Comprendre le monde et sa complexité

Comprendre la complexité du monde à partir de ses composants ultimes est l’enjeu de la Science moderne. Cette section est la présentation générale du cours « Comprendre le monde … autrement« .

Classifier les composants du monde

Depuis les Grecs, les savants ont cherché à dominer la complexité apparente de notre monde. Du moins à notre échelle, car les Grecs admiraient la régularité des mouvements des étoiles (un peu moins celle des planètes) par comparaison avec le désordre de notre monde sub-lunaire.

Empédocle et Aristote distinguaient 4 composants de bases. La combinaison de ces éléments et de leurs propriétés permettait déjà une première classification des « choses » observables sur Terre. Il était admis que ces éléments sont constitués de particules ultimes (« atomes » insécables). Mais c’était plus une idée philosophique, car les atomes étaient considérés comme inaccessibles à toute expérience sensible.

A partir du XVIIème siècle et avec le développement des instruments scientifiques, les physiciens ont commencé l’exploration du monde à des échelles de plus en plus petites. Cette démarche réductionniste a abouti au modèle standard des particules élémentaires. Ce modèle pose que les constituants ultimes de la matière sont des quarks et des leptons, avec des bosons porteurs des 4 forces fondamentales. Pour en savoir plus, voir le cours sur le site.

Vers la théorie du Grand Tout

Le modèle standard, sans être la théorie du Grand Tout, permet de décrire de façon précise et très prédictive la dynamique des particules élementaires et leurs interactions. Alors la Physique a-t-elle réussi ? Ne reste-t’il que des problèmes marginaux à résoudre, comme (excusez du peu !) la composition de la matière noire qui semble ne pas rentrer dans le modèle standard, ou marier la Relativité et la Mécanique Quantique pour mieux comprendre le Big Bang ? Il y a là des enjeux formidables qui occupent des cohortes de théoriciens et d’expérimentateurs, sans grands succès depuis des dizaines d’années.

Mais ces paris réussis, cela veut-il dire que nous serons capables de « reconstruire » la complexité du monde à partir de ses composants. Reconstruire la composition d’une cellule vivante et prédire son comportement à partir des quarks et des électrons qui la composent, est-ce possible ? Sans parler du fonctionnement du cerveau humain.

Les sytèmes complexes

En même temps, qu’ils progressaient dans leur démarche réductionniste, les physiciens se rendaient compte de la difficulté du processus inverse : réinventer le monde à partir de ses « atomes ».

Mais, est-ce que la connaissance des constituants et lois ultimes de l’Univers permettra la réalisation du rêve prométhéen de tout comprendre, tout embrasser, tout prévoir.  Dans le même temps que progressait notre quête de l’Unité, se dressait le mur de la Complexité, c’est-à-dire les difficultés théoriques et pratiques pour maîtriser la connaissance des systèmes à partir de leurs composants.

Reconstruire la Vénus de Boticelli à partir des quarks et des gluons

Reconstruire le monde et sa complexité

Après une synthèse des succès et échecs dans la quête de l’Unité (voir la section « comprendre le monde« ), le cours se propose d’exposer les enjeux et méthodes de l’étude des systèmes complexes : les différentes « couches » de complexité à partir de l’infiniment petit ; la notion d’émergence ; l’existence et les lois du hasard ainsi que les modèles pour simuler les phénomènes aléatoires. Les principes des modèles à automates, et en particulier les systèmes neuronaux seront exposés.

La chaîne « La Science de Bernie » , Saison 3 sur YouTube présente un ensemble de visio-conférences sur le thème de la complexité.

En particulier, la vidéo ci-dessous qui illustre l’articulation des sciences de la « simplicité » (ce qui ne veut pas dire faciles) et celles de la « complexité ».

De la physique de la simplicité à celle de la complexité

Le cycle de cours sur les sciences de la complexité est disponible sur ce blog – voir l’article « Comprendre le monde… autrement-le cours« 

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