Une nouvelle loi universelle de complexité croissante ?

La complexité dans l'univers ne serait pas un phénomène accidentel ou limité à la biologie, mais une tendance fondamentale régie par une loi universelle. Cette idée, proposée par le minéralogiste Robert Hazen et l'astrobiologiste Michael Wong, repose sur le concept d'information fonctionnelle, qui permettrait d'expliquer pourquoi les systèmes dans l'univers deviennent de plus en plus complexes au fil du temps.

Cette hypothèse pourrait transformer notre compréhension des processus évolutifs, en élargissant leur portée bien au-delà du vivant et en les inscrivant dans un cadre cosmique.

1. Qu'est-ce que l'information fonctionnelle ?

L'information fonctionnelle est au cœur de cette théorie. Elle mesure la capacité d'une entité à accomplir une fonction spécifique dans un contexte donné. Contrairement à l'information brute ou à l'entropie (qui mesure le désordre), l'information fonctionnelle est orientée vers l'utilité.

Exemple : L'ARN

Un exemple biologique est celui des molécules d'ARN. Certaines séquences d'ARN peuvent se plier pour interagir avec une cible moléculaire spécifique. Ces séquences possèdent une information fonctionnelle élevée parce qu'elles remplissent efficacement cette fonction, alors que la majorité des autres séquences possibles ne le peuvent pas.

Un phénomène universel

La théorie propose que cette information fonctionnelle augmente spontanément dans divers systèmes évolutifs, qu'ils soient biologiques ou non. Cela signifie que même des processus non vivants, comme la formation de minéraux ou la synthèse chimique dans des environnements extraterrestres, pourraient être soumis à cette tendance vers la complexité accrue.

2. Une loi universelle régissant la complexité

La complexité au-delà du vivant

Hazen et Wong suggèrent que la complexité croissante n'est pas limitée aux organismes vivants, mais qu'elle est observable dans toute l'histoire de l'univers. Voici quelques exemples illustrant cette idée :

- Les éléments chimiques : Après le Big Bang, seuls les éléments les plus simples (hydrogène et hélium) existaient. Les processus stellaires ont ensuite produit des éléments plus complexes comme le carbone et l'oxygène, nécessaires à la vie.

- Les minéraux terrestres : La diversité minérale sur Terre a augmenté au fil du temps grâce à des processus géologiques et chimiques. Par exemple, certains minéraux ne se forment qu'en présence d'eau ou de vie biologique.

- Exemples extraterrestres : Sur Titan (une lune de Saturne), il est possible que des molécules complexes comme le graphène se forment naturellement dans son atmosphère riche en méthane.

Une flèche du temps pour la complexité

Cette tendance vers la complexité croissante rappelle la seconde loi de la thermodynamique, qui stipule que l'entropie (le désordre) augmente dans un système isolé. Cependant, contrairement à l'entropie, qui conduit au chaos, cette nouvelle loi favoriserait l'organisation et la fonctionnalité.

3. Débats et critiques autour de la théorie

Difficultés de mesure

L'un des principaux défis est que l'information fonctionnelle dépend fortement du contexte : une fonction utile dans un environnement donné peut être inutile dans un autre. Cela rend difficile sa quantification précise et universelle.

Testabilité scientifique

Certains chercheurs remettent en question la testabilité de cette hypothèse. Peut-on réellement prouver que cette tendance vers la complexité est universelle ? Ou s'agit-il simplement d'une observation limitée aux systèmes terrestres ?

Révolution conceptuelle

Malgré ces critiques, si cette théorie est validée, elle pourrait bouleverser notre compréhension des lois fondamentales de la nature :

- La biologie serait vue comme un cas particulier d'un principe cosmique plus large.

- Elle pourrait expliquer pourquoi des formes de vie intelligentes pourraient émerger ailleurs dans l'univers.

4. Transitions évolutives et auto-organisation

Les sauts majeurs dans l'évolution

L'histoire de la vie sur Terre montre plusieurs transitions majeures vers une complexité accrue :

- La formation des cellules eucaryotes (avec un noyau).

- L'apparition des organismes multicellulaires.

- Le développement des systèmes nerveux complexes.

Ces transitions sont souvent décrites comme des " sauts " évolutifs qui semblent suivre une logique similaire à celle des transitions de phase en physique (comme le passage de l'eau liquide à la glace).

Auto-organisation et imprévisibilité

Un aspect fascinant de cette théorie est que les systèmes complexes génèrent souvent des fonctions nouvelles imprévisibles. Par exemple :

- Les plumes ont initialement évolué pour l'isolation thermique chez les dinosaures, mais elles ont ensuite permis le vol chez les oiseaux.

- Les systèmes biologiques deviennent ainsi auto-référents et imprévisibles, ce qui rappelle certaines idées mathématiques comme le théorème d'incomplétude de Gödel (selon lequel certains systèmes ne peuvent pas être entièrement compris depuis leur propre cadre).

5. Implications pour l'intelligence extraterrestre

Si la complexité croissante est une tendance universelle, cela pourrait signifier que la vie – et même l'intelligence – est répandue dans l'univers. Cette idée contraste avec celle du biologiste Ernst Mayr, qui considérait que les formes intelligentes sont extrêmement rares en raison de leur fragilité évolutive.

Hazen et Wong proposent au contraire que si les conditions initiales sont réunies (comme sur Terre), les systèmes évoluent naturellement vers des formes plus complexes capables d'intelligence.

Conclusion : Une nouvelle vision cosmique

La théorie avancée par Hazen et Wong offre une perspective radicale sur l'évolution et la complexité :

- Elle étend les principes évolutifs bien au-delà du vivant pour inclure les processus chimiques et physiques.

- Elle propose une loi fondamentale régissant tous les systèmes complexes.

- Si validée, elle pourrait révolutionner notre compréhension des lois naturelles et ouvrir de nouvelles voies pour explorer l'origine de la vie et son potentiel ailleurs dans l'univers.

En résumé, cette hypothèse nous invite à considérer que la complexité – loin d'être un phénomène accidentel – est inscrite dans les lois fondamentales qui régissent notre cosmos.