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Raisonnement probabiliste et vie martienne

Publié en ligne le 8 octobre 2008 - OVNI et extra-terrestres - Ovnis

« N’est-il pas stupéfiant que la vie soit apparue spécialement sur la Terre, et non sur Mars ou sur Vénus ? »

Un philosophe à la télévision.

Lorsqu’on évoque la vie extra-terrestre, bien que les avis divergent, il reste un argument convaincant et souvent repris : puisqu’il y a de la vie sur Terre, il y en a probablement ailleurs. Le raisonnement est rarement formalisé ; il semble en effet naturel de considérer que la vie sur Terre prouve qu’il est possible que la vie apparaisse, et donc qu’elle a dû aussi apparaître ailleurs (il y a tant de planètes !).

Et pourtant, la formalisation du raisonnement implicite ne permet pas de justifier la conclusion. Nous ne sommes pas en mesure de dire sérieusement qu’il est « probable » qu’il y ait de la vie ailleurs que sur Terre. Si nous connaissions tous les détails chimiques et physiques, toutes les étapes de l’apparition de la vie, peut-être pourrions-nous calculer pour de bon la probabilité d’apparition de la vie sur une planète donnée, ce qui bien entendu — à condition de connaître le nombre de planètes et leurs situations — conduirait à une estimation du nombre de planètes où la vie a surgi. Cela n’étant pas, il faut trouver une autre stratégie.

Il y a a priori deux pistes pour estimer la probabilité d’apparition de la vie sur une autre planète. La première utilise le raisonnement bayésien. Le principe — dans les grandes lignes — est le suivant. Nous partons d’une probabilité a priori (probabilité que la vie existe sur une planète tirée au hasard). Ensuite, nous faisons une observation, qui est le résultat d’un événement aléatoire. Par exemple, nous allons sur 3 planètes (ou 5 ou 20) tirées au hasard, et nous y cherchons la vie. Le nombre de planètes sur lesquelles on trouve de la vie est une observation aléatoire, puisqu’elle dépend du choix — aléatoire — des 3 planètes. Notre observation permet de recalculer notre probabilité initiale et nous fournit une probabilité a posteriori que la vie apparaisse sur une planète. Cette méthode est inapplicable en l’occurrence, puisque nous n’avons aucun moyen convaincant de décider d’une probabilité a priori, sans compter qu’il nous est impossible d’aller visiter nos 10 planètes aléatoires…

Reste donc la piste du maximum de vraisemblance.

Le maximum de vraisemblance

On pourrait l’appeler le « principe de banalité » selon l’expression de Jean-Paul Delahaye. Ce principe peut s’exprimer sommairement comme ceci : « ce que j’observe est banal ». Voyons tout de suite un exemple qui permettra de mieux comprendre de quoi il s’agit.

Voyageant en Écosse, je croise un mouton noir, puis un second et un troisième. Pas d’autres moutons. Je me demande maintenant s’il y a en Écosse beaucoup de moutons noirs ou au contraire très peu. La réponse intuitive évidente (pour moi qui n’ai aucune idée sur la question) est que la plupart (peut-être tous) des moutons écossais sont noirs. La raison est que l’hypothèse selon laquelle la plupart des moutons écossais sont noirs rend mon observation banale (probable), alors que l’hypothèse qu’ils sont très minoritaires rend mon observation extraordinaire.

En poussant le raisonnement jusqu’au bout, je pourrais calculer la probabilité d’observer par hasard 3 moutons noirs en fonction du pourcentage réel de moutons noirs en Écosse. On comprend très vite que ce qui maximise la probabilité de mon observation (et qu’on appelle la vraisemblance) est un pourcentage de 100 % de moutons noirs. Ainsi, mon observation me conduit – si je n’ai aucune autre source d’information – à supposer que tous les moutons écossais sont noirs.

Ce principe du maximum de vraisemblance est très régulièrement appliqué en statistiques. Pour qu’il fonctionne, il faut bien entendu vérifier certaines conditions, et notamment que mon observation est aléatoire. Si j’ai croisé mes 3 moutons noirs à la Ferme des moutons noirs, il est évident que mon raisonnement tombe à l’eau ! Il n’est valide que si j’ai rencontré 3 moutons qu’on peut raisonnablement considérer comme pris au hasard parmi l’ensemble des moutons d’Écosse.

Principe de non-étonnement

Revenons à la phrase inscrite en exergue, ouïe à la télévision de la bouche d’un « philosophe » : « N’est-il pas stupéfiant que la vie soit apparue spécialement sur la Terre ? ». La réponse est évidemment non. Si nous habitions sur Mars, la télévision martienne aurait pu diffuser un discours du philosophe martien s’étonnant que la vie soit apparue sur Mars. Notre philosophe aurait une raison de s’étonner quelle que soit la planète où nous vivons, et son principe d’étonnement est donc invalide.

Les choses seraient très différentes si nous pouvions choisir au hasard, par exemple avec un ordinateur, les coordonnées d’une planète dans le cosmos, et qu’elles correspondent à celles de la Terre. Il serait très étonnant que la Terre sorte. Dans ce cas, on pourrait considérer la Terre comme une planète « aléatoire », mais non dans le cas précédent : si le philosophe décide de nous parler de la Terre et non de Jupiter, c’est précisément parce qu’il y a de la vie dessus.

Il existe un principe probabiliste décliné en de multiples versions. L’une de ces versions est « on ne doit pas s’étonner de se trouver quelque part où la vie est possible ». C’est ce que j’appelle dans la suite le principe de non-étonnement. Une autre version du même principe serait « toute méthode qui conduit à s’étonner quoi qu’il arrive est absurde ». Cette seconde version est liée à la première, puisque si l’on s’étonne de se trouver là où on se trouve, on s’étonnera en toute circonstance… Si nous nous étonnons – ce qu’interdit ce principe – de trouver de la vie sur Terre, c’est parce que nous imaginons que la Terre peut être considérée comme une planète choisie au hasard, ce qu’elle n’est pas dans cette situation.

Quelle est la conséquence du principe de non-étonnement pour notre raisonnement sur la vie extra-terrestre ? Ceci : nous ne pouvons pas considérer l’événement « il y a de la vie sur Terre » comme aléatoire. Par conséquent, il est impossible de l’utiliser dans une réflexion probabiliste. Nous serions, sinon, dans le même cadre fautif que celui qui conclut que tous les moutons sont noirs après avoir choisi 3 moutons à la Ferme des moutons noirs. Cela nous amène à une règle très simple : dans notre raisonnement sur la probabilité de la vie extra-terrestre, nous pouvons utiliser l’information « il existe de la vie sur au moins une planète dans l’univers », mais non pas considérer que « il existe de la vie sur la Terre » est un événement aléatoire.

Le raisonnement

Supposons maintenant que nous sachions qu’il n’y a pas de vie sur Mars, ni sur Vénus ni sur Mercure, qu’il y en a sur la Terre, et que le reste nous est totalement inconnu. Le raisonnement implicite qui conduit à penser qu’il y a « probablement » de la vie ailleurs que sur la Terre, fondé sur le maximum de vraisemblance, peut se résumer comme suit.

Appelons p la proportion de planètes où la vie existe.

Nous observons que, sur 4 planètes (Mercure, Vénus, Terre, Mars), l’une est habitée, les 3 autres non 1. Ce qui rend le plus probable cette observation est que p = ¼. Aussi pouvons-nous estimer que 25 % des planètes sont habitées, et qu’il existe donc de la vie extra-terrestre.

Mais si nous corrigeons le raisonnement, en prenant en compte seulement le fait qu’il existe au moins une planète habitée et 3 non habitées, nous trouvons que la vraisemblance de notre observation ne dépend pas de la proportion de planètes habitées. Que 0,001 % ou 99,9 % des planètes soient habitées ne change pas la vraisemblance de nos observations. La probabilité peut très bien être si faible qu’il est très improbable qu’une autre planète soit habitée. Nous n’avons donc aucun moyen de trancher entre une théorie qui prétend que seule la Terre est habitée, une autre qui affirmerait qu’à part Mercure, Vénus et Mars, toutes les planètes sont habitées, et toute autre théorie intermédiaire. Contrairement à ce que laisse croire l’intuition, la vie sur la Terre ne constitue pas (du moins via le principe du maximum de vraisemblance) un argument pour dire qu’il devrait aussi y avoir de la vie ailleurs.

Conclusion

La conclusion qu’il existe probablement d’autres planètes habitées est donc infondée, issue d’un raisonnement faux, et plus précisément d’une violation subtile du principe de non-étonnement. Une fois le raisonnement corrigé, la conclusion est décevante : nous n’avons aucun moyen de privilégier une hypothèse par rapport à l’autre. Peut-être y a-t-il de la vie ailleurs, peut-être pas : le raisonnement probabiliste ne permet pas de trancher.

1 Ici, nous supposons sans le dire que ces planètes sont choisies au hasard.


Thème : OVNI et extra-terrestres

Mots-clés : Ovnis

Publié dans le n° 282 de la revue


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L' auteur

Nicolas Gauvrit

Chercheur en sciences cognitives au laboratoire Cognitions humaine et artificielle (CHArt) de l’École pratique des (...)

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