La Vie? E-Book

Richard Mattout

• Herausgeber: Books on Demand
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 129

Veröffentlichungsjahr: 2023

Beschreibung

Comment et pourquoi la vie? La Vie biologique permet-elle l'esprit? La conscience est-elle le propre de l'homo sapiens-sapiens? Matière, esprit et conscience : quel lien?

Leseprobe

Le corps matériel opposé à l’esprit ? …Non. Partons plutôt des fermions et des bosons, des atomes, des macromolécules, de l’ADN, des cellules eucaryotes, des organismes vivants, pour arriver à l’humain et au cerveau, à ses capacités, aux précurseurs et à l’épanouissement de l’esprit, de l’intelligence, des sentiments, et …de la conscience. ……Avec ou sans fil d’Ariane ?

Richard Mattout

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Gautama : Il faut mettre de côté le soi pour se concentrer sur l’être.

Comment, pourquoi la Vie ?

Questions qu’on s’est, sans doute, posées jeune, à tout âge. Pas facile, facile.

Pourquoi d‘ailleurs se poser des questions ? Est-ce le propre de l’humain ? Comment, pour quelle raison pense-t-on tout le temps? Avons- nous un esprit spécial, et même une conscience ?... Encore plus difficile !

Alors, humblement, allons piocher dans des revues de vulgarisation ou dans quelques bons livres pour obtenir, sinon des réponses définitives, au moins quelques éléments de réflexion.

C’est ce que j’ai tenté, là, de rassembler

Table des matières

Chapitre 1

Avant la vie : il y a du vide et de la matière, mais c’est quoi ?

Où l’on passe du vide aux ondes, de l’énergie aux particules fondamentales de l’Univers

Les particules fondamentales matérielles

Les particules fondamentales d’interaction

Dualité ondes-corpuscule

Quelles sont les choses corpusculaires dans notre petit univers, la Terre ?

Où ça se combine chimiquement

Les premières briques

Vers une cellule biologique

La cuisine primaire

La molécule qui sait lire

De l’ADN au chromosome

La protocellule

Chapitre 2

Des premières briques de la vie aux chimpanzés

Pour qu’il y ait vie

Virus et plasmides

Luca

Les enfants de Luca

Description de la cellule eucaryote

Génome et fonctionnement d’une cellule eucaryote

Évolution et hérédité

Petit historique

Nouvelles approches

Le passage de la cellule eucaryote aux animaux

De la cellule aux organismes multicellulaires

Petit historique

Plantes et animaux

Chapitre 3

Formation de l’homme et de son cerveau

L’homme

Notre Cerveau

Description

.

Les neurones

Chapitre 4

Nos constituants permettent-ils esprit etconscience ?

L’esprit et les premières fonctions du cerveau

L’esprit

La perception des données

Le traitement des données

La Conscience et les fonctions supérieures du cerveau

Petit historique de la notion de conscience

L’inconscient

La conscience

Intention et action volontaire ; comprendre

Projection dans l’avenir et sociabilité, culture

Soi, l’autre, et la liberté

Conclusion

Références

Chapitre 1

Avant la vie : il y a du vide et de la matitière, mais c’est quoi ?

Avant,… avant l’Homme, avant la Vie, avant la Terre, le Soleil… Avant, il y avait quoi ? L’Univers.

Né il y a 13,7 milliards d’années1, l’Univers est un système dynamique( ETM 2) d’espace-temps (ET ) où règnent matière-(énergie) et vide-(énergie) et où « tout » évolue, où tout passe.i

Où l’on passe du vide aux ondes, de l’énergie aux partiticules fondamentales de l’Univers

Cf Ref I, II, III, IV,

Le vide, d’après des théories récentes, telles le modèle standard et/ou la théorie quantique des champs3, est associé à de l’énergie4, à l’énergie noire qui assure l’expansion accélérée de l’Univers et par là-même l’expansion du vide ; elle représente la part la plus importante 5 de l’énergie de l’Univers (et reste à ce jour inexpliquée!). Mais bien plus: le vide ne serait pas si vide que cela et, en tous cas, pas du tout associé au néant! Le vide serait le siège de fluctuations de champs quantiques, qu’on peut imaginer comme des ondes 6, qui sont en fait des représentations de particules virtuelles en attente d’existence et qui, sous l’influence d’un autre champ (électrique par exemple), se « matérialisent » en paires particule-antiparticule qui ne subsistent qu’une très, très faible durée, imperceptible. L’état 7quantique fondamental des champs caractérisé par des propriétés de symétrie8 maximale et dépourvus de toute particule est le videii ; c’est un état d’énergie minimale.

Remarquons d’une part que le vide n’est pas l’absence de champs mais un état particulier des champs, un parmi les autres, celui qui n’est pas excité (bien qu’il possède une énergie minimale) et, d’autre part, qu’à toute particule, virtuelle ou réelle, on va associer des ondes pour la définir.

En effet Il y a dualité onde-particule, ou plus exactement dualité (une onde)-(une propriété, un état, de la particule). Une particule, somme de toutes ses propriétés et attributs, est alors considérée comme un ensemble d’ondes.

Les particules potentielles du vide seraient ainsi à l’origine des particules de matière et d’antimatière ainsi que des trois (ou 4) forces fondamentales de l’Univers. Mais comment, pourquoi ? (On ne le sait pas encore), la matière a gagné sur l’antimatière ?

L’état excité (comment ? par quoi ?) d’un champ quantique, celui où l’énergie d’excitation n’est pas minimale, ne possède plus la symétrie maximale: par exemple une symétrie brisée, celle de l’invariance par translation9, correspond à la détermination d’une position, une autre invariance brisée correspond à la fixation d’une vitesse… . Et la matière, toute particule matérielle, est décrite par l’état excité complexe associé, somme de tous les états-propriétés, de toutes les ondes énergétiques qui ont brisé la symétrie maximale du vide. La masse elle-même, conséquence d’une brisure de symétrie, devient un état de la matière représenté par le fameux boson de Higgs. La matière prend de l’énergie à l’Univers pour se manifester dans l’espace-temps. Depuis Einstein et E= M.c2, matière et énergie sont des notions équivalentes pouvant se manifester différemment.

D’où: il y a équivalence entre espace-temps-matière et espace-temps-énergie.( ETM=ETE )

Il y a donc aussi dualité matière-énergie; la masse, en gramme, peut s’exprimer en unité énergétique (si on prend c comme unité de vitesse) ou en unité de température.10

Les dualités particule-onde (ou champ) et matière-énergie se vérifient pour tous les objets physiques à toutes les échelles y compris et surtout au niveau le plus bas connu.

A ce plus bas niveau, si on se place côté particule, on parle alors de particules fondamentales, à qui, bien sûr, on peut associer des ondes et des propriétés bien définies. Décrites sous forme d’ondes elles sont évanescentes non localisées : elles sont dans tout l’espace.iii

Dans l’univers, quatre forces fondamentales gèrent la dynamique de la matière-énergie : les forces électromagnétique, nucléaire faible, nucléaire forte et la force gravitationnelle. Entre particules, ou ensemble de particules plus ou moins proches, il existe des interactions, c’est-à-dire qu’il s'échange entre elles une certaine énergie dE pendant un certain temps-durée dt; donc il y a bien une action11entre elles. Or le produit dE.dt ne peut pas être rendu arbitrairement petit: il est toujours supérieur au quantum d'action, l’action de Planck12Plh ..

Il n'y a interaction que si est mise en jeu une action au moins égale au quantum; il faut donc admettre l'idée que de même qu'il y a des particules fondamentales de matière, les fermions, il y a des particules fondamentales d'interaction, médiatrices, porteuses des forces fondamentales, les bosons.

Les partiticules fondamentales matérielles

Elles constituent les briques élémentaires de la matière ordinaire et sont, à ce jour, les fermions13; on y distingue :

- les 6 quarks : « bas, haut, charme, étrange, top et beauté »

Suivant leur assemblage les quarks forment différents hadrons. Les hadrons formés de 3 quarks sont les baryons dont les plus légers sont les protons et les neutrons ; l’association de protons et neutrons forment les nucléons qui sont des parties d’atomes

- et les 6 leptons : « électron, muon, tau et 3 neutrinos. »

Les électrons ont été découverts par Thomson en 1897. En 1955 on a prévu l’existence des 3 saveurs de neutrinos sans masse. En 1968 on découvre que les neutrinos ont une faible masse. Dès 2012 on se lance à la recherche des neutrinos cosmiques.

L’assemblage de nucléons et de leptons forme les atomes.

On est là dans un domaine de taille extrêmement petit14, le domaine des entités quantiques.

La matière ordinaire, composée de fermions, en général sous forme d’atomes ou plutôt d’ions15 , représente une toute petite part 16 de l’énergie dans l’Univers. Il y a dans l’univers 75% d’atomes d’hydrogène et 24,9% d’hélium ; il reste peu de place pour tous les autres éléments !

La masse de tous les atomes connus ne dépassant pas, de loin, un tiers de la densité d’énergie de l’univers, Zwicky et Rubin ont émis l’hypothèse d’une masse cachée ou

matière noire. La matière noire représente une part non négligeable 17 de l’énergie de l’Univers. La matière noire n’interagit pas avec les photons (c’est pour cela qu’on ne la voit pas) mais agit par ses effets gravitationnels ; on peut donc la détecter. Est-elle composée de neutralino, d’axions? (des particules hypothétiques). Elle serait très massive.. Mais il n’y a pas de matière noire dans le système solaire.

Les partiticules fondamentales d’interactition

Ce sont les bosons qui comprennent:

Le

photon

Ce boson de l'interaction électromagnétique assure la cohésion atomique entre proton et électrons dans l’atome. Sans masse le photon se propage à la vitesse de la lumière. La lumière

visible

est une toute petite partie des ondes électromagnétiques.

Les

gluons

, au nombre de huit, assurent la cohésion des noyaux atomiques en engendrant les forces nucléaires fortes.

Les

bosons Z°, W

-

, W

+

représentent les forces nucléaires faibles associées à la radioactivité

Le

boson de

Higgs qui donne la masse aux particules fondamentales de la matière. En

1964

Brout-Englert-Higgs proposent son existence. Le

4juillet 2012

le boson de Higgs est découvert. Ce boson donne tout son sens au

modèle standard

.

Remarquons que tous ces bosons n’expliquent pas la force de gravitation. La force gravitationnelle est un million de fois plus faible que la force électromagnétique. Les gravitons, bosons associés à la gravitation de masse nulle, n’ont pas encore été mis en évidence. Par contre on a vérifié l’existence des ondes gravitationnelles.

Si l’on considère l’ensemble des types de particules de l’Univers, aux particules de matière, fermions, et à celles des interactions, bosons, il faut ajouter les antiparticules et/ou les particules super-symétriques de l’antimatière et d’autres particules, à présent hypothétiques: neutralino, gravitino …?

Dualité ondes-corpuscule

Quand les particules peuvent se manifester en tant qu’ayant des propriétés connues et localisées : ce sont des corpuscules. Les bosons, comme les fermions, sont des particules élémentaires qui se présentent soit comme corpuscules, soit comme ondes. En fait, les particules sont les deux, corpuscules et ondes, suivant le dispositif qui leur permet de se manifester ! Les entités quantiques ne peuvent, en effet, être décrites que lorsqu’on les soumet à des expériences qui les forcent à se manifester comme corpuscule ou comme onde…Comme l’expérimentateur a le choix du dispositif, la particule a aussi le choix de sa représentation ! iv

C’est ainsi qu’est constitué notre Univers, tout notre univers, fait de particules matérielles ou virtuelles qui résultent d’actions et d’interactions. Les particules élémentaires seraient issues de l’excitation du vide (une action) et les particules élémentaires matérielles ont besoin des particules élémentaires d’interaction pour s’assembler ; les atomes en sont des produits, déjà d’une forte complexité !

Les électrons appartiennent aux atomes qui possèdent une structure; l’atome peut être représenté, en tant que corpuscule, comme un système solaire avec force d’attraction électrique (+ pour le noyau, - pour les électrons), mais les électrons en accélération de rotation sur orbite émettant un rayonnement vont finir par s’effondrer sur le noyau.v Aussi d’autres modèles de représentation doivent être adoptés, tel celui de Bohr-Dirac où les électrons sont des ondes qui se propagent sur des orbites sphériques avec des niveaux d’énergie différents. Il y a 1080 atomes dans l’Univers !

Tout corps, tout système matériel sera composé de ces éléments, les mêmes partout, formant, par d’autres interactions, des gaz, gouttes ou poussières, qui rassemblées ont formé nos étoiles, nos galaxies, nos planètes et astéroïdes,…. séparées toujours par du vide. Un atome est fait essentiellement de vide. Le milieu intergalactique ne contient que moins de 10 atomes par m3, autant dire que l’univers est constitué essentiellement de vide parsemé de peu de matière. La masse volumique de l’Univers actuel est de l’ordre de 10-20 g/m3 !

Et donc l’espace-temps-matière est équivalent à un espace-d’action, espace où les forces physiques fondamentales sont entrées en action sur la matière ETM =ETÉ =EAc

Quelles sont les choses corpusculaires dans notre petitit univers, la Terre ?

Si les petites choses (< 10-15 m) sont surtout d’aspect ondulatoire évanescent, les grandes choses, de la taille d’un virus et plus grand, ne se manifestent qu’en un lieu . Elles sont +plus matérielles, plus concrètes, plus réelles. C’est-à-dire qu’elles se manifestent plus facilement à nos yeux, à notre entendement, lorsqu’elles sont composées de corpuscules. Il faudra revenir plus tardsur les notions de manifestation et de Réalité !

Aux interactions fondamentales de la Physique s’ajoutent des liaisons chimiques, qui, à partir des atomes vont permettre la formation de molécules. Encore des inter-actions, des ré-actions chimiques avec absorption ou émission d’énergie ! Le tableau de Mendeleïev avec une quasi-centaine d’éléments atomiques permet des combinaisons d’atomes en nombre considérable et les molécules correspondantes des plus simples aux plus compliquées peuvent se rassembler en différents corps sous des atmosphères définis. C’est l’ère de la Chimie.

Où ça se combine chimiquement

La formation de la Terre ii a apporté de nombreuses molécules sous formes solide, liquide ou gazeuse. L’atmosphère terrestre, de même que l’environnement volcanique des temps de la jeunesse de la Terre, ainsi que l’apport d’énergie par de violents éclairs, par le rayonnement intense ultraviolet du Soleil et le bombardement de météorites, ont été propices à des synthèses de molécules plus complexes. L’atmosphère primitive contenait surtout de l’azote gazeux, du CO2, de la vapeur d’eau et de l’hydrogène, du méthane, du SH2 et de l’ammoniac ; les océans étaient acides, très chauds, de 50 à 80°C et de 300°C près des sources chaudes.

L’eau est primordiale sur notre planète bleue ; il y a 1021 molécules d’eau dans une goutte et 1025 gouttes dans nos océans.

Les réactions entre molécules inertes y compris organiques (contenant du Carbone) ont créé des molécules de plus en plus complexes, comme des bases, des nucléotides18, de acides gras et des acides aminés (bouts de protéines qu’on retrouve sur certaines chondrites et donc qui auraient pu préexister à la Terre et être fabriqués près du Soleil!). LRvi 456 À partir de composés simples il a pu se fabriquer des morceaux d’ARN et d’ADN..

Tout ce matériau : protéines, enzymes19, bouts d’ADN, d’ARN, membranes, devait donc être là pour que la vie puisse s’installer.

Les premières briques

Les protéines sont de longues chaines constituées de milliers d’atomes qui, pour être actives, doivent être repliées correctement et dont la forme est imposée par les interactions entre atomes… Elles sont en hélices, feuillets ou boucles suivant la succession des acides aminés qui les composent PLSvii 281 Les protéines ont des fonctions qui dépendent de la façon dont la chaine d’acides aminés se replie dans l’espace en 3D. On a pu déterminer les structures d’environ 200 000 protéines sur les centaines de millions dont on connait la séquence d’acines aminés. PLS 527 On en citera quelques-unes dans la suite.

L’ARN, acide ribonucléique, assez semblable chimiquement à l’ADN, est un polymère qui permet de synthétiser des protéines ; il a des fonctions métaboliques20 essentielles, s’hydrolyse facilement, mais est fragile PLS 514

L’ARN est un enchainement de nucléotides composé de sucre, d’acide phosphorique et des bases Adénine, Cytosine, Guanine, ou Uracile, bases qui s’apparient (A-U, C-G) et permettent la forme en double hélice de l’ARN.

L’ARN peut se fragmenter et produire des interférents qui, en se combinant par reconnaissance des bases complémentaires, forment d’autres ARN, ou se collent à de l’ADN