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vendredi 27 avril 2007

INFORMATION, CONATUS ET ENTROPIE.

Je vais essayer ici de développer l'idée que la connaissance n'est pas un objet mais un processus d'information de la matière en général (et non pas nécessairement d'un sujet connaissant) et que, en tant que telle, non seulement elle est associée à l'entropie, mais elle est même la négation de l'entropie inhérente à tout système physique. J'essaierai par ailleurs d'illustrer cette idée en faisant référence au concept spinozien de conatus. Je précise enfin que, tout au long de mon exposé, je tiendrai pour synonymes les termes "information" et "connaissance".
"Le terme entropie a été forgé en 1865 par le physicien allemand Clausius [...]. Il introduisit cette grandeur afin de caractériser mathématiquement l'irréversibilité de processus physiques tels qu'une transformation de travail en chaleur [...]. La notion de quantité d'information, utile en théorie de la communication ou en informatique, est étroitement apparentée à celle d'entropie." (Roger Balian, les Etats de la Matière, p.205)

Pour donner un aperçu intuitif de ce en quoi consiste l'entropie, on peut dire qu'il s'agit de l'irréversibilité du processus de transformation d'une certaine quantité de travail en une quantité déterminée de chaleur. Par exemple, si on parvenait, dans l'idéal, à récupérer toute la chaleur (Q) produite par le mouvement mécanique (W) d'un moteur à explosion, on ne pourrait produire avec Q qu'une quantité de travail W' très probablement inférieure à W. Ce qui veut dire que, sans pour autant que la quantité globale d'énergie soit modifiée (première loi de la thermodynamique, dite aussi loi de Lavoisier : "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme"), il existe une quantité résiduelle d'énergie thermique inutilisable par un système physique isolé (seconde loi de la thermodynamique, dite aussi loi de Boltzmann : "dans un système physique isolé, le désordre a une très forte probabilité de s'accroître"). C'est donc bien du problème de l'équivalence entre les différentes formes d'énergie et non pas du problème de la subsistance globale de l'énergie qu'il s'agit lorsqu'on parle d'entropie. Ce qui ne fait nullement de l'entropie un problème qualitatif au prétexte que l'on parle de désordre et que le désordre est une notion inobjective. En effet, l'augmentation de l'entropie dans la 2° loi de la thermodynamique s'analyse tout à fait objectivement comme une probabilité (en toute rigueur, le processus W→Q→W' n'est pas tel que W'<W, mais tel que Prob.[W'<W]0). Et si Popper s'autorise à parler de "théorie subjectiviste de l'entropie" (cf. la Quête Inachevée, xxxvi), c'est uniquement parce que le type de processus préalablement décrit n'est rien d'autre qu'une formulation mathématisée de ce que nous appelons l'irréversibilité du temps ("la flèche du temps" comme disait Eddington), irréversibilité chargée d'une très lourde hérédité métaphysique (cf. Stephen Hawking, notamment dans une Brève Histoire du Temps pour une analyse objective de la flèche du temps en astro-physique). Donc l'entropie est bel et bien une réalité objective.

Quel est maintenant le rapport entre le problème de l'entropie et le problème de la connaissance ? En guise de première approximation, on peut répondre par une analogie et dire que la connaissance est à l'entropie ce que la forme est à la matière. Comme le dit Aristote, "
on peut distinguer cette statue que l'on a sous les yeux [...] ou bien encore cet airain que l'on a là sous la main"(Physique, II, iii, 15). Autrement dit, la statue, c'est de la matière (par exemple du marbre) qui a reçu une forme (par exemple le David de Michelange) à travers une in-formation (ici, l'ensemble des actes que le sculpteur a dû accomplir pour arriver à ce résultat). L'in-formation, au sens le plus général du terme, permet donc le passage de la matière brute à la matière formée à travers un processus "hylémorphique" (du grec hulè, matière et morphè, forme). Et, comme le fait remarquer Simondon
"Ce n'est pas seulement l'argile et la brique, le marbre et la statue qui peuvent être pensés selon le schéma hylémorphique, mais aussi un grand nombre de faits de formation, de genèse et de composition, dans le monde vivant et dans le monde psychique [...]. Le rapport même de l'âme et du corps peut être pensé selon le schème hylémorphique." (l'Individu et sa Genèse Physico-Biologique)
Donc la forme donnée à la matière ne se dit pas seulement de l'ordre que l'homme est capable d'imposer à la nature (la forme que le sculpteur donne au bloc de marbre informe), mais aussi de tout processus de transformation dont le vivant est capable en tant qu'il est vivant. C'est ce que dit Popper :
"La sélection darwinienne apprend aux différentes espèces à conserver de l’information et à l’adapter aux divers problèmes qui se posent à elles ; la vie consiste donc en systèmes physiques qui tentent de résoudre des problèmes."(la Quête Inachevée, xxxvii)
Et en effet, la science moderne nous enseigne que le code génétique, le génome, n'est rien d'autre que le processus d'information mémorisé par l'espèce et par lequel le corps biologique individuel prend forme, se transforme en fonction de son milieu, et même meurt :
"L’efficacité de l’évolution ne peut laisser les limites de la vie au hasard des accidents, aussi est-ce le programme génétique qui prescrit la mort de l’individu dès la fécondation de l’ovule."(François Jacob, la Logique du Vivant)

Donc, il semble tout à fait clair que l'information (information génétique pour ce qui concerne la base spécifique de tout corps biologique, information sensorielle pour ce qui concerne l'individualité du corps biologique, information sociale pour ce qui concerne l'adhésion du corps biologique humain à une société humaine déterminée) ordonne tout système physique vivant, autrement dit lui permet de lutter contre l'entropie, c'est-à-dire contre la mort, en puisant dans des systèmes physiques connexes l'énergie dissipée en chaleur irrécupérable. L'information de la matière biologique est donc bien "néguentropique", pour parler comme Popper, en ce qu'elle s'analyse en une diminution du désordre auquel est confrontée la matière vivante, au point que, lorsque cesse cette information, la matière vivante se délite et meurt.

On peut maintenant généraliser cette corrélation entre information et "néguentropie" aux phénomènes non biologiques à travers la notion spinozienne de conatus : "l’effort [conatus] par lequel chaque chose s’efforce de persévérer dans son être n’est rien en dehors de l’essence actuelle de cette chose."(Spinoza, Éthique, III, 6). Le monisme de Spinoza permet en effet de donner une solution d'ensemble au problème de la relation entropie/information. Pour lui, toute "chose singulière" est dotée d'un conatus, c'est-à-dire d'une tendance à acquérir et renouveler les éléments qui lui fourniront les forces physiques par lesquelles elle conservera son être, et ce, en dépit des affections dont cette "chose" est inévitablement l'objet par le simple fait que les autres "choses" sont, elles-aussi, dotées d'un conatus qui va les engager à puiser dans leur environnement (donc au détriment des autres choses singulières) les éléments qui leur permettront de conserver leur être, etc. L'approche de Spinoza est donc parfaitement compatible avec les deux lois de la thermodynamique : l'énergie globale est conservée (c'est Dieu ou la Nature entendue comme natura naturans), mais chaque "chose singulière" (chaque partie de la Nature entendue comme natura naturata) est soumise à des affections extérieures qui accroissent son entropie, entropie qu'elle ne peut contrebalancer qu'en puisant de l'ordre dans son environnement. Spinoza nous permet donc de penser le processus d'information de la matière en général, et non plus seulement de la matière vivante, à travers la notion de conatus qui n'est autre que ce que nous appelons en physique "l'inertie" par laquelle "tout corps persévère dans l’état [...] dans lequel il se trouve, à moins que quelque force n’agisse sur lui et ne le contraigne à changer d’état"(Newton, Principes Mathématiques de la Philosophie Naturelle).
Dès lors, le "code génétique" n'est qu'un cas particulier en biologie de l'inertie ou du conatus, à savoir l'information de base dont est dotée tout morceau de matière et qui lui confère une forme déterminée. On peut donc dire, dans la mesure où il n'existe pas de matière sans forme, ni de matière dont la forme soit définitive (les recherches actuelles montrent qu'il faudrait pour cela atteindre la limite idéale que constitue le "zéro absolu", O°K ou -273,15°C, température, ou plutôt absence de température qui ne peut être approchée qu'asymptotiquement). En ce sens, la connaissance humaine, la sensibilité animale, le code génétique biologique ne sont plus que des cas particulier de l'effort que fait tout être pour persévérer, autrement dit, des aspects de l'information par laquelle toute matière possède, provisoirement, un ordre qui contrecarre l'entropie dont elle est victime. Ce qui constitue l'information, et donc ce qui, seul, est en mesure de donner une forme à un fait brut, c'est une suite déterminée de signaux émis dans un contexte déterminé. Il est facile de faire le parallèle avec l'information génétique : tout code génétique est une suite déterminée de "lettres" (A comme "adénine", G comme "guanine", T comme "thymine", C comme "cytosine", qui sont les quatre protéines de base du vivant). Une suite aléatoire de telles bases (AAGGCGTAAACC ...) a fort peu de chances de remplir les fonctions d'une information génétique. Pour avoir une information génétique, il faut d'une part avoir une suite déterminée (non aléatoire) de telles bases, et d'autre part un contexte favorable qui va permettre à cette suite de produire des effets de néguentropie. En d'autres termes, une suite de bases A, G, T, C n'est une information génétique que si et seulement si elle a été, en termes néo-darwiniens, sélectionnée par l'évolution d'une espèce, et qu'elle rencontre un terrain biologique favorable pour "s'exprimer". En tout cas, il n'est nullement nécessaire qu'une information soit interprétée par un sujet conscient pour atteindre son but : une information peut être définie comme un processus physique qui contribue à diminuer l'entropie d'un système physique en donnant une forme à de la matière brute. En ce sens, dire que l'information diminue l'entropie d'un système peut et doit être considéré comme tautologique.

L'information n'est donc nullement le privilège des journalistes, ni même des intellectuels, ni même des humains, ni même des animaux, ni même des vivants, mais qu'elle est la condition de subsistance de tout être, ce sans quoi il n'y aurait que du chaos, de l'indétermination et de l'intemporalité, au lieu que la science nous décrit au contraire de l'ordre, de la détermination et de la temporalité. L'avantage que possède, à cet égard, la philosophie déterministe et moniste de Spinoza, c'est qu'elle relativise le point de vue idéaliste et subjectiviste qui fait de l'information l'apanage d'un sujet conscient, humain par définition, donc qui fait de l'homme une exception dans la nature. Bien plutôt, ce que nous appelons "connaissance", au sens anthropologique du terme, n'est qu'un cas particulier et dérivé de l'effort que fait tout être pour subsister, autrement dit pour combattre l'entropie dont il est affecté : "chaque chose, selon sa puissance d'être, s'efforce de persévérer dans son être"(Spinoza, Éthique, III, 6). On comprend que le problème de la conservation de la substance (persévérer dans son être)et celui de la conservation de l'énergie (puissance d'être) sont un seul et même problème : la subsistance de la substance éternelle et infinie que constitue Dieu ou la Nature se confond avec la subsistance de la quantité globale d'énergie dont cette substance est dotée. Donc, dans la mesure où "la puissance qui permet aux choses singulières, et par conséquent à l’homme, de conserver leur être, est la puis­sance même de Dieu, c’est-à-dire de la Nature"(Spinoza, Éthique, IV, 4). 

Lorsque Spinoza affirme que "toute chose s’oppose à tout ce qui peut supprimer son existence et s’efforce, autant qu’elle peut et selon son être propre, de persévérer dans son être" (Spinoza, Éthique, III, 6), on a là une approximation de la 2° loi de la thermodynamique : toute chose singulière n'existe que parce qu'elle est dotée d'une fraction de l'énergie totale qui va être employée à préserver une subsistance qui a de fortes chances d'être menacée par le besoin de subsistance (conatus) des autres choses singulières. Ce n'est qu'une approximation parce que Spinoza affirme que "nulle chose ne peut être détruite, sinon par une cause extérieure" (Spinoza, Éthique, III, 4), contrairement à Boltzmann ou à Jacob qui montreront que tout système physique (y compris biologique) se détruit aussi de l'intérieur. Il n'empêche que l'on a là une approche globale du phénomène de l'entropie : alors même que la Nature toute entière demeure invariante, les parties de la Nature se soumettent mutuellement à des affections qui entament leurs existences respectives sans pour autant nuire à leurs essences, puisque, comme nous l'avons dit supra, pour Spinoza, l'essence de tout être, c'est son conatus. Et c'est justement ce conatus, cet effort que fait tout être pour persévérer en son être, c'est-à-dire pour acquérir une forme et, dans la mesure du possible, la conserver, qui constitue l'information (Spinoza dit "la perception") au sens le plus fondamental du terme : tout être "perçoit" (c'est-à-dire "est informé par") l'effort (conatus) qu'il fait pour rechercher les affections utiles à sa conservation et éviter les affections nuisibles à sa conservation. 

Ce qui n'empêche pas Spinoza d'établir ensuite des différences de degré en fonction de la capacité plus ou moins grande d'un type d'information à lutter contre l'entropie d'une catégorie d'êtres. Par exemple, s'agissant de l'être humain :
"il faut que les hommes cherchent sous la conduite de la Raison ce qui leur est réellement utile [...] et par conséquent soient justes ; les hommes qui sont gouvernés par la Raison cherchent ce qui leur est utile et donc ne désirent rien pour eux-mêmes qu’ils ne désirent pour les autres hommes ; [car] les hommes ne peuvent rien souhaiter de supérieur [...] que de conserver leur être et chercher tous en même temps ce qui est utile à tous, composer pour ainsi dire un seul esprit ou un seul corps qu’ils s’efforcent tous de conserver." (Spinoza, Éthique, IV, 18)

En effet, alors que les informations sensibles sont l'expression d'un conatus biologique qui détermine chaque individu à rechercher ce qui lui est utile et à fuir ce qui lui est nuisible, les informations rationnelles sont l'expression d'un conatus social qui détermine une société à persévérer dans son être. A la limite, pour Spinoza, l'information parfaite serait celle qui permettrait à chaque partie de la Nature de conserver son être sans nuire aux autres parties de la Nature, bref, celle qui rendrait éternel. Et on rejoint là Boltzmann, puisqu'il s'agirait d'avoir accès à un arrangement, un ordre parfait dont la probabilité est évidemment très proche de zéro :
"Quand un certain nombre de corps de même ou de différente grandeur sont contraints par les autres à rester appliqués les uns contre les autres, ou bien, s’ils se meuvent selon une vitesse identique ou différente, à se communiquer les uns aux autres leurs mouvements suivants un certain rapport, nous dirons que ces corps sont unis entre eux et qu’ils composent ensemble un seul et même corps, autrement dit un individu qui se distingue des autres par cette union de corps. [...] Si d’un corps, autrement dit d’un individu, composé de plusieurs corps, certains sont séparés, mais qu’en même temps, autant d’autres et de même nature les remplacent, l’individu conservera sa nature comme auparavant, sans aucun changement dans sa forme. [...] Et si nous continuons de la sorte à l’infini, nous concevrons facilement que la Nature [c’est-à-dire Dieu] dans sa totalité est un seul Individu dont les parties, c’est-à-dire tous les corps, varient d’une infinité de façons, sans changements de l’Individu total."(Spinoza, Éthique, I, 13, ax.2, 3)