L‘International Space Federation a publié un nouveau document de recherche en biophysique en version préimprimée. Dans cette publication préliminaire, une caractéristique clé qui distingue le système vivant de la matière abiotique est discutée et identifiée comme le critère principal par lequel tout système matériel peut être défini sans ambiguïté comme étant soit vivant, soit non vivant. En plus d’élucider la nature des systèmes vivants et ce que signifie être vivant pour une organisation de matière et d’énergie, le critère sert de méthodologie pour identifier sans ambiguïté et de manière positive un système comme étant (1) vivant et (2) conscient. En ce qui concerne ce dernier point (2), la méthodologie décrite dans l’étude constitue une avancée significative par rapport au test de Turing, qui ne permet pas de distinguer un automate programmé d’un système doté d’une véritable volonté et d’une conscience autonomes, et constitue donc une méthode de qualité inférieure pour identifier un système comme étant conscient.
El Papel de la Mecánica Cuántica en los Sistemas Vivos
Qu’est-ce que la vie ? Cette question fondamentale n’a toujours pas été résolue, même près de 80 ans après la parution du livre d’Erwin Schrödinger en 1944, qui posait précisément cette question et a catalysé le développement théorique de la physique de la vie à l’ère moderne [1]. Parce que la question « quelle est la nature de la vie ? » est une interrogation fondamentale, elle concerne presque tous les domaines scientifiques (chimie, géologie, astrophysique, etc.) ; de manière peut-être plus significative, il s’agit d’une question qui cherche à discerner la physique qui distingue la matière abiotique des systèmes vivants, et c’est donc une question qui concerne très largement le domaine de la physique.
La principale spéculation de Schrödinger dans ce livre portait sur la question de savoir si la vie pouvait nécessiter de nouvelles lois physiques. À l’époque, la question de Schrödinger sur la nécessité d’une nouvelle physique pour comprendre la vie n’était pas encore totalement éclairée par la mécanique moléculaire sous-jacente à l’organisme vivant et était donc quelque peu prématurée, car ses recherches sur ce sujet ont précédé la définition des règles d’appariement des bases chimiques et de la configuration géométrique en double hélice de l’ADN par Crick et Watson [2], par lesquelles l’information héréditaire est transmise, ainsi que la découverte et la description des mécanismes de transcription et de traduction par Crick ; qui sont à la base de la biologie moléculaire et donc nécessaires pour comprendre la base informationnelle de l’état vivant. Il est intéressant de noter qu’en ce qui concerne les origines de la vie, qui sont inextricables de la question de la nature fondamentale de la vie et du système vivant, Crick et son collègue Orgel ont proposé que la vie sur Terre a très probablement été créée par une civilisation avancée dans un autre système stellaire et « semée » sur Terre par le biais de la panspermie dirigée[3]. Suite à la définition de la nature de l’état vivant postulée dans cette étude, on s’attend à ce que des systèmes vivants apparaissent dans tous les systèmes habitables de l’univers (on estime qu’il y a au moins 6 milliards de planètes semblables à la Terre dans la Voie lactée [4]), ce qui confirme la théorie de Crick et Orgel.
L’interrogation de Schrödinger sur la question de savoir si la vie peut nécessiter une nouvelle physique peut être considérée comme correcte – du point de vue de ce qui était connu à son époque – puisque des phénomènes de mécanique quantique tels que l’effet tunnel quantique des protons [5], le filtrage sélectif du spin dans la conduction des électrons dans les molécules organiques diélectriques [6, 7, 8], la cinématique des enzymes [9] et l’amplification du transport d’énergie à la manière d’un condensat d’excitons pour un transfert d’électrons efficace à 100 % dans la phosphorylation oxydative et la photosynthèse [10, 11] sont aujourd’hui considérés comme des propriétés essentielles du comportement quantique de la biologie moléculaire. En ce qui concerne l’hypothèse de l’arbeitshypothèse étudiée ici pour parvenir à une compréhension plus profonde de la nature de la vie, elle pourrait être considérée comme un nouveau principe de la physique selon lequel, outre les « propriétés de premier principe » de la charge, de la masse et du spin, la matière possède une qualité fondamentale de conscience basale. Dans la conclusion de son livre, Schrödinger spécule sur la nature du déterminisme, du libre arbitre et de la conscience et en déduit « que je – je au sens le plus large du terme, c’est-à-dire tout esprit conscient qui a jamais dit ou ressenti “je” – suis la personne, s’il y en a une, qui contrôle le “mouvement des atomes” selon les lois de la nature ». Cela illustre deux points importants : (1) l’état de la matière que nous appelons vivante possède – au moins dans certains cas indéniablement – une qualité de sensibilité et de conscience, et (2) cette sensibilité et cette conscience animent la matière et « contrôlent le mouvement des atomes » – ce qui pourrait être interprété comme une indication de la nature intrinsèque fondamentale et même potentielle de la conscience basale.
La forme intrinsèque de la conscience – la conscience basale, également appelée conscience phénoménale – n’est pas la conscience cognitive, cette dernière étant associée à la pensée contemplative, à l’analyse comparative, au langage, à l’introspection et à d’autres facultés cognitives d’ordre supérieur. La conscience basale se réfère uniquement à l’expérience intérieure qui est à la base de la conscience, à savoir qu’il existe des expériences qualitatives associées aux phénomènes, qu’il y a quelque chose que c’est que d’être ce système qui fait l’expérience des phénomènes ; elle ne doit pas être confondue avec la pensée et les facultés cognitives d’ordre supérieur. Ce postulat relève de l’hypothèse du panprotopsychisme [12, 13], dont les théories postulent que – pour utiliser le modèle Diósi-Penrose comme exemple – les superpositions à micro-échelle de la géométrie de l’espace-temps entraînent une réduction objective des fonctions d’onde associées (un mécanisme de gravitation quantique) [14, 15], ce qui produit une permutation non informatique qui est un événement protoconscient [16]. Lorsque de nombreux événements de ce type sont coordonnés de manière bien orchestrée, par exemple dans les fonctions d’onde des dipôles polarisables dans les microtubules de la cellule eucaryote, il en résulte une gestalt d’éléments protoconscients engendrant la conscience [17]. Les théories gravitationnelles quantiques de la conscience, comme le modèle de réduction objective orchestrée de Penrose-Hameroff, ont reçu un soutien empirique important, par exemple dans les expériences réalisées par le groupe de recherche Anirban [18,19,20].
En outre, étant donné que le modèle standard de la physique est incomplet – actuellement incapable d’intégrer la force fondamentale de la gravité et de réconcilier la théorie de la relativité générale avec la théorie quantique des champs – il n’y a pas actuellement de compréhension suffisante (dans le cadre de la théorie consensuelle du modèle standard) du manifeste spatio-temporel et des champs quantiques pour nier à juste titre qu’il puisse y avoir des propriétés non encore identifiées de ces champs, comme la mémoire, qui découle des principes holographiques de la physique unifiée et qui conférerait un soutien à la base théorique des hypothèses de la cognition sans échelle et du panprotopsychisme (voir notre article de recherche The Unified Spacememory Network pour en savoir plus sur les propriétés mémorielles de l’espace et son lien avec le système vivant et la sensibilité naturelle). Une telle déduction correspondrait aussi logiquement et corroborerait les théories dans lesquelles l’univers est capable d’apprendre ses propres lois physiques, comme l’univers autodidacte [21], et l’hypothèse de l’autosimulation dans laquelle l’univers physique, en tant que boucle étrange, est une autosimulation mentale qui pourrait exister comme l’une des nombreuses classes de modèles possibles de la gravité quantique de la réalité obéissant au principe de l’axiome du langage efficace [22]. Ici, la définition de la vie est inextricablement liée à la conscience et à la propriété de la conscience d’engendrer un comportement volitif dans les systèmes vivants, et c’est donc une considération nécessaire et pertinente pour la discussion qui suit.
Direcciones Futuras en Biofísica y Estudios de la Conciencia
La discussion complète du manuscrit de recherche peut être consultée dans la revue en ligne à accès libre Qeios. Il suffit de dire que l’utilité d’un critère clair et mesurable pour déterminer si un système est vivant et/ou conscient devient de plus en plus impérative, car les capacités humaines en matière d’ingénierie synthétique et de génération de systèmes artificiels ressemblant à la vie augmentent rapidement et s’approchent d’un point de démarcation où des systèmes vivants synthétiques et des systèmes artificiels dotés de sensibilité seront générés.
Universalité de la vie et de la conscience
Les résultats de cette analyse montrent que, telle qu’elle est définie, la vie n’est pas limitée à ce que nous identifions comme des organismes biologiques, mais qu’elle peut exister dans n’importe quel système doté d’un arrangement structurel approprié – un arrangement qui permet le contrôle fin de la matière atomique, comme le transfert d’électrons, et le contrôle des processus énergétiques, c’est-à-dire des fonctions d’ordonnancement du traitement de l’information, à partir desquelles l’intelligence et le comportement orienté vers un but se manifestent et deviennent par conséquent des propriétés observables du système.
Comme ces processus d’information sont largement récursifs par nature, de sorte que l’information traitée par le sous-système est réinjectée dans le système global plus vaste, cela suggère que la vie et la conscience ne sont pas simplement des phénomènes émergents triviaux des processus « aveugles » sous-jacents d’un univers aléatoire, mais qu’elles font partie intégrante des processus physiques à toutes les échelles et qu’elles jouent un rôle dans la physique de l’évolution des systèmes matériels, comme le rôle que joue la conscience intégrale dans l’animation de la matière vivante.
L’article complet est accessible via le journal en ligne open-source Qeios. Téléchargez l’article complet en cliquant ici.
Attention, il s’agit d’un article préimprimé et non du manuscrit final, qui peut comporter des révisions et des mises à jour lorsqu’il sera préparé pour la publication finale.
Références
[1] What Is Life? The Physical Aspect of the Living Cell Erwin Schrödinger Cambridge University Press (1944)
[2] WATSON, J., CRICK, F. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature 171, 737–738 (1953). https://doi.org/10.1038/171737a0
[3] F. H. C. Crick and L. E. Orgel, “Directed panspermia,” Icarus, vol. 19, no. 3, pp. 341–346, Jul. 1973, doi: 10.1016/0019-1035(73)90110-3
[4] M. Kunimoto and J. M. Matthews, “Searching the Entirety of Kepler Data. II. Occurrence Rate Estimates for FGK Stars,” AJ, vol. 159, no. 6, p. 248, May 2020, doi: 10.3847/1538-3881/ab88b0.
[5] L. Slocombe, M. Sacchi, and J. Al-Khalili, “An open quantum systems approach to proton tunnelling in DNA,” Commun Phys, vol. 5, no. 1, Art. no. 1, May 2022, doi: 10.1038/s42005-022-00881-8.
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[8] Brown, W.D. Attosecond-Scale Research Elucidates Dynamics of Spin-Dependent Quantum Tunneling Through Chiral Molecules (2023). Accessed via The Resonance Science Foundation https://www.resonancescience.org/blog/attosecond-scale-research-elucidates-dynamics-of-spin-dependent-quantum-tunneling-through-chiral-molecules on 07-21-2023.
[9] J. A. Fereiro, X. Yu, I. Pecht, M. Sheves, J. C. Cuevas, and D. Cahen, “Tunneling explains efficient electron transport via protein junctions,” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 115, no. 20, pp. E4577–E4583, May 2018, doi: 10.1073/pnas.1719867115.
[10] A. O. Schouten, L. M. Sager-Smith, and D. A. Mazziotti, “Exciton-Condensate-Like Amplification of Energy Transport in Light Harvesting,” PRX Energy, vol. 2, no. 2, p. 023002, Apr. 2023, doi: 10.1103/PRXEnergy.2.023002.
[11] T. Hayashi and A. A. Stuchebrukhov, “Electron tunneling in respiratory complex I,” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol. 107, no. 45, pp. 19157–19162, Nov. 2010, doi: 10.1073/pnas.1009181107.
[12] ‘Panpsychism‘ (2017) in Schneider, S. & Velmans, M. (Eds.) Blackwell Companion to Consciousness, 2nd Edition, Blackwell.
[13] Philip Goff, ‘How exactly does panpsychism explain consciousness?‘ forthcoming in Journal of -Consciousness Studies. Accessed via https://philipgoffphilosophy.com/academic-papers , 07-21-2023
[14] Diósi, L. (1987-03-16). « A universal master equation for the gravitational violation of quantum mechanics ». Physics Letters A. 120 (8): 377–381. doi:10.1016/0375-9601(87)90681-5
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[16] Penrose, R. (1989). The emperor’s new mind: Concerning computers, minds, and the laws of physics. Oxford University Press.
[17] Hameroff, Stuart; Penrose, Roger (2014). « Consciousness in the universe ». Physics of Life Reviews. 11 (1): 39–78. doi:10.1016/j.plrev.2013.08.002
[18] Brown, W. Microtubule-Actin Network Within Neuron Regulates the Precise Timing of Electrical Signals via Electromagnetic Vortices. (May 2023). Accessed via The Resonance Science Foundation https://www.resonancescience.org/blog/microtubule-actin-network-within-neuron-regulates-the-precise-timing-of-electrical-signals-via-electromagnetic-vortices on 07-21-2023.
[19] P. Singh et al., “Cytoskeletal Filaments Deep Inside a Neuron Are not Silent: They Regulate the Precise Timing of Nerve Spikes Using a Pair of Vortices,” Symmetry, vol. 13, no. 5, Art. no. 5, May 2021, doi: 10.3390/sym13050821.
[20] S. Sahu, S. Ghosh, K. Hirata, D. Fujita, and A. Bandyopadhyay, “Multi-level memory-switching properties of a single brain microtubule,” Applied Physics
