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Les plus grands problèmes non résolus de la science : de la conscience à la matière noire

La science a répondu à des milliers de questions auxquelles les philosophes et les théologiens ont été confrontés pendant des millénaires. Mais les questions qui restent — celles que la science ne peut pas encore aborder — pourraient être les plus profondes de toutes. Voici les plus grands problèmes non résolus en physique, en biologie et en neurosciences.

Qu'est-ce que la conscience ?

Le problème difficile de la conscience (David Chalmers, 1995) : pourquoi le traitement physique dans le cerveau donne-t-il lieu à une expérience subjective ? Nous pouvons expliquer les mécanismes cérébraux de la vision, mais pas pourquoi il y a quelque chose que cela fait de voir le rouge. Chaque explication neuroscientifique laisse le fossé phénoménal ouvert. La théorie de l'information intégrée, la théorie de l'espace de travail global et le panpsychisme sont des solutions proposées ; aucune n'est acceptée.

Qu'est-ce que la matière noire ?

Environ 27 % de la masse-énergie de l'univers est constituée de matière noire — une matière qui interagit gravitationnellement mais pas électromagnétiquement (elle n'émet donc aucune lumière). Nous savons qu'elle existe grâce aux courbes de rotation des galaxies, aux lentilles gravitationnelles et à la formation des structures cosmiques. Nous ne l'avons pas détectée directement. Les WIMP, les axions et les neutrinos stériles sont des candidats ; des décennies d'expériences n'ont rien donné.

Comment la vie a-t-elle commencé ?

L'abiogenèse — l'origine de la vie à partir de la chimie non vivante — est l'une des questions ouvertes les plus profondes de la science. L'hypothèse du monde à ARN propose que des molécules d'ARN autorépliquantes ont précédé l'ADN et les protéines. Les environnements des évents hydrothermaux fournissent de l'énergie chimique. Mais aucun chemin complet allant de la chimie à la première cellule répliquante n'a été démontré.

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Existe-t-il une théorie du tout ?

La relativité générale décrit la gravité ; la mécanique quantique décrit les trois autres forces. Elles sont mathématiquement incompatibles à l'échelle de Planck (10⁻³⁵ mètres). La théorie des cordes et la gravité quantique à boucles sont les principaux candidats à l'unification, mais aucun n'a encore fait de prédictions vérifiables confirmées. Les physiciens cherchent la gravité quantique depuis 80 ans sans orientation expérimentale.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le problème difficile de la conscience ?

Le problème difficile, nommé ainsi par le philosophe David Chalmers, consiste à expliquer pourquoi les processus physiques dans le cerveau donnent lieu à une expérience subjective — pourquoi il y a quelque chose que cela fait d'être conscient. Expliquer les mécanismes neuronaux de la perception (les problèmes « faciles ») n'explique pas pourquoi ces mécanismes produisent une expérience phénoménale.

Qu'est-ce que la matière noire ?

La matière noire est une forme hypothétique de matière qui n'interagit pas avec la lumière mais qui a des effets gravitationnels. Elle représente environ 27 % de la masse-énergie de l'univers. Les preuves proviennent des courbes de rotation des galaxies (les étoiles orbitent trop vite pour que la matière visible puisse les retenir), des lentilles gravitationnelles et de la structure à grande échelle de l'univers. Sa composition reste inconnue.

Qu'est-ce que la théorie du tout en physique ?

Une théorie du tout est un cadre unifié hypothétique réconciliant la relativité générale (qui décrit la gravité à grande échelle) avec la mécanique quantique (qui décrit les autres forces à petite échelle). La théorie des cordes et la gravité quantique à boucles sont les principaux candidats, mais aucun n'a produit de prédictions expérimentales confirmées.

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