émergence vs réductionnisme

[Christian Arnaud]

amis de la physique,Bonjour

aux hasard de lectures (Léonard Susskind, "le paysage cosmique"), je découvre qu'il existe un courant populaire en physique théorique : la théorie de l'émergence, qui s'oppose aux recherches de théories ultimes (supercordes, D-branes, LQG, holographie) au motif que les propriétés ne s'expliquent pas nécessairement par celles de ses constituants. Ce modèle en couches (les lois à un niveau restent les mêmes si l'on modifie celles des couches inférieures) me rappelle aussitôt celui des télécommunications (modèle ISO à 7 couches) dans lequel une couche reste invariante par rapport à des couches inférieures distinctes, et donc, en tant qu'ancien informaticien j'accroche aussitôt et je creuse un peu .... mais je suis déçu par les explications détaillées.
Alors, première question, avant d'aller plus loin : cette théorie "datant" de 2005 ou 2006, est-elle toujours aussi populaire parmi les physiciens ?, et pourquoi ?

PS: et dire que j'étais réductionniste sans le savoir
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[noureddine2]

amis de la physique,Bonjour
Alors, première question, avant d'aller plus loin : cette théorie "datant" de 2005 ou 2006, est-elle toujours aussi populaire parmi les physiciens ?, et pourquoi ?

PS: et dire que j'étais réductionniste sans le savoir

salut , d'après Wikipedia http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89mergence

Émergence et causalité[modifier]

Lorsqu'on sait que certaines caractéristiques conduisent à l'apparition de propriétés émergentes, cette considération permet parfois de ne pas avoir à se préoccuper des détails de causalité sous-jacents et, en fait, contingents.

On considère par exemple que le refroidissement de l'eau va conduire à son organisation en glace sans avoir à descendre au niveau du comportement de chaque molécule. Voir Théorie des systèmes.

dire que l'émergence ne se préoccupe pas de la causalité , je pense qu'on considère la causalité négligeable .
, cette causalité est tellement complexe qu'on se concentre sur le plus important émergent ça ressemble au rasoir d'Occam .
peux tu donner un exemple sur ta phrase :

la théorie de l'émergence, qui s'oppose aux recherches de théories ultimes (supercordes, D-branes, LQG, holographie) au motif que les propriétés ne s'expliquent pas nécessairement par celles de ses constituants.

c'est quoi cette opposition ? merci .

[Deedee81]

Salut,

dire que l'émergence ne se préoccupe pas de la causalité , je pense qu'on considère la causalité négligeable .

Amha, c'est plutôt parce que les théories sur l'émergence font plutôt une analyse de type bilan.

Mais :

c'est quoi cette opposition ?

ça, je ne sais pas. Je laisse donc un meilleur connaisseur répondre

[Christian Arnaud]

c'est quoi cette opposition ? merci .

bonjour aussi
d'un côté les recherches au delà du système standard qui laisse un peu sur sa fin : on essaie de trouver des composants et lois plus élémentaires pouvant expliquer particules et forces.
de l'autre on postule que les lois d'un niveau donné émergent du nombre de composants et ne peuvent donc être expliquées par les particularités de chaque élément ou encore que différentes approches plus fines peuvent aboutir au même résultat (notion de protection des lois émergentes)pour le niveau observé et qu'ainsi elles n'apportent rien de plus, surtout si elles ne sont pas observables directement
exemples concrets ("La Recherche" fevrier 2007) :
- conductivité d'un nanotube de carbone rempli de molécules de fullerènes)
- stries d'une peau de zèbre
- état solide d'une mousse
il semble que cette approche soit principalement promue par Robert Laughlin, prix Nobel de physique, mais on y associe aussi quelques grandes signatures comme Weinberg.

Donc, je reviens à ma question de départ sur la popularité actuelle de cette approche
@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite765732342432]

de l'autre on postule que les lois d'un niveau donné émergent du nombre de composants et ne peuvent donc être expliquées par les particularités de chaque élément

Ce n'est pas une question de ne pas pouvoir être expliqué, c'est que c'est beaucoup plus facilement/rapidement explicable en prenant un niveau d'abstraction supérieur.

Donc, je reviens à ma question de départ sur la popularité actuelle de cette approche

Darwin ou Newton ne se sont pas intéressés aux composants primordiaux pour construire leurs théories.
C'est à mon sens un outil pratique et qui a toujours été utilisé.
Peut-être que la formalisation "officielle" date de 2006, mais le concept général a toujours existé. Non ?

[doul11]

Bonjour,

Il me semble qu'on a pas vraiment le choix, par exemple la théorie quantique n'explique pas la biologie d'une cellule vivante, on a déjà pas de solutions analytiques pour des atomes, alors pour une cellule vivante entière ! C'est peut être "simplement" un problème calculatoire : pas assez de puissance pour une solution numérique, c'est peut être un problème plus profond ...

Par rapport a ceci plusieurs point de vue peuvent être pris, le mien très pragmatique consiste a dire que la science ne traite que de modèles plus ou moins complexes, précis et adapté a ce que l'on veut faire et qu'un modèle a forcement des défauts et des limites.

[Nemoclay]

Les systèmes émergents sont issus de la théorie de la complexité, qui postule que des propriétés nouvelles apparaissent dans les systèmes complexes dont les composants intimes sont en interaction, et que ces propriétés émergentes ne sont pas la simple addition des propriétés des constituants du système.
Sans nier la réalité du concept de système émergent en biologie, ce concept est très à la mode actuellement, j'ai l'impression qu'il est utilisé à toutes les sauces, et qu'il est devenu le leitmotiv de ceux qui refusent en block toute tentative de réduction scientifique, sous prétexte que des systèmes biologiques complexes évoluent de manière imprévisible, ou parce qu'ils n’ont pas les connaissances nécessaires pour les comprendre.
Il ne faut pas oublier que la plupart des avancées modernes de la biologie sont fondées sur l’analyse, le décryptage et le décodage des éléments constitutifs des systèmes.

[noureddine2]

et que ces propriétés émergentes ne sont pas la simple addition des propriétés des constituants du système.

salut , donc aura soit 2+2= 5 soit 2+2=3 mais je pense que 2+2=3 est le plus probable .
on fait des opérations avec quatre chiffres 1 , on aura comme résultat soit : 4 soit 3 soit 2 soit 1 soit 0 .
donc l’émergence n'est pas seulement une addition , c'est une combinaison complexe qu'on ne connait pas encore tous ses détails .

[Christian Arnaud]

Ce n'est pas une question de ne pas pouvoir être expliqué, c'est que c'est beaucoup plus facilement/rapidement explicable en prenant un niveau d'abstraction supérieur.
?

bonjour Faith

Alors nous n'avons pas compris la même chose cf extrait de la revue précitée :
"toutes les lois de la nature sont émergentes.Elles résultent d'un comportement d'ensemble, et sont pratiquement indépendantes de celles qui régissent les processus individuels sous-jacents"

Darwin ou Newton ne se sont pas intéressés aux composants primordiaux pour construire leurs théories.
C'est à mon sens un outil pratique et qui a toujours été utilisé.
Peut-être que la formalisation "officielle" date de 2006, mais le concept général a toujours existé. Non ?

Décidément ! j'ai du mal m'exprimer
Par popularité, je demandais si cette approche a encore beaucoup de partisans aujourd'hui c'est un préalable à d'autres approfondissements, par précaution, pour éviter d'éventuellement de perdre trop de temps.
Pour Darwin, si il met au premier plan la notion d'évolution des espèces, il en donne aussi les mécanismes :"hasard et nécessité" comme l'a dit J.Monod. Quant à Newton, si il est resté au niveau macro de son époque, ça n'a pas empêché son modèle de devoir être élargi pour être plus précis.
@+

[invite765732342432]

"toutes les lois de la nature sont émergentes.Elles résultent d'un comportement d'ensemble, et sont pratiquement indépendantes de celles qui régissent les processus individuels sous-jacents"

"pratiquement" a deux sens:
- soit ça veut dire "presque"
- soit ça veut dire "en pratique".

Dans les deux cas, ça ne veut pas dire que c'est indépendant.

Tu es informaticien, donc parlons du "jeu de la vie".
Il existe une unique loi fondamentale. Cette unique loi entraine l'émergence de canons, planeurs, grenouilles, etc...
Ces propriétés émergentes sont-elles "indépendantes" des processus sous-jacents ?

Pour Darwin, si il met au premier plan la notion d'évolution des espèces, il en donne aussi les mécanismes :"hasard et nécessité"

Mécanismes qui auraient pu être n'importe quoi derrière: pas besoin de connaitre les propriétés de l'ADN ni même son existence pour que les mécanismes en question existent (d'ailleurs les travaux de Darwin n'excluaient pas fondamentalement l'héritage de caractères acquis)

[invite6754323456711]

toutes les lois de la nature sont émergentes.

De nos cerveaux bien rempli qui différencient les processus élémentaires (non accessible directement à notre conscience) des phénomènes collectifs (plus accessible directement à notre conscience). La physique statistique (1.4 Fin du réductionnisme et émergence) cherche à établir des corrélations.

Patrick

[Christian Arnaud]

@ù100fil : merci pour le lien, Patrick c'est véritablement le texte qu'il fallait dans cette discussion
@Faith : tu tombes dans l'argutie merci de revenir simplement à la question posée
@noureddine2 : merci de regarder le pdf pointé par ù100fil
@tous : merci, avant de rentrer dans un débat éventuel entre réductionnisme et émergence, de répondre à la question initiale :

Alors, première question, avant d'aller plus loin : cette théorie "datant" de 2005 ou 2006, est-elle toujours aussi populaire parmi les physiciens ?, et pourquoi ?

@+

[invite765732342432]

@Faith : tu tombes dans l'argutie merci de revenir simplement à la question posée

Pourtant le jeu de la vie est un exemple fondamental de l'émergence.
Si ça ne t'intéresse pas. Tant pis.

[inviteb6b93040]

Bonjour,

Je ne suis pas physicien mais en lisant ça dans votre lien

tableau 1.2). La encore, si la température critique Tc varie d'un matériau a l'autre, on observe
une universalité des exposants critiques.

Vue qu'il y a émergence de certain phénomènes et universalité de certains exposants critiques pourquoi les physiciens l'ignoreraient d'autant qu'ils cherchent la formule universelle ?
ça n’empêche pas de comprendre les composants car par exemple pour l'eau il y a des particularité qu'on a pas pu expliquer par l'émergence il me semble.

Figure 1.3 { Emergence.{ Les mêmes details microscopiques (ici un modele simple d'interaction
a deux corps) peuvent conduire a des phenomenes collectifs tres dierents (lorsque N ! 1) :
des phases gazeuse, liquide ou solide (notons que le potentiel d'interaction entre molecules d'eau
est plus complexe).

[noureddine2]

salut , j'ajoute que si l'émergence est déterministe , en principe on doit savoir tous les détails si on se fait aider par un super calculateur .
alors d'abord , est ce que l’émergence est déterministe ? merci .

[invite51d17075]

bonjour Christian.
je ne sais répondre quantitativement,
mais qualitativement , cette notion semble de plus implicite dans tous les domaines de recherche actuels.
approche probabilistique, modèle cosmologiques, théorie du chaos , ( et avant même travaux de prigogine ,..)

et à l'inverse le reductionisme à la descartes et implicitement le déterminisme me semblent avoir du plomb dans l'aile

ce n'est qu'un avis personnel .

[Christian Arnaud]

.
alors d'abord , est ce que l’émergence est déterministe ? merci .

bonsoir noureddine
ta question me laisse perplexea priori, je n'en sais rien puisque je viens de découvrir le sujet, mais à la réflexion, puisqu'il remet en cause le principe de causalité, je dirais plutôt que non, mais je laisse aux experts le soin de se prononcer, maais seulement après quel'on aura répondu à ma question initiale:

Alors, première question, avant d'aller plus loin : cette théorie "datant" de 2005 ou 2006, est-elle toujours aussi populaire parmi les physiciens ?, et pourquoi ?

@+

[Christian Arnaud]

message annulé par l'auteur ( doubon précipité)

[Christian Arnaud]

et à l'inverse le reductionisme à la descartes et implicitement le déterminisme me semblent avoir du plomb dans l'aile

ce n'est qu'un avis personnel .

bonsoir ansset et merci de ta réponse .... personnelle ; attendons d'avoir quelques autres avis.

@+

[noureddine2]

salut , on regarde un magicien , on voit l’état initial puis l’état final , on ne sait pas comment il a fait , alors on le filme avec des caméra rapides dans tous les angles et après , on repasse les films au ralenti pour voir comment il fait .
je pense que dans l’émergence on connait l’état initial et l’état final et on ne connait pas l'état intermédiaire .
la question est qu'est ce qui nous empêche de connaitre l’état intermédiaire ?

[Christian Arnaud]

je pense que dans l’émergence on connait l’état initial et l’état final et on ne connait pas l'état intermédiaire .
la question est qu'est ce qui nous empêche de connaitre l’état intermédiaire ?

bonjour noureddine,
je pense que c'est plus profond que ça.Ce que tu décris (le film de la transition) reste une forme de réductionnisme puisque tu veux expliquer le phénomène en l'analysant finement à partir de l'état initial. En revanche, si on admet que des lois sont émergentes, il me semble que l'on nie cette possibilité d'analyse à partir des propriétés des éléments plus fins et que l'on attribue alors un phénomène aux interactions des éléments sous-jacents entre eux. Donc, en fait, il ne s'agit pas d'un tour de magie, on fournit bien une explication rationnelle mais en mettant en avant une ou des propriétés d'interaction.
C'est vrai que ça n'a l'air de rien, mais lorsqu'on pousse cette logique fortement,elle chamboule toute l'approche connue de la physique. C'est d'ailleurs pour ça que j'ai ouvert la discussion
Par exemple, Faith insistait sur le jeu de la vie, et il y a dans ce registre un cas d'automate cellulaire très simple qui fournit l'ensemble des différents cristaux de glace.Ca tient en peu de lignes de code informatique et un grand nombre d'itérations.
Il y a aussi le comportement de certains bancs de poissons que l'on peut simuler en attribuant des lois simples au comportement d'un poisson par rapport au précédent, lois qui ne sont applicables qu'en terme d'interaction, et qui ne font donc pas partie des lois connues concernant un poisson isolé.

@+

[Deedee81]

Bonjour,

lois qui ne sont applicables qu'en terme d'interaction, et qui ne font donc pas partie des lois connues concernant un poisson isolé.

Il y a tout de même quelque chose que je ne comprend pas dans cette approche émergence.

Déduire ce qui se passe à une certaine échelle à partir de ce qui se passe à une échelle plus petite, c'est-à-dire à partir des lois décrivant les éléments isolés et ces interactions dont tu parles, c'est exactement ce que fait l'approche réductionniste.

Exemple : déduire les propriétés de la matière à partir des atomes et des interactions entre atomes en physique statistique.

Donc, selon la description que tu viens d'en donner, que fait de plus (ou de moins) l'approche émergente ???

[invite23876543123]

Salut Deedee !

Ce qui manque c'est tout simplement le nombre de degré de libertés et donc l'information accessible ... enfin j'dis ça j'dis rien !

@ +

[invite6c093f92]

Bonjour,
je ne dois pas saisir le truc, pour moi l'émergence est liée à l'environement("adaptation" suite à une transition), et le réductionisme se veut etre une description fondamentale de l'"objet" dans son environement le plus "commun, simple, stable".C'est plutot complémentaire qu' antagoniste, à condition de trouver cela nécessaire.
Cordialement,

[Deedee81]

Ce qui manque c'est tout simplement le nombre de degré de libertés et donc l'information accessible ... enfin j'dis ça j'dis rien !

Tout dépend de ce qu'on entend pas "accessible".

C'est c'est non accessible car on ne dispose pas des moyens technologiques, je ne suis pas d'accord. La physique statistique est réductionniste et considère que l'on n'a pas accès à un nombre colossal de degrés de liberté microscopique.

Si c'est non accessible, même en principe, peut-être. Mais je n'ai jamais vu la moindre preuve/indice que des degrés de liberté seraient inaccessibles dans ce sens.

C'est plutot complémentaire qu' antagoniste, à condition de trouver cela nécessaire.

Pour moi, c'est pire : je ne sais même pas ce que c'est l'émergence en dehors de ce que donnent déjà les théories réductionnistes.

Bien sûr que les phénomènes macroscopiques sont différents des phénomènes microscopiques. Un morceau de fer a des propriétés que les atomes de fer n'ont pas. Mais les théories réductionnistes tel que physique atomique, cristallographie, physique statistique, etc... en tiennent compte et/ou l'expliquent.

Donc, je ne vois pas ce qu'est l'émergence par opposition aux théories réductionnistes !!!!

[invite23876543123]

Ben justement les microétats sont en partis inaccessibles ... le truc c'est qu'on obtient de l'information supplémentaire lors d'une émergence (par exemple une cellule ce n'est qu'un complexe chimique et pourtant on peut le qualifier de vivant) ; malgré les degrés de libertés accessibles !

@ +

[Christian Arnaud]

je ne dois pas saisir le truc, pour moi l'émergence est liée à l'environement("adaptation" suite à une transition),

bonjour Didier
je te réponds ,avant de le faire pour Deedee, parce que cela me paraît plus simple :
je pense que tu parles de l'émergence dans la cadre de l'évolution : une petite différence va donner un avantage sélectif important et faire "émerger" une nouvelle branche.Mais en fait, cette approche,se situe bien au niveau de la physique théorique fondamentale ( ou se situait car je ne sais pas si il s'est agit d'un feu de paille maintenant éteint ou si cette approche a encore de nombreux partisans, d'où ma question de départ, avant d'en discuter sérieusement)
@+

[Deedee81]

Salut,

Ben justement les microétats sont en partis inaccessibles ... le truc c'est qu'on obtient de l'information supplémentaire lors d'une émergence (par exemple une cellule ce n'est qu'un complexe chimique et pourtant on peut le qualifier de vivant) ; malgré les degrés de libertés accessibles !

Ca ne répond pas à ma question : inaccessible en quoi, ou pourquoi sont-ils inaccessibles ?

Car je le répète, les théories réductionniste tiennent compte des degrés de liberté "inaccessibles" (physique statistique).

Et je ne suis pas d'accord sur l'exemple de la cellule car le mot "vivant" est juste une définition que l'on plaque sur certains systèmes complexes. Une définition tout ce qu'il y a de plus humaine (et encore : il n'y a pas de définition qui fait consensus).

[Amanuensis]

TPour moi, c'est pire : je ne sais même pas ce que c'est l'émergence en dehors de ce que donnent déjà les théories réductionnistes.

Il me semble que dans cette discussion, et aussi dans le lien fourni par Patrick (même si c'est présent), on n'appuie pas assez sur l'indépendance partielle entre ce qui émerge et le substrat.

Le sens présenté principalement est "les propriétés émergentes sont nouvelles par rapport aux propriétés du substrat", et dans ce sens là, ce que cela apporte par rapport au réductionnisme n'est pas très clair, d'accord.

L'autre sens est "il y a des propriétés émergentes qui sont indépendantes du substrat, i.e., des substrats différents peuvent amener des propriétés émergentes similaires". Et ça, cela dévie considérablement du réductionnisme. En effet, cela justifie d'étudier les propriétés émergentes autrement que par réduction à un substrat particulier. Et cela a des conséquences épistémologiques importantes, à savoir que la descente "aux causes ultimes" n'est pas nécessairement nécessaire (si on peut dire...), et, pire nécessairement possible, car une théorie précise et prédictive portant sur les phénomènes émergents n'est pas nécessairement pertinente pour renseigner sur le substrat (1).

Il y a de nombreuses applications importantes de cette idée, en physique et ailleurs. Par exemple quand certains parlent d'intelligence artificielle, ils supposent implicitement que l'intelligence est une propriété émergente en grande partie indépendante du substrat. [Merci de ne pas embrayer sur ce point, qui n'est là qu'à titre d'illustration.]

(1) Ce qui implique en physique l'éventualité d'une fuite à l'infini, à savoir que la seule manière d'aller "plus profond" serait d'expérimenter des énergies toujours plus grandes, sans fin.

[invite23876543123]

Ca ne répond pas à ma question : inaccessible en quoi, ou pourquoi sont-ils inaccessibles ?

Définition des microétats en MQ !

Car je le répète, les théories réductionniste tiennent compte des degrés de liberté "inaccessibles" (physique statistique).

Voir ci-dessus la MQ a pas mal boulversé les choses ; mais toi tu as une interprétation réaliste (j'ai pas dit "naïf") !

Et je ne suis pas d'accord sur l'exemple de la cellule car le mot "vivant" est juste une définition que l'on plaque sur certains systèmes complexes. Une définition tout ce qu'il y a de plus humaine (et encore : il n'y a pas de définition qui fait consensus).

Si il existe des émergences fortes : L'Univers, le vivant et la conscience mais je sais c'est tendencieux pourtant beaucoup d'informations à été écrites dessus !

Pour le vivant : c'est le maintient de l'homéostasie et ça c'est bien une émergence, et c'est auto-suffisant pour dire les choses clairement !

@ +