Une analogie formelle peut être établie entre la loi de l’entropie et celle de la sélection naturelle[1]. D’abord, ces deux lois scientifiques apparaissent comme des cas particulier du principe plus général de la réduction du potentiel réel. Elles comportent de ce fait une importante signification physico-cognitive. Cela implique, notamment, que le temps décrit par la science est alors doté d’une direction. Les deux lois signifient en outre que certaines formes, respectivement d’ordre physique et d’ordre biologique, sont éliminées au profit d’autres, qui sont plus probables. En outre, la pertinence de ces deux lois dans la description de phénomènes naturels découle de conditions initiales ou, plus généralement, de conditions préalables d’un type particulier, lesquelles correspondent à des événements préalables qui sont situables dans le temps réel.  

            En premier lieu, l’entropie croissante est une propriété physique des structures dissipatives telles que les étoiles, les planètes, les écosystèmes, les êtres vivants ou les cellules de Bénard, par exemple. L’entropie croissante constitue une condition nécessaire de la formation de ces structures et de leur fonctionnement tant qu’elles se maintiennent. La structure dissipative a la propriété de préserver sa forme tout en permettant un écoulement d’énergie de l’entrée (ou du lieu de production de l’énergie) de la structure à sa sortie tel qu’au total l’entropie augmente avec le temps. La propriété de l’entropie croissante suppose des conditions initiales appropriées du système concerné et un temps directionnel. Plus précisément, l’entropie du système initial ne doit pas être maximale et la propriété d’entropie croissante va de pair avec l’irréversibilité du temps.  

           L’implication des conditions initiales du système signifie que la loi de l’entropie s’exprime au moyen de catégories physico-cognitives. Il est possible d’établir une relation directe entre le temps directionnel dans lequel s’exprime la loi d’entropie, et le temps réel dans lequel s’effectuent les réductions du potentiel réel du système. Celles-ci n’impliquent pas nécessairement que l’entropie du système augmente, mais elles l’impliquent de façon très probables, surtout si le système est d’une grande complexité. 

            De façon corrélative, une forme de vie, disons une espèce, qui se trouve bien adaptée à son milieu est capable d’y subsister tout en étant sujette à la sélection naturelle. Certains de ses membres, plus faiblement constitués ou malades, seront éliminés de sorte que les individus normalement constitués et en santé pourront se reproduire. La sélection naturelle apparaît comme une condition nécessaire de l’apparition de l’espèce et de sa survie[2].  

            L’analogie formelle entre la loi de l’entropie et celle de la sélection naturelle apparaît lorsqu’on remarque que la sélection naturelle suppose l’existence d’un temps directionnel. Les deux lois représentent des processus irréversibles dans le temps. En outre, les deux supposent des conditions initiales (ou préalables) appropriées, qui sont nécessairement posées dans un temps que l’on conçoit comme réel et, donc irréversible. Lorsqu’une espèce apparaît et qu’elle s’impose du fait d’être sélectionnée, ce processus équivaut à une réduction effective du potentiel qui se produit dans le temps réel. La similitude formelle entre ces deux lois signifie, entre autres, que le caractère explicatif de ces lois est limité. 

            L’apparition d’une structure dissipative, comme celle d’une nouvelle forme de vie, suppose un potentiel de telles structures ou de formes qui se trouve inscrit d’une façon ou d’une autre dans la matière de base. Aucune des deux lois, celle de l’entropie ou celle de la sélection naturelle, ne disent quoi que ce soit sur ce potentiel. Les biologistes, comme les physiciens, présupposent simplement qu’un tel potentiel existait au départ. 

            Nous pouvons constater que les conditions initiales de notre Univers ont joué un rôle décisif en ce qui concerne l’apparition des structures dissipatives connues, incluant les étoiles et les formes de vie. Si, en effet, elles avaient été juste un peu différentes, les possibilités réelles qui en auraient résulté auraient pu être très différentes. Nous pouvons même facilement vérifier que les conditions initiales de l’Univers devaient être d’un type aussi rare que, dans le domaine moléculaire, le génome d’un embryon. 

            On interprète couramment la loi de l’entropie comme la « loi du désordre ». On peut décrire ce « désordre » comme la caractéristique d’un système ou d’un milieu sans structure, amorphe, dont les éléments matériels n’ont que des mouvements aléatoires. Il est évident que, dû aux conditions initiales très particulières de l’Univers, l’évolution ne va pas simplement vers le désordre. Des structures plus ou moins complexes y apparaissent. De même, la sélection naturelle exprime l’idée d’une évolution « au hasard » qui s’effectue essentiellement par l’élimination de formes de vie. Et, si une évolution longue de la biosphère se déroule, cela est dû aux conditions initiales très particulières, d’abord de l’Univers, puis de la Terre et, enfin, des différents génomes qui ont existé, en commençant par le génome de la première cellule vivante.  

            Les caractères du vivant supposent l’existence d’une sélection naturelle, mais celle-ci ne les rend pas nécessaires. Plutôt ce sont les conditions initiales (génome, etc.) qui rendent nécessaires leurs possibilités. Ces conditions initiales ont elles-mêmes été rendues possibles, sans nécessité (sans nécessité physico-mathématique), par d’autres conditions initiales préalables, telles que l’existence de l’ADN, et ainsi de suite. 

            L’analogie fait voir que, comme la loi de l’entropie, la sélection naturelle peut être considérée comme une loi explicable à partir des premiers principes (lois de base et conditions initiales). Et, de même que la loi de l’entropie, la sélection naturelle est impliquée par les lois et les conditions de base.  

La déductibilité du principe de la sélection naturelle à partir des lois de base

           Le principe de la sélection naturelle est déductible des lois de base et des conditions initiales de l’Univers. En effet, le graphe du potentiel réel global de l’Univers est établi seulement à partir des lois (quantiques et donc probabilistes) de base et des conditions initiales. Le principe de sélection naturelle, comme d’ailleurs la loi de l’entropie croissante, signifie qu’un nombre limité des trajets réellement possibles à partir de la racine du graphe sont conformes à ce que ce principe prescrit. La somme des probabilités correspondant à ces trajets est voisine de l’unité, ce qui signifie qu’il est beaucoup plus probable que l’Univers évolue selon l’un ou l’autre de ces trajets que selon d’autres trajets qui contrediraient le principe de sélection naturelle.

           Si on envisage le potentiel réel de l’univers comme une structure mathématique, alors il est possible de voir que les lois de base de l’univers constituent les axiomes d’une structure catégorique[3]. Cela implique formellement que le principe de sélection naturelle serait déductible logiquement des lois et des conditions de base, mais en tant que principe d’ordre statistique. 

Le caractère scientifiquement durable du principe de la sélection naturelle

             Le principe physico-cognitif de réduction peut, par définition, se jumeler avec tout ensemble de lois de base physico-mathématiques. En d’autres termes, même si les théories actuelles de base que sont la mécanique quantique et la relativité étaient un jour supplantées par une ou d’autres théories physico-mathématiques qui seraient dès lors nos théories de base en droit (par exemple, la théorie des supercordes), le principe de réduction continuerait de s’appliquer de la même façon. C’est ce qui permet de penser que ce principe physico-cognitif est peut-être un principe tout à fait exact, qui survivra éventuellement à des refontes futures de la science. De même, si le probabilisme demeure une caractéristique des lois de base — ce qui semble vraisemblable — la structure en graphe mathématique et le concept de potentiel réel qui lui est étroitement associé semblent de bons candidats pour figurer dans les principes de base de la science future. Et il en va de même dans les cas de certains principes dérivés de lois logiques de base comme, par exemple, la loi de l’entropie ou le principe de sélection naturelle.  

            La sélection naturelle n’est donc ni une « force » ni un « principe de création de nouvelles formes de vie », mais une sorte de propriété statistique du développement biologique, selon laquelle certaines formes sont plus stables que d’autres (compte tenu de leur environnement) et, donc, plus probables.  

            La loi de l’entropie exprime une évolution vers le « désordre », ce qui signifie en fait vers un état plus probable qui n’est pas un télos[4]. Nous savons que l’évolution de l’Univers ne découle pas de cette loi, mais qu’elle est prescrite par d’autres principes plus fondamentaux. De même, la sélection naturelle exprime l’idée d’une évolution vers la plus grande adaptation, laquelle signifie en fait l’état le plus probable étant donné les conditions du milieu. La tendance au « désordre » qui serait la marque d’une évolution sans télos, dans ce cas, correspondrait à l’absence de direction de l’évolution autre que celle qui se trouverait indiquée par la sélection naturelle. Cependant, tout comme en physique, rien n’empêche en principe que l’évolution tende vers un télos, qu’il s’agisse d’une tendance vers la diversité, la complexité et quelque chose de plus particulier. 

            Il en résulte logiquement que la sélection naturelle n’est pas, à strictement parler, une propriété spécifique de la vie, ni même de l’évolution de la vie, et qu’elle n’explique que partiellement la vie et son évolution. Il s’agit d’ailleurs d’une conclusion analogue à ce qu’on trouve en physique. L’entropie croissante n’est pas une propriété spécifique des étoiles (ou autres systèmes dissipatifs), ni de l’évolution des étoiles. Elle n’en est qu’une contrainte physique. On peut préciser que le caractère de l’adaptation au milieu n’est pas une propriété du vivant puisque tout objet physique doit logiquement être adapté à son milieu, ce qui veut simplement dire que l’objet peut exister de façon stable dans ce milieu, comme l’est par exemple une étoile comme le Soleil[5]

            La sélection naturelle peut être comparée à une entropie du vivant. D’abord, il y a une logique d’ordre statistique, comme pour l’entropie. De plus, si la sélection naturelle semble « produire » des formes et de l’organisation, ce n’est, en droit, qu’un effet apparent. Les systèmes dissipatifs augmentent l’entropie générale tout en produisant ou entretenant des formes, lesquelles peuvent être vues comme physiquement sélectionnées en vertu de leur capacité à durer dans le milieu existant, c’est-à-dire de leur stabilité relative. Ces structures — qu’il s’agisse d’étoiles ou de biosphères, etc. — ont la capacité réelle de se maintenir et, éventuellement, d’évoluer vers d’autres structures du fait des seules lois de base combinées à des conditions initiales appropriées. Lorsqu’on envisage la situation en biologie, on constate que les systèmes biologiques (par exemple, les écosystèmes) sont « dissipatifs » en deux sens. D’une part, ils produisent de la chaleur. D’autre part, ils donnent lieu à des rencontres aléatoires des êtres vivants. Certaines de ces rencontres sont significatives pour la survie, la reproduction et l’évolution. Ainsi on peut voir la sélection naturelle comme une sorte de désordre accompagnant effectivement la production de formes qui ont le potentiel réel d’évoluer vers d’autres formes. Ce désordre les fait être mais, à strictement parler, ne les crée pas. 

            Il serait même plus juste de dire que l’apparition de nouvelles formes de vie se fait en dépit de la sélection naturelle puisque celle-ci tend à faire disparaître des espèces sans vraiment expliquer ce qui en rend d’autres réellement possibles. La sélection naturelle, comme la loi de l’entropie, ne fait que décrire certaines des modalités liées à l’effectuation de potentialités réelles. En un sens, il n’est pas faux de dire que la sélection naturelle « rend possible » l’apparition de formes de vie. Toutefois, ce que cela signifie peut être exprimé plus rigoureusement en disant plutôt que la sélection naturelle rend effectivement possibles des formes de vie qui n’étaient que réellement possibles jusqu’à ce moment.


[1] La loi de l’entropie est aussi appelée la deuxième loi de la thermodynamique.

[2] Murray Gell-Mann a décrit un type semblable d’analogie en montrant comment l’adaptation d’une forme de vie à son milieu est analogue à l’équilibre physique d’un système avec son environnement. Ainsi il écrit que le processus de l’adaptation biologique « évoque la manière dont les températures d’un objet chaud et d’un objet froid […] tendent vers un équilibre thermique ». Cf. M. Gell-Mann, Le quark et le jaguar. Voyage au cœur du simple et du complexe, op. cit., p. 262.  

[3] En mathématiques, ce type de question (de la déductibilité du principe de la sélection naturelle à partir des lois de base) renvoie aux questions de la catégoricité d’une structure (toute proposition vraie se déduit des axiomes de base) et de l’indépendance (certaines propositions vraies ne se déduisent pas des axiomes de base).  

[4] Le télos prend en physique la forme d’une structure dissipative. La formation d’une étoile de type G (comme le Soleil) par exemple ne représente pas la tendance au désordre, sauf de manière indirecte.

[5] Le Soleil a une durée de vie de l’ordre de 10 milliards d’années, pendant lesquelles il évolue en rayonnant de façon non constante mais sans de trop grandes variations.