L'hypothèse évolusionniste face aux lois de la thermodynamique

L'utilité d'une théorie scientifique provient du fait qu'elle peut être employée avec succès pour décrire une grande variété de phénomènes tout en utilisant un nombre étonnamment restreint de postulats. Il est, en effet, souvent possible de déduire des conclusions valables relatives à un processus physique particulier sous avoir à en connaître tous les détails. La thermodynamique, cette partie de la physique qui décrit la chaleur sous forme d'énergie, en est un exemple frappant car son développement précéda largement l'élaboration de la théorie atomique de la matière. C'est-à-dire, il n'était aucunement nécessaire d'affirmer la composition atomique de la matière pour parvenir à certaines conclusions précises sur l'énergie calorifique que contient cette matière : des conclusions concernant, par exemple, la transformation de la chaleur en force dans un moteur à vapeur. Cependant, l'application que nous faisons d'arguments scientifiques doit nous inciter à beaucoup de prudence. Bien que les postulats que nous utilisons soient peut-être peu nombreux r il est cependant essentiel que nous ne les oubliions pas. Nous pouvons déduire de ces considérations que le risque d'abuser d'une théorie scientifique est d'autant plus grand qu'elle est appliquée à un contexte qui diffère de manière significative de celui pour lequel elle avait premièrement été conçue. Examiner le bien-fondé de ses propres postulats est, sans doute, une des tâches les plus difficiles, mais certainement des plus productives, du savant. Un tel examen soigneux de ses propres postulats conduit presque toujours à une vue plus complète des phénomènes étudiés.

Des arguments tirés des principes de la thermodynamique sont souvent utilisés dans les discussions où sont opposées création et génération spontanée comme explications de l'origine de la vie. Ces arguments ne sont malheureusement pas toujours employés avec tout le soin souhaitable. C'est pour réagir, utilement nous l'espérons, à cette situation que cet article en deux parties a été rédigé. Dans ce domaine, des arguments soigneusement formulés créeront de sérieux problèmes aux savants qui veulent croire à la génération spontanée et à l'évolution des êtres vivants à partir de la matière inerte. En plus, les éléments constitutifs essentiels des êtres vivants n'étant ni l'énergie, ni simplement une structure organisée de la matière, l'apparition du phénomène de la vie présuppose bien plus l'intervention d'une intelligence que le seul jeu de lois naturelles. La 1ère partie de notre article sera consacrée aux implications d'une classification appropriée des êtres vivants dans une perspective thermodynamique. La seconde traitera de l'application d'arguments thermodynamiques utiles à la question de la possibilité scientifique d'une génération spontanée de la vie.

En général les savants utilisent à l'heure actuelle trois catégories pour classifier les différents types de matériaux : organisés, désorganisés et complexes. Avant d'appliquer des résultats tirés de la thermodynamique, ou d'une manière plus générale de la mécanique statistique, il est important de savoir à quel type de matériau nous avons à faire. Imaginez un grand carton d'œufs. Le carton tient chaque oeuf dans une position fixe par rapport aux autres œufs. Si vous voulez décrire un tel carton d'une manière rationnelle, vous pourriez tout simplement dire quelque chose comme ceci : "Un œuf est immobilisé verticalement tous les 3 cm."

Il n'est aucunement nécessaire de décrire la position individuelle de chaque œuf parce que vous disposez d'une règle simple qui détermine sa position relative par rapport à tous les autres œufs. Des solides crystallins où les atomes sont tenus dans des positions fixes les uns par rapport aux autres par des forces électriques représentent un exemple classique de matériau ordonné. Imaginez maintenant que vous sortiez ces œufs du carton et que vous les rouliez doucement sur le sol d'une grande pièce. Vous pourriez décrire la nouvelle situation comme étant celle "où les œufs seraient dispersés sur tout le plancher". Il ne vous est pas nécessaire de décrire la position exacte de chaque oeuf parce que sa position individuelle n'a guère de signification. Une description scientifique de cette situation impliquerait, par exemple, que l'on précise la moyenne des œufs par m2. Les gaz, où les atomes sont en mouvement libre et fortuit, sont des exemples d'un tel matériau désordonné.

Les matériaux complexes n'ont été étudiés que récemment comme catégorie distincte. Par certains aspects, ils se situent entre les deux catégories que nous venons d'examiner. Imaginez avoir trouvé un moyen astucieux pour découper ce carton en vue de créer une forme très compliquée. Décrire la situation que vous observez devient alors bien plus difficile. Établir une règle qui vous donnera la position relative des oeufs sera difficile, même impossible. Cependant vous ne diriez pas que leur position est simplement fortuite. Finalement, la meilleure manière de rendre compte de ce que vous observez est de décrire la façon dont vous vous êtes pris pour découper le carton. En d'autres mots, il vous faut expliquer le moyen que vous avez employé pour créer cette forme. Il est étonnant de constater ici que des procédés simples peuvent produire des formes très complexes. Les flocons de ,neige tombent dans cette catégorie de matériaux.

Mais où nous faut-il situer les formes vivantes? Il est reconnu que parmi les caractères propres aux êtres vivants se trouvent leur capacité d'intégrer dans une structure vivante du matériau tiré de l'environnement, ainsi que leur aptitude à se reproduire grâce à une information enregistrée, informatisée. En fait, c'est cette information elle-même qui constitue le caractère distinctif des êtres vivants. La grande diversité des formes vivantes que nous observons peut masquer le fait qu'elles sont toutes constituées du même choix d'éléments, que toutes elles incorporent l'énergie dans leurs activités de manière semblable et qu'elles transmettent leur propre structure à leur descendance par la reproduction du même code génétique. En fait, ce qui différencie un éléphant d'une fourmi n'est rien d'autre que l'information contenue dans ses cellules. L'existence même du code génétique et son fonctionnement impliquent déjà une quantité d'information considérable. En opposition aux trois catégories de matériaux que nous avons décrites au début de cet article, les êtres vivants ne peuvent être définis de manière satisfaisante à partir d'une petite quantité d'information. On devrait en conséquence les placer dans une catégorie à part, catégorie que l'on pourrait appeler celle du "matériau informatisé". Reprenant l'image que nous venons d'employer pour décrire différents types de matériaux, si nous désirons représenter le matériau informatisé (c.à.d. les êtres vivants), il nous faudrait placer les oeufs de manière à former des lettres, puis de ces lettres former des mots qui seraient ensuite placés dans une phrase grammaticalement correcte, porteuse d'information compréhensible. Un tel procédé implique évidemment l'intervention d'une intelligence, contrairement aux autres types d'organisation de matériaux que nous pouvons aisément imaginer procéder uniquement de l'action des lois physiques. Caractériser ainsi les êtres vivants non seulement nous prépare à l'utilisation d'arguments thermodynamiques (et d'autres arguments semblables) que nous allons développer dans la 2me partie de cet article, mais pose déjà de sérieux problèmes aux savants qui défendent l'hypothèse d'une origine purement matérielle à la vie. Les matérialistes eux-mêmes reconnaissent aujourd'hui que l'univers observable a dû avoir un commencement et que des hypothèses uniquement matérielles ne peuvent expliquer l'existence de la matière. Mais il leur faut expliquer bien davantage que l'existence de la matière et de l'énergie. Le savant doit poser au moins deux questions supplémentaires. Premièrement: d'où nous viennent donc ces lois physiques qui donnent leur structure fondamentale à la matière et à l'énergie? Et la deuxième interrogation n'est pas moins troublante : toute cette information que nous observons dans les êtres vivants, d'où est-elle venue?

"Est-ce par ton intelligence que l'épervier prend son vol, et qu'il étend ses ailes vers le midi?" (Job 39:29)

Dans la 1ère partie de cet article nous avons entrepris la classification de base indispensable à une application appropriée d'arguments tirés des lois de la thermodynamique. Les catégories suivantes de matériaux ont été différenciées : organisés, désorganisés, complexes et finalement informatisés. La proposition a été avancée que du point de vue purement physique ce n'est ni l'énergie, ni l'ordre, ni la complexité, mais plutôt ce qu'on peut appeler une complexité spécifique ou le contenu d'information que l'on trouve codifié dans les cellules qui est responsable de la coordination des fonctions vivantes. Tous ceux qui ont étudié, même les organismes les plus simples, ne peuvent manquer d'être frappés par l'aspect sophistiqué et la capacité de résistance à un contexte hostile, des êtres vivants. Même les virus, qui ne peuvent être considérés comme des êtres vivants (les mécanismes biologiques nécessaires à la reproduction leur faisant défaut) sont cependant suffisamment"informatisés" pour pouvoir utiliser les services de leurs cellules hôtes afin d'accomplir et de compléter leurs fonctions vitales.

Ceci étant dit, il ne faudrait pas en conclure que la thermo-dynamique, science traitant avant tout de matériaux organisés et désorganisés, ne saurait être appliquée aux êtres vivants.

• Premièrement, partant du postulat (postulat que nous allons réexaminer plus loin) que les organismes vivants ne sont rien d'autre qu'une inter-action de matière et d'énergie, la thermodynamique peut dire quelque chose sur l'énergie requise par le processus de la vie et sa tendance à "croître vers un état achevé". L'on peut, par exemple, s'attendre aux mêmes réactions chimiques, qu'elles se produisent à l'intérieur ou à l'extérieur des cellules. L'industrie pharmaceutique est dans une certaine mesure fondée sur un tel postulat. Il est ainsi possible d'utiliser la thermodynamique pour étudier l'utilisation de l'énergie par les êtres vivants.
• Deuxièmement, des arguments tirés de la statistique thermodynamique peuvent servir au calcul des probabilités d'une production spontanée d'information. Mais avant d'examiner comment ces deux applications de la thermodynamique se rapporteraient au problème de la génération spontanée, il nous faut d'abord examiner brièvement la deuxième loi.

La température et la notion de chaleur comme une forme d'énergie sont définies par les lois zéro et première de la thermodynamique. La 2me loi affirme que dans un système disposant d'une quantité d'énergie fixe la répartition d'énergie au travers des divers mouvements internes dans un matériau donné aura tendance à se diviser, ce qui maximisera le nombre de possibilités. Clarifions cette idée par un exemple.

Imaginez une tasse de café entièrement froide à l'exception d'un faible volume à son centre. Ceci veut dire que les molécules contenues dans ce petit volume ont en moyenne des mouvements beaucoup plus vigoureux que ceux de leurs confrères se trouvant ailleurs dans la tasse. La 2ième loi affirme simplement que la partie chaude se refroidira en augmentant la chaleur des parties froides jusqu'à ce que l'ensemble parvienne à la même température.

La raison en est que le nombre de possibilités (c.à.d. la variété possible d'états des molécules en mouvement) est plus grand lorsque l'énergie est divisée de façon égale (en prenant la moyenne) entre toutes les molécules du matériau donné. Le contraire d'un tel état consisterait à avoir toutes les molécules au repos à l'exception d'une seule. L'unique possibilité alors serait la propulsion de cette molécule porteuse de toute l'énergie dans une direction quelconque. Lorsque l'énergie est répartie d'une manière plus régulière, il existe de nombreuses autres possibilités.

Le nombre important de possibilités de mouvements disponibles provient du caractère fortuit du mouvement des molécules. En conséquence, la probabilité pour les molécules de se trouver dans un état de mouvement particulier dépendra tout simplement du nombre total de possibilités disponibles. Prenons un exemple : lorsque l'on jette plie ou face, la probabilité de l'une ou l'autre des solutions est de 50 %, comme Il n'existe que deux possibilités. L'entropie est la mesure du nombre des possibilités. La deuxième loi de la thermodynamique affirme qu'un système isolé disposant d'une quantité d'énergie fixe verra croître son entropie jusqu'à ce que soit atteint l'équilibre thermique.Pour reprendre notre illustration : jusqu'à ce que tout le café ait atteint la même température.

Il est Important de noter ici que rien dans notre connaissance du mouvement microscopique des molécules ne rend impossible l'évolution inverse dans votre tasse de café, où un état d'équilibre (l'énergie thermique étant distribuée de façon égale) serait remplacé par un état qui verrait toute l'énergie concentrée en une ou en plusieurs molécules. Un tel développement cependant est hautement improbable. En réalité, le degré d'improbabilité ici dépasserait de loin les capacités de compréhension de l'homme. Un univers rempli de tasses de café ne verrait sans doute pas durant une éternité entière l'apparition d'un pareil événement. La deuxième loi affirme carrément qu'un tel événement ne se produira tout simplement jamais.

Examinons maintenant la question de la génération spontanée. Afin de fabriquer un organisme vivant Il faut d'abord disposer de la matière brute adéquate et ensuite, si nous voulons que ce travail se fasse tout seul, d'un environnement qui permette que l'édification de l'organisme allie dans le sens d'un équilibre thermique. Comme fort peu des innombrables manières d'assembler la matière parviennent ~ produire un organisme vivant, Il faut s'attendre à ce que la deuxième loi de la thermodynamique rende impossible un tel événement. Il existe cependant des moyens qui permettent de contourner le problème de l'entropie. S'il ne s'agit plus d'un système clos ~ énergie fixe, mais que nous disposons d'un système ouvert capable d'assimiler l'énergie contenue dans son environnement, nous pouvons alors augmenter ou réduire l'entropie du système. La raison en est que l'environnement lui-même peut se trouver fort éloigné d'un état d'équilibre thermique. D'un point de vue thermodynamique, le fait que des cellules vivantes parviennent, avec l'addition d'un peu d'énergie et de matière brute, ~ reproduire de nouvelles cellules nous fait comprendre que les questions relatives ~ "énergie et ~ "entropie ne posent pas de problèmes trop sérieux ~ la génération spontanée de la vie.

Il est évident qu'en utilisant des cellules vivantes pour reproduire d'autres cellules vivantes nous faussons les données. Mais alors pourquoi nous faut-ik absolument disposer de cellules pré-existantes? En quoi la matière et l'énergie seules sont-elles insuffisantes? En assemblant les matériaux appropriés (tâche qui requiert déjà de l'information) avec de l'énergie, Il est aisé de fabriquer certaines parties de l'arbre structurel dont la vie est constituée. Ainsi ont été fabriqués en laboratoire des acides aminés. Par le jeu des lois physiques seules l'on peut ·créer" certaines des structures complexes nécessaires aux organismes vivants. Certains des dessins compliqués que l'on trouve sur des coquillages ont été Imités par des ordinateurs utilisant des équations assez simples. (Ici encore de l'information est nécessaire pour Indiquer à l'ordinateur les valeurs précises des paramètres libres.) Même si l'on dispose des couleurs exactes, d'un papier de bonne qualité et d'un pinceau, la distance avec la Mona Lisa est toujours bien grande!

Du point de vue de la physique, il est parfaitement clair que l'élément indispensable est celui de l'information. les mécanismes sophistiqués qui règlent le métabolisme des cellules et leur reproduction sont non seulement complexes, mais sont organisés spécifiquement en vue de la tâche qu'ils doivent accomplir la cellule n'est pas seulement dot~ d'une structure i1croyablement complexe : bien plus, elle fonctionne.Il est évident qu'aucune discussion de la sélection naturelle n'est envisageable tant que l'on ne dispose pas d'un organisme stable, capable d'auto-régulation et d'auto-reproduction et, qui plus est, peut assimiler plus d'une option viable. Hors de cela les changements seraient inévitablement mortels.

Il faut maintenant nous poser la question suivante : le contenu d'information de la vie aurait-il pu paraître par le seul fonctionnement des lois naturelles? L'hypothèse évolutionniste fait en général du hasard le seul responsable de l'apparition de la vie. Mais quelle en est la probabilité? Revenons un instant 11 l'image d'une chambre remplie d'œufs que nous avons évoqué dans la 1ère partie de cet article. Imaginez que la porte de cette pièce ait été fermée 11 clef au moyen d'une serrure à combinaison dont le numéro et même les instructions d'utilisation vous sont inconnues. Il faudra déplacer ces œufs pendant combien de temps avant que leurs positions relatives parviennent à former un message écrit indiquant le mode d'emploi de la serrure et le numéro de la combinaison? Nous avons à faire ici à une absurdité bien pire qu'une simple violation de la 2me loi de la thermodynamique. le hasard ne peut produire des informations significatives. l'unique alternative matérialiste conséquente consisterait à affirmer que l'information (d'une manière ou d'une autre) serait contenue dans les lois scientifiques elles-mêmes. Il faudrait ainsi postuler que la vie serait la conséquence nécessaire de la matière. Nous ne disposons évidemment d'aucune preuve de pareille hypothèse. les preuves dont nous disposons vont plutôt dans le sens contraire. Bien plus, une telle démarche exigerait l'élaboration de lois scientifiques d'une nouveauté absolue. Et la question demeure : d'où viendraient donc ces lois?

Il est bien curieux de constater que malgré le fait que les matérialistes se proclament les champions de la rationalité, l'effort qu'ils ont entrepris pour découvrir une explication purement matérialiste de l'origine de la vie aboutit à l'irrationalisme, au mysticisme panthéiste et à une espèce d'animisme. Si l'homme n'est constitué que de matière seule, alors cette matière doit contenir en elle-même tous les éléments indispensables à la vie et à la conscience humaine.

Mais si nous reconnaissons en Dieu la source de la vie et de l'information (sans parler de la matière et de ses lois), nous aurons une pleine liberté pour engager une relation proprement scientifique avec le monde qui nous entoure.

"En effet, les perfections invisibles de Dieu, sa puissance éternelle et sa divinité, se voient fort bien depuis la création du monde, quand on les considère dans ses ouvrages. Ils sont donc inexcusables. "

Romains 1:20

• Le Dr. Skiff a fait ses études aux universités de Cornell et de Princeton. Il est engagé à présent dans des recherches fondamentales sur le plasma pour le compte de l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne.