Calculabilité, Physique et Cognition

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  • N dordre : 2269

    These

    presentee a

    LUniversite des Sciences et Technologies de Lille

    en vue de lobtention du titre deDocteur de lUniversite de Lille

    Discipline : Informatique

    presentee et soutenue publiquement par

    Bruno Marchal

    Calculabilite, Physique

    et Cognition

    Date de soutenance : mardi 2 juin 1998

    Jury :

    Max DAUCHET Universite de Lille I PresidentJean-Paul DELAHAYE Universite de Lille I DirecteurSerge GRIGORIEFF Universite Paris VII RapporteurPatrice ENJALBERT Universite de Caen RapporteurPaul GOCHET Universite de Liege RapporteurFrancois DENIS Universite de Lille III ExaminateurPhilippe SMETS Universite Libre de Bruxelles Examinateur

    IRIDIA/Bruxelles, LIFL/Lille

  • Table des matieres

    Remerciements v

    Introduction ix

    1 Lhypothese du computationnalisme 1

    2 Comment fonctionne la demonstration? 3

    3 Largument du deployeur universel 53.1 Le mecanisme entrane une forme forte dindeterminisme phe-

    nomenal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73.2 La selection ne depend pas des delais de reconstitutions . . . . . 83.3 Le mecanisme entrane une forme forte de non-localite pheno-

    menale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.4 La selection ne depend pas de la nature des reconstitutions . . . 103.5 Largument du deployeur universel . . . . . . . . . . . . . . . . 11

    3.5.1 Lhypothese extravagante . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.5.2 Une phenomenologie de la matiere est necessaire . . . . . 12

    3.6 A quoi peut ressembler une phenomenologie computationnellede la matiere? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

    4 Largument du graphe filme 194.1 Les theses de supervenience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

    4.1.1 La supervenience physique . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.1.2 La supervenience computationnelle . . . . . . . . . . . . 20

    4.2 Leliminination de lhypothese extravagante . . . . . . . . . . . 214.2.1 COMP entrane SUP-COMP . . . . . . . . . . . . . . . . 214.2.2 Le graphe filme:COMP SUP-PHYS . . . . . . . . . 224.2.3 Objections et raffinements . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

    5 Opinions et silences de la machine lobienne 335.1 Une toute petite theorie de la conscience . . . . . . . . . . . . 345.2 La prouvabilite formelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355.3 La phenomenologie du sujet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

  • ii TABLE DES MATIERES

    5.3.1 Lidee de Theetete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

    5.3.2 Refutation de Lucas et Penrose . . . . . . . . . . . . . . 40

    5.4 Phenomenologies de lobjet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    5.4.1 De la verite a la possibilite . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

    5.4.2 La 1-restriction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

    5.5 Comparaison avec la physique actuelle . . . . . . . . . . . . . . 51

    5.5.1 Indeterminisme et non-localite . . . . . . . . . . . . . . . 51

    5.5.2 Etats multiples et relatifs . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

    5.5.3 Logique quantique :contrefactualite . . . . . . . . . . . . 52

    5.5.4 Logiques quantiques :mesures et qualia arithmetiques . 53

    5.5.5 Comparaison avec Maudlin et Penrose . . . . . . . . . . 56

    5.5.6 Larithmetique comme Theorie de Tout . . . . . . . . 57

    A Logique modale 61

    A.1 La semantique de Kripke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

    A.2 Theories et demonstrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

    A.3 La semantique de Scott et Montague . . . . . . . . . . . . . . . 68

    B La these de Church 71

    B.1 Generalite et histoire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

    B.2 La these de Church entrane lincompletude de Godel . . . . . . 72

    B.3 La these de Church intensionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

    B.4 La these de Church permet de rehabiliter une philosophie dePythagore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

    C Mecanique quantique 79

    C.1 Le doute qui vient de la chimie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

    C.2 Quel effet cela fait-il detre une machine dans un univers quan-tique? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

    C.2.1 Lindeterminisme quantique est un cas particulier de linde-terminisme abrupte mecaniste . . . . . . . . . . . . . . . 83

    C.2.2 Le point de vue du chat de Schrodinger . . . . . . . . . . 85

    C.2.3 Lordinateur avec linstruction KILL-THE-USER . . . 86

    C.2.4 Confirmation a la troisieme personne de linterpretationdEverett . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87

    C.2.5 Le role pedagogique de linterpretation dEverett . . . . 87

    C.2.6 Peut-on croire a linterpretation dEverett? . . . . . . . . 87

    C.3 Inegalites de Bell et Logique Quantique . . . . . . . . . . . . . . 88

    C.3.1 Violation des Inegalites de Bell . . . . . . . . . . . . . . 88

    C.3.2 Logique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

  • TABLE DES MATIERES iii

    D Zombies et compagnie 93D.1 Le probleme du corps et de lesprit . . . . . . . . . . . . . . . . 93

    D.1.1 Le paradoxe du fonctionnalisme . . . . . . . . . . . . . . 94D.1.2 Une formulation generale du probleme du corps et de

    lesprit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96D.2 Le computationnalisme est une hypothese forte . . . . . . . . . 97D.3 Le computationnalisme est une hypothese faible . . . . . . . . . 99

    Bibliographie 103

  • iv TABLE DES MATIERES

  • Remerciements

    Le present travail est le fruit dune recherche de tres longue haleine. Jai poseen 1963, lors dun expose scolaire intitule Lamibe, leuglene et la parameciela question principale qui est a lorigine de la demonstration exposee ici dansles trente premieres pages. En gros il sagit de la question Quel effet cela fait-il detre une amibe qui se divise en deux? Jusquen 1971, jhesiterai entre lesoutils de la biologie et les outils de la chimie pour aborder cette question. En1971, essentiellement grace au petit livre de Nagel et Newman sur le theoremede Godel, je realiserai la possibilite daborder cette question et dautres ques-tions autoreferentielles, de facon mathematique. Cest ce qui est reflete dansles trente dernieres pages du present travail (annexes non comprises).

    Jai recu des encouragements multiples et constant a lUniversite Libre deBruxelles et dans dautres universites, et jaurai la chance de beneficier denombreuses discussions encourageantes avec beaucoup de personnes. Il ne mesera pas possible de les remercier toutes et jespere avoir lindulgence de ceuxque joublie de mentionner.

    Il va de soi que ces remerciements ne signifient pas que ces personnesapprecient automatiquement les hypotheses du travail, ni quelles apprecientnecessairement les conclusions, ni quelles sont persuadees quils ne subsistentpas quelques maladresses ou quelques erreurs dans la demonstration et dansla prospection proposee.

    Je remercie la regrettee Mademoiselle Lucia de Brouckere, de lUniversiteLibre de Bruxelles, et mon matre Jean Robberecht, de lAthenee Robert Cat-teau, de mavoir inculque lesprit scientifique (je veux dire lamour de la clarte,de la rigueur et lamour de la liberte de la pensee) et mavoir fait apprecierla chimie moderne. Cest grace a mon gout pour la chimie que je nai jamaispris la notion de matiere pour argent comptant, et que jai suivi de pres lesquestions dinterpretation de la mecanique quantique.

    Je remercie Messieurs Jean Rommelaere et Rene Thomas, de lUniversiteLibre de Bruxelles, pour mavoir accueilli a differents moments au labora-toire de biologie moleculaire de Rhode-St-Genese. Je remercie particulierementRene Thomas pour les conversations sur Lewis Carroll et sur la logique formelle.

    Je remercie Monsieur Jean Ladriere, de lUniversite Catholique de Louvain,pour mavoir offert un exemplaire de sa merveilleuse these sur les limitationsinternes des formalismes. Cela ma permis de rendre definitivement mon ex-

  • vi Remerciements

    emplaire a la Bibliotheque Nationale et de continuer a consulter regulierementcet ouvrage qui reste ma reference preferee pour la periode prelobienne desphenomenes dincompletude. Le chapitre ou Monsieur Jean Ladriere exposeses suggestions philosophiques ma profondement inspire. Je le remercie aussipour mavoir encourage a lepoque, dans mes reflexions sur Godel, sur la logiquemodale, et sur la biologie, en minvitant notamment a Louvain pour exposerles travaux logico-genetique de Rene Thomas.

    Je remercie Monsieur Francois Englert pour mavoir accueilli deux anneesau laboratoire de cosmologie de lUniversite Libre de Bruxelles. Cela mapermis dapprofondir les fondements de la mecanique quantique et detudierles formidables problemes poses par lutilisation de la mecanique quantique encosmologie.

    Je remercie Monsieur Georges Papy pour mavoir permis deffectuer monservice civil dobjecteur de conscience au service dAlgebre de lUniversite Librede Bruxelles. Jai pu y enseigner la programmation a des enfants handicapeset a des professeurs de lenseignement secondaire. Jai pu enseigner, le soir, laprogrammation fonctionnelle et la programmation logique. Jai pu organiserun club informatique a lathenee Mamonide et surtout, jai pu developper unemethodologie pour expliquer le fonctionnement logique de lordinateur a detres jeunes enfants. Cest ce travail qui ma conduit a voir lordinateur commeun graphe, et cest dans les locaux du service dAlgebre que jai developpelargument du graphe filme. Je remercie Madame Frederique Papy pour sagentillesse et pour ses conseils pertinents concernant les difficultes cognitivesdes enfants mentalement handicapes.

    Je remercie particulierement Mons