase qui eux-mêmes ont certainement un ou plusieurs ancêtres venant de plus à l’Est, qui sont eux-mêmes ancêtres de personnes vivant maintenant en Chine. Et vous avez certainement parmi tous vos ancêtres certains qui viennent du Moyen-Orient ,qui sont aussi commun à des Africains de la corne de l’Afrique, eux-mêmes communs à des Africains sub-sahariens. De proche en proche, vous récupérez des ancêtres venus de toute la planète et mécaniquement tous les ancêtres de ces ancêtres.

Ce qui est vraiment vertigineux est d’imaginer que nous avons tous dans nos ancêtres un cultivateur de riz de Chine, un Sibérien éleveur de rennes, un Africain chasseur d’éléphants.

- Mais alors comment expliquer que nous soyons quand même tous différents ?

- C’est simple : tous ces ancêtres n’ont pas le même poids dans les généalogies. Si vous êtes Gabonais, vos ancêtres africains sont plus fréquents ; Suédois, plus d’ancêtres européens. En plus, chaque ancêtre n’a pas transmis à chaque descendant les mêmes bouts d’ADN. Au hasard, vous en transmettez la moitié à vos enfants. D’ailleurs un ancêtre à la dixième génération a une chance sur deux de ne rien vous avoir transmis.

Voilà pourquoi nous sommes bien tous parents et tous différents ! 

Auteur: Heyer Evelyne

Info: La saga du vivant, France Inter, jeudi 7 janvier 2021, à propos de son livre : 'L’Odyssée des gènes, 7 millions d’années d’histoire de l’humanité révélées par l’ADN' - Evelyne Heyer (Flammarion)

[ frères humains ] [ recoupement ]

astrophysique

Un monde extraterrestre plus dense que l’acier perturbe notre compréhension de la formation des planètes

Une exoplanète étrangement dense située à plus de 500 années-lumière de la Terre remet en question la compréhension des scientifiques sur la formation des planètes. Ce corps astronomique, récemment décrit dans Nature , a la taille de la géante de glace Neptune mais est près de 10 fois plus lourd, ce qui signifie qu'il est plus dense que l'acier.

"Il est impossible qu'une planète comme celle-ci se soit formée selon les modèles classiques de formation planétaire", déclare Luca Naponiello, auteur principal de l'étude et titulaire d'un doctorat. candidat à l'Université de Rome Tor Vergata. Nommée TOI-1853 b, la planète est également étrangement proche de son soleil ; elle tourne autour de l’étoile une fois tous les 1,24 jours. Les mondes de la taille de Neptune sont si rarement trouvés sur des orbites aussi étroites que les astronomes ont qualifié ces zones rares de planètes de " déserts chauds neptuniens ".

Le plus grand mystère, cependant, est de savoir comment TOI-1853 b est devenue si dense. Les astronomes pensent que les planètes se forment généralement " de bas en haut ", avec des grains de roche et de poussière dans un disque protoplanétaire tourbillonnant qui se superposent les uns aux autres en amas de plus en plus grands, pour finalement assembler un gros noyau. Mais lorsque ce noyau atteint une certaine masse critique, une accumulation de pression dans le disque protoplanétaire commence à repousser les matériaux de construction planétaires supplémentaires, étouffant ainsi la croissance future. TOI-1853 b semble avoir dépassé cette limite : il contient deux fois plus de matière solide que les chercheurs pensaient pouvoir accumuler en un seul objet.

Si les modèles conventionnels ne peuvent pas expliquer TOI-1853 b, qu’est-ce qui le peut ? Naponiello et ses co-auteurs proposent deux possibilités. Premièrement, la planète pourrait être issue de la collision de deux protoplanètes préexistantes. De telles collisions sont attendues dans les premières époques d'un système planétaire, mais elles sont plus susceptibles de laisser derrière elles plusieurs planètes que de donner naissance à un monde unique et plus vaste, explique Naponiello.

La deuxième possibilité est que TOI-1853 b a commencé comme une géante gazeuse de la masse de Jupiter avant de perdre la majeure partie de son atmosphère à cause d'un rayonnement stellaire intense, pour finir comme un noyau solide dépouillé. En effet, si cette planète possédait autrefois une atmosphère importante, il en reste très peu. Cela la rend unique, même parmi les planètes de la taille de Neptune, explique l'astronome Chelsea Huang de l'Université australienne du Queensland du Sud. Huang trouve la théorie des géantes gazeuses particulièrement intrigante, dans la mesure où l'atmosphère épaisse de ces planètes obscurcit généralement ce qui se passe plus profondément à l'intérieur. Si TOI-1853 b était autrefois une géante gazeuse, alors « c'est la seule façon dont nous pouvons réellement observer l'intérieur [d'une géante gazeuse] », explique Huang.

Une analyse future de l'atmosphère restante de la planète pourrait révéler si l'une ou l'autre de ces hypothèses est correcte. Si TOI-1853 b s'était formé à la suite de collisions, les chercheurs s'attendraient à ce que son atmosphère contienne de l'eau et d'autres composés volatils. S’il s’agissait autrefois d’une géante gazeuse, ils s’attendraient à voir une atmosphère relativement mince et dominée par l’hydrogène. 



 

Auteur: Gasparini Allison

Info: https://www.scientificamerican.com, janvier 2024

[ insolite ]

évolution subatomique

Une nouvelle idée pour assembler la vie         (Avec l'aimable autorisation de Lee Cronin)

Si nous voulons comprendre des constructions complexes, telles que nous-mêmes, la théorie de l'assemblage affirme que nous devons tenir compte de toute l'histoire de la création de ces entités, du pourquoi et comment elles sont ce qu'elles sont.

La théorie de l'assemblage explique pourquoi, étant donné les possibilités combinatoires apparemment infinies, nous n'observons qu'un certain sous-ensemble d'objets dans notre univers.

La vie sur d'autres mondes - si elle existe - pourrait être si étrangère qu'elle en serait méconnaissable. Il n'est pas certain que la biologie extraterrestre utilise la même chimie que celle de la Terre, avec des éléments constitutifs familiers tels que l'ADN et les protéines. Avec cette approche les scientifiques pourraient même repérer les signatures de ces formes de vie sans savoir qu'elles sont le fruit de la biologie.

Ce problème est loin d'être hypothétique. En avril, la sonde Juice de l'Agence spatiale européenne a décollé de la Guyane française en direction de Jupiter et de ses lunes. L'une de ces lunes, Europe, abrite un océan profond et saumâtre sous sa croûte gelée et figure parmi les endroits les plus prometteurs du système solaire pour la recherche d'une vie extraterrestre. L'année prochaine, le vaisseau spatial Europa Clipper de la NASA sera lancé, lui aussi en direction d'Europe. Les deux engins spatiaux sont équipés d'instruments embarqués qui rechercheront les empreintes de molécules organiques complexes, signe possible de vie sous la glace. En 2027, la NASA prévoit de lancer un hélicoptère ressemblant à un drone, appelé Dragonfly, pour survoler la surface de Titan, une lune de Saturne, un monde brumeux, riche en carbone, avec des lacs d'hydrocarbures liquides qui pourraient être propices à la vie, mais pas telle que nous la connaissons.

Ces missions et d'autres encore se heurteront au même obstacle que celui auquel se heurtent les scientifiques depuis qu'ils ont tenté pour la première fois de rechercher des signes de biologie martienne avec les atterrisseurs Viking dans les années 1970 : Il n'y a pas de signature définitive de la vie.

C'est peut-être sur le point de changer. En 2021, une équipe dirigée par Lee Cronin, de l'université de Glasgow, en Écosse, et Sara Walker, de l'université d'État de l'Arizona, a proposé une méthode très générale pour identifier les molécules produites par les systèmes vivants, même ceux qui utilisent des chimies inconnues. Leur méthode suppose simplement que les formes de vie extraterrestres produisent des molécules dont la complexité chimique est similaire à celle de la vie sur Terre.

Appelée théorie de l'assemblage, l'idée qui sous-tend la stratégie des deux chercheurs a des objectifs encore plus ambitieux. Comme l'indique une récente série de publications, elle tente d'expliquer pourquoi des choses apparemment improbables, telles que vous et moi, existent. Et elle cherche cette explication non pas, à la manière habituelle de la physique, dans des lois physiques intemporelles, mais dans un processus qui imprègne les objets d'histoires et de souvenirs de ce qui les a précédés. Elle cherche même à répondre à une question qui laisse les scientifiques et les philosophes perplexes depuis des millénaires : qu'est-ce que la vie, de toute façon ?

Il n'est pas surprenant qu'un projet aussi ambitieux ait suscité le scepticisme. Ses partisans n'ont pas encore précisé comment il pourrait être testé en laboratoire. Et certains scientifiques se demandent si la théorie de l'assemblage peut même tenir ses promesses les plus modestes, à savoir distinguer la vie de la non-vie et envisager la complexité d'une nouvelle manière.

La théorie de l'assemblage a évolué, en partie, pour répondre au soupçon de Lee Cronin selon lequel "les molécules complexes ne peuvent pas simplement émerger, parce que l'espace combinatoire est trop vaste".

Mais d'autres estiment que la théorie de l'assemblage n'en est qu'à ses débuts et qu'il existe une réelle possibilité qu'elle apporte une nouvelle perspective à la question de la naissance et de l'évolution de la complexité. "Il est amusant de s'engager dans cette voie", a déclaré le théoricien de l'évolution David Krakauer, président de l'Institut Santa Fe. Selon lui, la théorie de l'assemblage permet de découvrir l'histoire contingente des objets, une question ignorée par la plupart des théories de la complexité, qui ont tendance à se concentrer sur la façon dont les choses sont, mais pas sur la façon dont elles sont devenues telles. Paul Davies, physicien à l'université de l'Arizona, est d'accord avec cette idée, qu'il qualifie de "nouvelle, susceptible de transformer notre façon de penser la complexité".

Sur l'ordre des choses

La théorie de l'assemblage est née lorsque M. Cronin s'est demandé pourquoi, compte tenu du nombre astronomique de façons de combiner différents atomes, la nature fabrique certaines molécules et pas d'autres. C'est une chose de dire qu'un objet est possible selon les lois de la physique, c'en est une autre de dire qu'il existe une voie réelle pour le fabriquer à partir de ses composants. "La théorie de l'assemblage a été élaborée pour traduire mon intuition selon laquelle les molécules complexes ne peuvent pas simplement émerger parce que l'espace combinatoire est trop vaste", a déclaré M. Cronin.

Walker, quant à lui, s'est penché sur la question de l'origine de la vie - une question étroitement liée à la fabrication de molécules complexes, car celles des organismes vivants sont bien trop complexes pour avoir été assemblées par hasard. Walker s'est dit que quelque chose avait dû guider ce processus avant même que la sélection darwinienne ne prenne le dessus.

Cronin et Walker ont uni leurs forces après avoir participé à un atelier d'astrobiologie de la NASA en 2012. "Sara et moi discutions de la théorie de l'information, de la vie et des voies minimales pour construire des machines autoreproductibles", se souvient M. Cronin. "Et il m'est apparu très clairement que nous convergions tous les deux sur le fait qu'il manquait une 'force motrice' avant la biologie."

Aujourd'hui, la théorie de l'assemblage fournit une explication cohérente et mathématiquement précise de l'apparente contingence historique de la fabrication des objets - pourquoi, par exemple, ne peut-on pas développer de fusées avant d'avoir d'abord la vie multicellulaire, puis l'homme, puis la civilisation et la science. Il existe un ordre particulier dans lequel les objets peuvent apparaître.

"Nous vivons dans un univers structuré de manière récursive*", a déclaré M. Walker. "La plupart des structures doivent être construites à partir de la mémoire du passé. L'information se construit au fil du temps.

Cela peut sembler intuitivement évident, mais il est plus difficile de répondre à certaines questions sur l'ordre des choses. Les dinosaures ont-ils dû précéder les oiseaux ? Mozart devait-il précéder John Coltrane ? Peut-on dire quelles molécules ont nécessairement précédé l'ADN et les protéines ?

Quantifier la complexité

La théorie de l'assemblage repose sur l'hypothèse apparemment incontestable que les objets complexes résultent de la combinaison de nombreux objets plus simples. Selon cette théorie, il est possible de mesurer objectivement la complexité d'un objet en examinant la manière dont il a été fabriqué. Pour ce faire, on calcule le nombre minimum d'étapes nécessaires pour fabriquer l'objet à partir de ses ingrédients, que l'on quantifie en tant qu'indice d'assemblage (IA).

En outre, pour qu'un objet complexe soit intéressant d'un point de vue scientifique, il faut qu'il y en ait beaucoup. Des objets très complexes peuvent résulter de processus d'assemblage aléatoires - par exemple, on peut fabriquer des molécules de type protéine en reliant n'importe quels acides aminés en chaînes. En général, cependant, ces molécules aléatoires ne feront rien d'intéressant, comme se comporter comme une enzyme. En outre, les chances d'obtenir deux molécules identiques de cette manière sont extrêmement faibles.

En revanche, les enzymes fonctionnelles sont fabriquées de manière fiable à maintes reprises en biologie, car elles sont assemblées non pas au hasard, mais à partir d'instructions génétiques transmises de génération en génération. Ainsi, si le fait de trouver une seule molécule très complexe ne vous dit rien sur la manière dont elle a été fabriquée, il est improbable de trouver plusieurs molécules complexes identiques, à moins qu'un processus orchestré - peut-être la vie - ne soit à l'œuvre.

Cronin et Walker ont calculé que si une molécule est suffisamment abondante pour être détectable, son indice d'assemblage peut indiquer si elle a été produite par un processus organisé et réaliste. L'intérêt de cette approche est qu'elle ne suppose rien sur la chimie détaillée de la molécule elle-même, ni sur celle de l'entité vivante qui l'a produite. Elle est chimiquement agnostique. C'est ce qui la rend particulièrement précieuse lorsque nous recherchons des formes de vie qui pourraient ne pas être conformes à la biochimie terrestre, a déclaré Jonathan Lunine, planétologue à l'université Cornell et chercheur principal d'une mission proposée pour rechercher la vie sur la lune glacée de Saturne, Encelade.

"Il est bien qu'au moins une technique relativement agnostique soit embarquée à bord des missions de détection de la vie", a déclaré Jonathan Lunine.

Il ajoute qu'il est possible d'effectuer les mesures requises par la théorie de l'assemblage avec des techniques déjà utilisées pour étudier la chimie des surfaces planétaires. "La mise en œuvre de mesures permettant l'utilisation de la théorie de l'assemblage pour l'interprétation des données est éminemment réalisable", a-t-il déclaré.

La mesure du travail d'une vie

Ce qu'il faut, c'est une méthode expérimentale rapide et facile pour déterminer l'IA (indice d'assemblage) de certaines molécules. À l'aide d'une base de données de structures chimiques, Cronin, Walker et leurs collègues ont conçu un moyen de calculer le nombre minimum d'étapes nécessaires à la fabrication de différentes structures moléculaires. Leurs résultats ont montré que, pour les molécules relativement petites, l'indice d'assemblage est à peu près proportionnel au poids moléculaire. Mais pour les molécules plus grandes (tout ce qui est plus grand que les petits peptides, par exemple), cette relation est rompue.

Dans ces cas, les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient estimer l'IA à l'aide de la spectrométrie de masse, une technique déjà utilisée par le rover Curiosity de la NASA pour identifier les composés chimiques à la surface de Mars, et par la sonde Cassini de la NASA pour étudier les molécules qui jaillissent d'Encelade.

La spectrométrie de masse décompose généralement les grosses molécules en fragments. Cronin, Walker et leurs collègues ont constaté qu'au cours de ce processus, les grosses molécules à IA élevé se fracturent en mélanges de fragments plus complexes que celles à IA faible (comme les polymères simples et répétitifs). Les chercheurs ont ainsi pu déterminer de manière fiable l'IA (indice d'assemblage) en fonction de la complexité du spectre de masse de la molécule.

Lorsque les chercheurs ont ensuite testé la technique, ils ont constaté que les mélanges complexes de molécules produites par des systèmes vivants - une culture de bactéries E. coli, des produits naturels comme le taxol (un métabolite de l'if du Pacifique aux propriétés anticancéreuses), de la bière et des cellules de levure - présentaient généralement des IA moyens nettement plus élevés que les minéraux ou les simples substances organiques.

L'analyse est susceptible de donner lieu à des faux négatifs : certains produits issus de systèmes vivants, tels que le scotch Ardbeg single malt, ont des IA qui suggèrent une origine non vivante. Mais ce qui est peut-être plus important encore, c'est que l'expérience n'a produit aucun faux positif : Les systèmes abiotiques ne peuvent pas obtenir des IA suffisamment élevés pour imiter la biologie. Les chercheurs ont donc conclu que si un échantillon doté d'un IA moléculaire élevé est mesuré sur un autre monde, il est probable qu'il ait été fabriqué par une entité que l'on pourrait qualifier de vivante.

(Photo-schéma : Une échelle de la vie)

Les chercheurs ont établi/estimé l'indice d'assemblage (IA) de substance variées par des mesures répétés de leurs structures moléculaires, Seules celles assemblées biologiquement ont un AI au-dessus d'un certain palier. 

Non biologique        (vert)

Indice               bas        moyen       haut

charbon             10...    12

quarz                    11... 12

granit                 10  ..   12..   15

Biologique               (jaune)

levure                10                         24

urine                9                          ...   27

eau de mer      9                                 ....28

e-Coli                                    15                        31

bière                 10                                 ..            34

(Merrill Sherman/Quanta Magazine ; source : https://doi.org/10.1038/s41467-021-23258-x)

La spectrométrie de masse ne fonctionnerait que dans le cadre de recherches astrobiologiques ayant accès à des échantillons physiques, c'est-à-dire des missions d'atterrissage ou des orbiteurs comme Europa Clipper, qui peuvent ramasser et analyser des molécules éjectées de la surface d'un monde. Mais Cronin et ses collègues viennent de montrer qu'ils peuvent mesurer l'IA moléculaire en utilisant deux autres techniques qui donnent des résultats cohérents. L'une d'entre elles, la spectroscopie infrarouge, pourrait être utilisée par des instruments tels que ceux du télescope spatial James Webb, qui étudient à distance la composition chimique de mondes lointains.

Cela ne veut pas dire que ces méthodes de détection moléculaire offrent un instrument de mesure précis permettant de passer de la pierre au reptile. Hector Zenil, informaticien et biotechnologue à l'université de Cambridge, a souligné que la substance présentant l'IA le plus élevé de tous les échantillons testés par le groupe de Glasgow - une substance qui, selon cette mesure, pourrait être considérée comme la plus "biologique" - n'était pas une bactérie.

C'était de la bière.

Se débarrasser des chaînes du déterminisme

La théorie de l'assemblage prédit que des objets comme nous ne peuvent pas naître isolément - que certains objets complexes ne peuvent émerger qu'en conjonction avec d'autres. C'est intuitivement logique : l'univers n'a jamais pu produire un seul être humain. Pour qu'il y ait des êtres humains, il faut qu'il y en ait beaucoup.

La physique traditionnelle n'a qu'une utilité limitée lorsqu'il s'agit de prendre en compte des entités spécifiques et réelles telles que les êtres humains en général (et vous et moi en particulier). Elle fournit les lois de la nature et suppose que des résultats spécifiques sont le fruit de conditions initiales spécifiques. Selon ce point de vue, nous devrions avoir été codés d'une manière ou d'une autre dans les premiers instants de l'univers. Mais il faut certainement des conditions initiales extrêmement bien réglées pour que l'Homo sapiens (et a fortiori vous) soit inévitable.

La théorie de l'assemblage, selon ses défenseurs, échappe à ce type d'image surdéterminée. Ici, les conditions initiales n'ont pas beaucoup d'importance. Les informations nécessaires à la fabrication d'objets spécifiques tels que nous n'étaient pas présentes au départ, mais se sont accumulées au cours du processus d'évolution cosmique, ce qui nous dispense de faire porter toute la responsabilité à un Big Bang incroyablement bien réglé. L'information "est dans le chemin", a déclaré M. Walker, "pas dans les conditions initiales".

Cronin et Walker ne sont pas les seuls scientifiques à tenter d'expliquer que les clés de la réalité observée pourraient bien ne pas résider dans des lois universelles, mais dans la manière dont certains objets sont assemblés et se transforment en d'autres. La physicienne théorique Chiara Marletto, de l'université d'Oxford, développe une idée similaire avec le physicien David Deutsch. Leur approche, qu'ils appellent la théorie des constructeurs et que Marletto considère comme "proche dans l'esprit" de la théorie de l'assemblage, examine quels types de transformations sont possibles et lesquels ne le sont pas.

"La théorie des constructeurs parle de l'univers des tâches capables d'effectuer certaines transformations", explique M. Cronin. "On peut considérer qu'elle limite ce qui peut se produire dans le cadre des lois de la physique. La théorie de l'assemblage, ajoute-t-il, ajoute le temps et l'histoire à cette équation.

Pour expliquer pourquoi certains objets sont fabriqués et d'autres non, la théorie de l'assemblage identifie une hiérarchie imbriquée de quatre "univers" distincts.

1 Dans l'univers de l'assemblage, toutes les permutations des éléments de base sont autorisées. 2 Dans l'univers de l'assemblage possible, les lois de la physique limitent ces combinaisons, de sorte que seuls certains objets sont réalisables. 3 L'univers de l'assemblage contingenté élague alors le vaste éventail d'objets physiquement autorisés en sélectionnant ceux qui peuvent effectivement être assemblés selon des chemins possibles. 4 Le quatrième univers est l'assemblage observé, qui comprend uniquement les processus d'assemblage qui ont généré les objets spécifiques que nous voyons actuellement.

(Photo - schéma montrant l'univers de l'assemblage dès son origine via un entonnoir inversé présentant ces 4 étapes, qui élargissent en descendant)

1 Univers assembleur

Espace non contraint contenant toutes les permutations possibles des blocs de base de l'univers

2 Assemblage possibles

Seuls les objets physiquement possibles existent, limités par les lois de la physique.

3 Assemblages contingents

Objets qui peuvent effectivement être assemblés en utilisant des chemins possibles

4 Assemblage dans le réel

Ce que nous pouvons observer

(Merrill Sherman/Quanta Magazine ; source : https://doi.org/10.48550/arXiv.2206.02279)

La théorie de l'assemblage explore la structure de tous ces univers, en utilisant des idées tirées de l'étude mathématique des graphes, ou réseaux de nœuds interconnectés. Il s'agit d'une "théorie de l'objet d'abord", a déclaré M. Walker, selon laquelle "les choses [dans la théorie] sont les objets qui sont effectivement fabriqués, et non leurs composants".

Pour comprendre comment les processus d'assemblage fonctionnent dans ces univers notionnels, prenons le problème de l'évolution darwinienne. Conventionnellement, l'évolution est quelque chose qui "s'est produit" une fois que des molécules répliquées sont apparues par hasard - un point de vue qui risque d'être une tautologie (affirmation/certitude), parce qu'il semble dire que l'évolution a commencé une fois que des molécules évolutives ont existé. Les partisans de la théorie de l'assemblage et de la théorie du constructeur recherchent au contraire "une compréhension quantitative de l'évolution ancrée dans la physique", a déclaré M. Marletto.

Selon la théorie de l'assemblage, pour que l'évolution darwinienne puisse avoir lieu, il faut que quelque chose sélectionne de multiples copies d'objets à forte intelligence artificielle dans l'assemblage possible. Selon M. Cronin, la chimie à elle seule pourrait en être capable, en réduisant des molécules relativement complexes à un petit sous-ensemble. Les réactions chimiques ordinaires "sélectionnent" déjà certains produits parmi toutes les permutations possibles parce que leur vitesse de réaction est plus rapide.

Les conditions spécifiques de l'environnement prébiotique, telles que la température ou les surfaces minérales catalytiques, pourraient donc avoir commencé à vidanger/filtrer le pool des précurseurs moléculaires de la vie parmi ceux de l'assemblage possible. Selon la théorie de l'assemblage, ces préférences prébiotiques seront "mémorisées" dans les molécules biologiques actuelles : Elles encodent leur propre histoire. Une fois que la sélection darwinienne a pris le dessus, elle a favorisé les objets les plus aptes à se répliquer. Ce faisant, ce codage de l'histoire s'est encore renforcé. C'est précisément la raison pour laquelle les scientifiques peuvent utiliser les structures moléculaires des protéines et de l'ADN pour faire des déductions sur les relations évolutives des organismes.

Ainsi, la théorie de l'assemblage "fournit un cadre permettant d'unifier les descriptions de la sélection en physique et en biologie", écrivent Cronin, Walker et leurs collègues. Plus un objet est "assemblé", plus il faut de sélections successives pour qu'il parvienne à l'existence.

"Nous essayons d'élaborer une théorie qui explique comment la vie naît de la chimie", a déclaré M. Cronin, "et de le faire d'une manière rigoureuse et vérifiable sur le plan empirique".

Une mesure pour tous les gouverner ?

Krakauer estime que la théorie de l'assemblage et la théorie du constructeur offrent toutes deux de nouvelles façons stimulantes de réfléchir à la manière dont les objets complexes prennent naissance. "Ces théories sont davantage des télescopes que des laboratoires de chimie", a-t-il déclaré. "Elles nous permettent de voir les choses, pas de les fabriquer. Ce n'est pas du tout une mauvaise chose et cela pourrait être très puissant".

Mais il prévient que "comme pour toute la science, la preuve sera dans le pudding".

Zenil, quant à lui, estime que, compte tenu de l'existence d'une liste déjà considérable de mesures de la complexité telles que la complexité de Kolmogorov, la théorie de l'assemblage ne fait que réinventer la roue. Marletto n'est pas d'accord. "Il existe plusieurs mesures de la complexité, chacune capturant une notion différente de cette dernière", a-t-elle déclaré. Mais la plupart de ces mesures ne sont pas liées à des processus réels. Par exemple, la complexité de Kolmogorov suppose une sorte d'appareil capable d'assembler tout ce que les lois de la physique permettent. Il s'agit d'une mesure appropriée à l'assemblage possible, a déclaré Mme Marletto, mais pas nécessairement à l'assemblage observé. En revanche, la théorie de l'assemblage est "une approche prometteuse parce qu'elle se concentre sur des propriétés physiques définies de manière opérationnelle", a-t-elle déclaré, "plutôt que sur des notions abstraites de complexité".

Selon M. Cronin, ce qui manque dans les mesures de complexité précédentes, c'est un sens de l'histoire de l'objet complexe - les mesures ne font pas la distinction entre une enzyme et un polypeptide aléatoire.

Cronin et Walker espèrent que la théorie de l'assemblage permettra à terme de répondre à des questions très vastes en physique, telles que la nature du temps et l'origine de la deuxième loi de la thermodynamique. Mais ces objectifs sont encore lointains. "Le programme de la théorie de l'assemblage n'en est qu'à ses débuts", a déclaré Mme Marletto. Elle espère voir la théorie mise à l'épreuve en laboratoire. Mais cela pourrait aussi se produire dans la nature, dans le cadre de la recherche de processus réalistes se déroulant sur des mondes extraterrestres.

 

Auteur: Internet

Info: https://www.quantamagazine.org/a-new-theory-for-the-assembly-of-life-in-the-universe-20230504?mc_cid=088ea6be73&mc_eid=78bedba296 - Philip Ball , contributing Writer,  4 mai 2023. *Qui peut être répété un nombre indéfini de fois par l'application de la même règle.

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