Comprendre le monde … autrement – le cours

Le cours se propose d’exposer les grandes lignes des sciences de la complexité, dont les principes sont présentés ailleurs dans le blog (voir  » comprendre le monde et sa complexité « ).

Pascal -Pensées

Chapitre 0 – Introduction

La quête de l’unité a été l’axe dominant de la physique depuis 3 siècles ; depuis le milieu du XXème siècle, la science de la complexité est apparue, notamment grâce à l’arrivée des ordinateurs. Cette introduction présente les objectifs de ce cycle et le contenu de chacun des chapitres.

A la fin de chaque chapitre, les boutons pdf, ppt et vidéo donnent accès aux différentes ressources :

  • pdf : présentation sans animation
  • ppt : présentation lisible avec Powerpoint, avec animations et effets dynamiques
  • vidéo : vidéo accessible sur YouTube

Chapitre 1 – La quête de l’unité

En ce début de XXIème siècle, la Physique a fortement progressé vers une vision unifiée des forces, composants et lois qui constituent notre Univers, à toutes les échelles.

Ce chapitre expose la démarche -théorique et expérimentale- qui a construit au fil des siècles cette vision unifiée. Cette quête de l’unité -non encore aboutie- fournit une base solide pour tenter la reconstruction des objets de l’Univers à partir de ses « atomes ».

Une section de ce chapitre – « L’arpentage du monde » – a été développée. Elle présente la démarche vers la définition unique et cohérente des grandeurs fondamentales et d’un système d’unités pour les mesurer. Désormais (en 2018), le rêve de la Révolution Française d’établir un système de mesures simple et universel, est devenu réalité.

Nous prenons conscience que la structure actuelle de notre univers dépend d’un réglage extrêmement fin d’un petit nombre de constantes universelles.

Chapitre 2 – Des particules aux systèmes

Les différents champs de la physique sont structurés en une hiérarchie de disciplines emboîtées. Chaque discipline (nucléaire, atomique, moléculaire, …) s’appuyant sur le niveau inférieur.

Cette hiérarchisation de systèmes physiques encapsulés s’applique aussi dans la vie moderne. En effet, on y manipule beaucoup d’objets technologiques, sans connaître leurs structures internes. On applique -sans le savoir- les principes de l’encapsulation.

Au cours du XIXème siècle, avec l’essor des machines à vapeur, la physique statistique a été élaborée pour comprendre l’origine des comportements des gaz, c’est-à-dire relier leur comportement macroscopique (à notre échelle) à leur organisation microscopique. La physique statistique fait apparaître la notion d’émergence, qui dominera la suite du cycle de cours.

Chapitre 3 – La complexité – survol épistémologique

La notion de système est relativement récente (XVIIIème siècle) : « ensemble de constituants reliés par des relations de dépendance et ayant un comportement collectif vis-à-vis de leur environnement ». Les notions de système complexe et de science de la complexité sont apparues au milieu du XXème siècle, notamment en lien avec la puissance croissante des ordinateurs.

La science de la complexité apparait comme alternative à la « quête de l’unité » (Chapitres précédents) avec l’objectif de reconstruire l’Univers à toutes ses échelles et dans sa diversité. Que ce soit en Mathématiques ou en Physique, au-delà des obstacles techniques, il y a des limites fondamentales à la réalisation du rêve de Laplace.

Le rêve de Laplace

La notion de complexité est un concept-valise, qui a envahi tous les champs des sciences exactes, humaines et sociales. Il est cependant possible de classer et de « mesurer » la complexité des systèmes de la nature.

Chapitre 4 – Les systèmes dynamiques – les automates

L’étude de la dynamique des systèmes est un des champs les plus actifs de la physique : par les applications qui en découlent (mécanique classique, mécanique quantique, etc.), et par les développements mathématiques qu’elle a, soit utilisés, soit suscités. La dynamique des systèmes se caractérise par des équations différentielles liant l’évolution au cours du temps à la structure de l’espace (champ de forces, gradients,…).

Le nombre des solutions analytiques de ces équations est très limité ; les méthodes de résolution discrètes ouvrent -avec l’ordinateur- un espace immense de solutions numériques.

La mise en œuvre de ces méthodes numériques fait apparaître la notion d’automate, comme outil de modélisation des phénomènes de la Nature. La première section du chapitre montre les applications de ces automates à l’étude des systèmes dynamiques ; mis en œuvre sur ordinateur, ce sont des outils puissants pour la résolution de nombreux problèmes (par exemple, le « problème à N corps »), avec des limitations fondamentales qui font l’objet de la section suivante

L’utilisation des automates de calcul -par exemple pour la météo- va mettre en lumière le phénomène de chaos déterministe, pressenti par Poincaré au début du XXème siècle.
Le chaos met fin au rêve de Laplace, puisque il dissocie la prédiction de l’explication et de la compréhension : les phénomènes expliqués par des lois parfaitement déterministes peuvent avoir un comportement imprédictible.

Le papillon et le cyclone

La 2ème section du chapitre 4 est dédiée à l’étude du chaos déterministe, ses propriétés et les conditions d’apparition des régimes chaotiques dans la dynamique des systèmes.

Chapitre – 5 – Le hasard

À notre échelle, « le hasard est le principe déclencheur d’événements non liés à une cause connue » (Wikipédia). Pour des savants comme Einstein, tous les évènements de la Nature sont reliés à des causes et si des causes nous paraissent inconnues, c’est que nos théories sont imparfaites; alors que les théoriciens de la Mécanique Quantique – en majorité- pensent qu’il y une part de hasard irréductible dans les phénomènes physiques de l’infiniment petit.

Le hasard et la pandémie COVID – 19

Il y a un paradoxe à vouloir simuler les phénomènes aléatoires (au hasard) sur la machine déterministe qu’est l’ordinateur. Ce problèmes résolu, un large domaine de phénomènes physiques est ouvert à la modélisation et à la simulation sur ordinateur, par les méthodes dites de Monte-Carlo.

Chapitre 6 – Modèles bio-inspirés – réseaux d’automates

Les organismes vivants – pour leur survie ou leur reproduction – résolvent des problèmes complexes sans mathématiques, ni ordinateur. De capacités individuelles limitées, ils agissent collectivement pour s’adapter à l’environnement. On parlera d’intelligence distribuée ou d’intelligence en essaim.

A partir des années 1960, des modèles inspirés par la Nature et la Biologie ont été développés, pour traiter, notamment, les problèmes de parcours optimaux dans les réseaux . Les algorithmes qui en résultent (par exemple, « algorithmes de fourmis » ou algorithmes génétiques »), permettent de résoudre de manière efficace des problèmes de logistiques, de routage, de distribution, etc.

La première section montre l’application de ces modèles d’intelligence distribuée à différents problèmes d’optimisation combinatoire.

Alors que la puissance des processeurs d’ordinateur se développe de manière exponentielle, les modèles bio-inspirés montrent que des réseaux de processeurs (automates) aux capacités limitées ont des propriétés collectives émergentes exceptionnelles.

Modèle du perceptron – Y. Le Cun – « Quand la machine apprend » – Odile Jacob

La section suivante étudie les réseaux d’automates (jeu de la vie, automates cellulaires), avant d’aborder les réseaux neuronaux. Inspirés des neurones animaux (humains), ils ont atteint des performances que l’on croyait réservées au cerveau humain (reconnaissance/synthèse de la parole, reconnaissance d’écriture, traduction dans des dizaines de langues, etc.). Se pose alors la question de l’intelligence artificielle : ses possibilités, limites, voire dangers.

Chapitre 7 – Ordre, chaos, morphogénèse

Les objets qui composent notre univers ont des formes qui nous permettent de les reconnaître et de les classer (avec nos réseaux neuronaux) : montagne, chou-fleur, flocon de neige etc… Nous nous interrogeons rarement sur l’origine de ces formes, de leurs régularités ou absences de régularités.

Ce chou Romanesco a une forme bien particulière – entre ordre et désordre. La morphogénèse se pose la question de l’origine de la forme des objets de la Nature.

La morphogénèse est un vaste domaine scientifique encore balbutiant ; nous traiterons 3 aspects :
– Les objets fractals : objets de la Nature de structure intermédiaire entre le désordre et l’ordre parfait, où se mêlent autosimilarité et aléatoire.
– L’entropie est une mesure du désordre des systèmes et ne peut que croître. Ce principe vérifié à toutes les échelles, implique que le désordre ne peut que croître dans la Nature. Et pourtant nous sommes entourés de structures ordonnées, en particulier par des organismes vivants. Comment cela est-il compatible avec l’entropie ?
– Si l’on admet que les flux d’énergie permettent de lutter contre l’entropie, voire créer des structures ordonnées ; comment ces structures apparaissent-elles ; il y a-t-il un principe (ou plusieurs) à la base de la morphogénèse ?

————— Bibliographie – Extraits de ma bibliothèque ——————-

Dans la mesure du possible, les liens vont vers les sites des éditeurs, quand ils existent … Certains livres sont moins récents -mais toujours d’actualité ; on peut les trouver en bibliothèque ou en occasion.

Sources documen/taires générales

Epistémologie, Histoire des Sciences

  • « La quête de l’unité – l’aventure de la physique », E.Klein, M Lachièze-Rey, Albin Michel « Sciences d’aujourd’hui ». L’histoire des succès de l’approche réductionniste en Physique
  • « Le grand Tout », S.Carroll, Quanto, EPFL Press. L’existence de l’homme a-t-elle un sens et un but dans une vision scientifique de l’univers – le point de vue abordable d’un physicien.
  • « Logicomix« , A Doxiadis, C. Papadimitrou, A. Papadatos et A. Di Donna, Vuibert. Une bande dessinée très documentée sur l’histoire de la recherche des fondements des mathématiques.
  • « Eléments d’Histoire des Sciences« , dir M. Serres, Bordas, Cultures. Un ouvrage de référence sur les grandes « bifurcations » dans l’Histoire des Sciences.
  • « Chaos, conscience, auto-organisation – méditations sur l’unité du Monde », D.Idier, auto-édition, materianumerica.net. Un ouvrage très personnel, avec des ouvertures métaphysiques (au-delà de la physique), illustré par des images de synthèse construites à partir d’algorithmes mettant en œuvre les principes du chaos.

Ouvrages thématiques

Encyclopédie en ligne

Usez et abusez de l’encyclopédie en ligne Wikipédia. Par exemple, les articles :

Covid19, 5G, Linky : la fabrique de rumeurs par l’exemple

Beaucoup de rumeurs circulent sur le COVID19 ou les nouvelles technologies, comme la téléphonie 5G ou le compteur Linky. Vous subissez des messages viraux qui envahissent vos réseaux sociaux. Ne subissez plus, créez les vôtres. Voici un tuto par l’exemple :

Version téléchargeable

Version originale, avec le graphisme agressif qui convient.

Pour avoir les dernières infos sur les « bobards », allez sur Hoaxbuster

Une du site Hoaxbuster

Voir sur le même sujet, le post sur le COVID19 et opinion

Internet, la Planète et moi

La part d’Internet dans la consommation de l’énergie mondiale est toujours croissante. Quel est l’impact écologique d’Internet sur la Planète ? Comment le calcule-t-on ?

Ces questions sont l’occasion de revenir sur la notion d’énergie. L’énergie se présente sous différentes formes, mais elles n’ont pas toutes la même qualité. L’entropie permet de caractériser la part de l’énergie qui est inutilisable et donc de déterminer la notion d’énergie libre.

La planète Terre reçoit d’énormes quantités d’énergie du Soleil. Seule un petite partie apparait sous forme d’énergie libre, qui est à la source de toute la dynamique terrestre : dynamique de l’atmosphère, de la biosphère, des activités humaines, donc … d’Internet.

La vidéo expose les différents mécanismes de la planète Terre pour maximiser son énergie libre et donc contrôler son entropie. Internet est une activité humaine qui pèse 2% de la consommation totale d’énergie libre ; même en forte croissance, Internet pourrait avoir un impact mineur sur l’équilibre terrestre et son climat, dans la mesure où toute sn cycle d’activité (fabrication des machines, alimentation des ordinateurs et serveurs, alimentation des lignes, déconstruction) devient en totalité alimentée en électricité d’origine non carbonée.

Voir la présentation Powerpoint ou pdf , et la vidéo sur YouTube

Covid-19 et Opinion

Un effort de recherche scientifique sans précédent est fait à l’échelle mondiale pour traiter la pandémie du Covid-19.

Le virus du Covid-19

Ce petit organisme d’environ 0,1 micron (1/10 000 000 m) est la cause d’une pandémie en cours (mai 2020) qui bouleverse la vie des gens et l’économie d’une bonne partie de la planète (voir l’article « Covid-19 » dans Wikipedia).

Ces recherches se font sous la pression de l’opinion publique et des politiques, qui exigent que les chercheurs rendent compte journellement de leurs travaux et de leurs éventuels progrès( ou échecs).

L’opinion publique suit donc en direct, dans les médias et sur les réseaux sociaux, l’évolution de ce gigantesque programme de recherche. Avec étonnement et souvent incompréhension, il suit le débat scientifique avec ses emportements, ses approximations et ses contradictions. Le débat fait partie du processus normal de recherche de la « vérité » scientifique ;mais il reste en général « confiné » dans le cercle restreint des scientifiques. Le public découvre ainsi en « live » le processus de la recherche scientifique, dans un contexte exacerbé par la pression médiatique et par l’urgence des orientations politiques à prendre.

Pour mieux comprendre les enjeux

Une présentation, support de conférences données en 2021, sur le thème COVID : la Science dans l’arène ; sous 2 formats, le format pdf ne conserve pas les animations du fichier Powerpoint.

Une vidéo sur ce thème, de 2020, préparée dans le cadre d’un cycle de conférences présentées à l’Université Permanente de Nantes sur les relations entre la Science et l’Opinion.

Cliquez sur l’image pour avoir accès à la vidéo de 33 minutes.

Première vue de la conférence sur Covid-19 et Opinion

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« 

Intégrité scientifique

Depuis quelques années un mouvement mondial s’organise pour promouvoir l’intégrité dans la recherche scientifique.

Une réunion de 51 pays à Singapour en 2010 a abouti à la publication d’une déclaration sur l’intégrité de la recherche ». Cette déclaration « vise à inciter les gouvernements, les organisations et les chercheurs à élaborer des normes, des codes et des politiques plus complets pour promouvoir l’intégrité de la recherche à l’échelle locale et mondiale ». En Europe a été publié en 2015 « The European Code of Conduct for Research Intregrity » qui promeut les bonnes pratiques en matière de recherche, mais aussi recense les manquements possibles à l’intégrité.

Une telle convergence mondiale interroge ? La fraude scientifique se généraliserait-elle ; les chercheurs seraient-ils moins rigoureux dans leurs démarches ?

Les fraudes scientifiques dans le passé

La fraude, le plagiat, ne sont pas des inventions modernes (voir « la petite Histoire des grandes impostures scientifiques » de G Harpoutian). Ce sont des pratiques inhérentes à la nature humaine ; la conviction de la justesse de ses intuitions, la soif de reconnaissance, l’appétit pour les honneurs et les postes (surtout, car l’argent intervient surtout à l’époque moderne) ont toujours conduit des scientifiques à des comportements condamnables.

La liste est longue : quelques exemples. Mendel, dans l’élaboration des lois de la génétique, à partir de la reproduction des petits pois, a sciemment éliminé des échantillons qui cadraient mal avec sa théorie (qui elle s’est avérée juste). Pasteur, l’icône française de la recherche au service de l’humanité, ne s’est pas privé de piller les travaux de confrères, « Pasteur donne parfois l’impression de se contenter de vérifier les résultats décrits par d’autres, puis de se les approprier » (P. Debré, biographe de Pasteur). Il s’agit là de manquements qui n’ont pas nui à la qualité de la recherche et de ses résultats.

Quelques figures emblématiques de la recherche ... Toujours intègres ?

Qui est convaincu de la justesse de ses intuitions. Qui a soif de reconnaissance, d’honneurs et de postes ?

NB Il n’y a pas d’intrus

Certaines fraudes ont eu des impacts économiques ou sociétaux considérables. L’exemple de Lyssenko est caricatural. A partir de 1930, avec ses théories fumeuses et ses expériences faussées en agronomie, il a engagé l’agriculture soviétique sous Staline, dans des méthodes désastreuses (et criminelles vu leur impact sur l’alimentation de la population). Plus récemment (2014), une chercheuse japonaise Haruko Obokata a été convaincue d’avoir délibérément fabriqué les données pour la création de cellules pluripotentes, qui aurait révolutionné nombre de protocoles médicaux.

Les motivations de la Fraude

Dans ces exemples, on retrouve les sources classiques de méconduites scientifiques : le moine Mandel, perdu dans son monastère, convaincu de la justesse de sa théorie, a un peu anticipé sur les résultats des protocoles longs et fastidieux de croisement des petits pois. Le tempérament plutôt vaniteux de Pasteur l’a poussé à acquérir, puis défendre son prestige par des moyens douteux. Lyssenko, dont la liste de postes et d’honneurs est aussi longue que le nombre de médailles d’un maréchal soviétique, s’est glissé dans la politique de Staline pour promouvoir une « biologie prolétarienne ». La jeune chercheuse japonaise est plus représentative de l’ère moderne, où la soif de reconnaissance se couple avec des enjeux financiers considérables.

La recherche scientifique aujourd’hui

Les chercheurs du XXIème siècle n’ont rien à envier aux chercheurs du passé en termes de qualités morales (ou de défauts) ; mais le contexte de la recherche a considérablement évolué.

Selon l’Unesco, 7,8 millions de personnes étaient employées à temps plein dans des activités de recherche en 2013 ; en 2014, le nombre d’articles scientifiques inclus dans l’index de citations scientifiques de Thomson Reuters (articles soumis à un comité de lecture avant publication) est de 1 270 425. L’augmentation de la fraude scientifique est d’abord mécaniquement liée à la croissance exponentielle des activités de recherche.

Publish or perish (ou les dérives de la bibliométrie)

« Publish or perish »[1] est plus que jamais le mantra du chercheur moderne. Les chercheurs individuellement et les équipes de recherche sont soumis en permanence à des évaluations, qui conditionnent leur carrière personnelle et l’accès aux crédits et aux équipements. Les nouvelles technologies de l’information ont renforcé cette pression ; d’une part en facilitant la publication, de la conception à sa parution, le document est traité informatiquement, en grande partie par le chercheur lui-même ; la version papier n’apparait qu’en bout de chaîne … et est en voie de disparition.  D’autre part, la digitalisation des publications scientifiques permet d’automatiser leur indexation, la mesure de leur taux de citation, les liens avec autres publications, etc.

De gigantesques bases de données mondiales (3 principales en fait, toutes anglo-saxonnes) recensent toutes les publications et fournissent aux chercheurs et aux laboratoires des indices composites permettant de mesurer et de qualifier (?) le niveau de leurs publications. Les revues scientifiques sont elles-mêmes qualifiées par leur facteur d’impact.

Si ces méthodes bibliométriques permettent de détecter les chercheurs ou équipes peu productifs, elles sont peu sensibles à la qualité des publications, notamment celles qui ont une durée de vie longue. Est-ce que Einstein aurait un bon h-index ? Un article co-signé par lui (EPR) en 1935, est resté relativement ignoré pendant 25 ans, avant de devenir l’un des plus cités dans l’histoire de la physique ; il serait passé entre les mailles des filets bibliométriques.

En revanche, on peut repérer des auteurs chevronnés (souvent responsables d’équipe de recherche), co-signant une centaine ou plus de publications par an (« Un chercheur est sur le déclin quand il a le temps de lire les articles dont il est l’auteur » Fluide glacial, Mars 2011, N° spécial sur la Science) ; inversement, un récent papier sur la découverte du Boson de Higgs au CERN a plus de 5 000 auteurs…

Les dérives de la bibliométrie

Les dérives de la bibliométrie sont bien documentées et peuvent conduire des chercheurs à flirter avec les limites de l’intégrité ; du véniel au plus grave dans la liste des « péchés » :

  • « Saucissonnage » de la publication du travail en plusieurs publications
  • Auto-plagiat : reprendre une partie de ses propres travaux antérieurs sans le signaler
  • Plagiat : utiliser des résultats d’autres publications sans les citer
  • Ne pas citer les travaux des concurrents (pour ne pas améliorer leur index)
  • Plus généralement, incitation à publier des résultats préliminaires et insuffisamment étayés.

Le nombre d’articles rétractés après publication s’accroît considérablement : en valeur absolue, un auteur (Fang 2012) en a relevé environ 460 pour des cas de fraude, 180 pour des erreurs, 150 pour plagiat et 200 pour duplication ; en valeur relative entre 1995 et 2015, le pourcentage de retraits pour fraude a doublé.  Cela représente une infime partie des articles publiés ; est-ce la partie émergée de l’iceberg des cas non détectés ? Cette évolution résulte aussi d’une vigilance accrue des éditeurs et de l’action de groupes indépendants de chercheurs (par exemple, www.retractionwatch.com).

Et l’argent dans tout cela !

Les tensions et tentations des chercheurs vis-à-vis de l’intégrité scientifique résultent aussi de l’explosion du coût des équipements et du personnel nécessaires pour rester compétitif. La plupart des financements résultent de contrats avec des organismes publics (nationaux et européens) ou privés. Un contrat – même limité à l’obligation de moyens et non de résultats- oblige vis-à-vis du financeur.

Quelle allégorie pour la Science moderne ?

La capacité d’une équipe à obtenir de nouveaux financements est souvent gagée sur sa « réussite » dans les projets antérieurs en termes de publications, d’exposés dans les conférences internationales, de brevets ou de licences.

La recherche de financements peut être source de conflits d’intérêts. Elle peut mettre les chercheurs dans une situation où leur liberté intellectuelle. Leur jugement scientifique ou la conduite de leurs recherches peuvent être indûment influencés par la nécessité de ne pas mettre en danger les ressources de leur laboratoire, très exceptionnellement leurs propres ressources.

La mise en œuvre de l’intégrité scientifique est bien une nécessité

Le vaste mouvement mondial évoqué ici, vers une plus grande conscience et mise en œuvre de l’intégrité scientifique, correspond bien à une nécessité. Vu la place qu’occupe la recherche scientifique dans le monde moderne et son impact considérable sur l’économie et la société. Sans stigmatiser les jeunes doctorants ou chercheurs, des actions de sensibilisation doivent les viser en premier, car ils ont en main l’avenir de la Science. Mais aussi parce que enfants de l’ère numérique, ils ont parfois acquis une perception toute relative des droits de la propriété intellectuelle dans leur recherche d’informations sur le Web ou le téléchargement de musique et de films.


Ce thème a fait l’objet d’un article dans le N° 69 de la revue Place Publique

[1] “Tu publies ou tu meurs »


Le XXIème siècle et ses peurs

La Science fait plus peur que rêver, mais peut-elle nous sauver des dangers qui nous menacent ?

Francis Bacon, scientifique et philosophe du XVIème siècle avait une vision optimiste du progrès humain, progrès apparemment sans limites, où la Science et les technologies permettraient de « connaître les causes et les mouvements secrets des choses et de reculer les frontières de l’empire de l’homme sur les choses, en vue de réaliser toutes les choses possibles » 

S’il revenait en ce début du XXIème siècle, Francis Bacon pourrait s’émerveiller que l’Humanité a réalisé la plupart de ses rêves : la Science a éclairé les « mouvements secrets » de l’Univers jusqu’à ses ultimes limites spatiales et temporelles ; la Technologie -fille de la Science- a multiplié l’ « empire » de l’Homme sur son environnement et sur lui-même …

Le traitement de la pandémie de la COVID 19 (voir Covid & Opinion) est une illustration récente de cet « empire » de la Science : établir le code génétique d’un virus, mettre au point des vaccins et les délivrer à des milliards d’individus, dans un délai de 2 ans, est l’aboutissement inouï de siècles de recherches fondamentales et de développements technologiques.

Et pourtant … Et pourtant, la Science a révélé la fragilité de l’Humanité sur sa petite planète bleue, perdue (mais pas seule) au milieu des infinis du cosmos…

Aujourd’hui la Science fait plus peur qu’elle ne fait rêver (voir le post opinion et science ) ; elle est accusée d’être la source de problèmes qu’elle cherche ensuite à résoudre ; jamais, la capacité de l’Humanité à maîtriser les conséquences de ses « progrès » (énergie nucléaire, génétique, nanotechnologies, …) n’a été autant mise en question.

Jamais l’avenir de l’humanité n’a paru aussi incertain.

Alors la Science est-elle la cause et/ou le remède à nos problèmes actuels ? Et que faire : faut-il arrêter la Science ? Gouverner (contrôler) la Science ? Gouverner par la Science ?

Un cycle de conférences organisées pour l’UP de Nantes, présente le regard d’un scientifique sur ces vastes problèmes.

La présentation la plus récente (Blain – Octobre 2021) est disponible ci-dessous

On trouvera aussi les versions 2019 de la conférence.

Science et opinion – les enjeux

La position de l’opinion publique vis-à-vis de la Science est devenu un enjeu majeur des débats de société actuels.

Au XXIème siècle, l’opinion publique, créée ou relayée par les réseaux sociaux, établit ou défait les réputations. Elle influe sur les orientations politiques et peut se matérialiser par des mouvements de foule de grande ampleur.

Avant le XXème siècle

Jusqu’au XIXème siècle, la Science était une affaire de spécialistes qui n’intéressait qu’une petite minorité, même si la rédaction de l’Encyclopédie par Diderot, d’Alembert et autres fut un premier effort de « vulgarisation ». La célèbre citation « La République n’a pas de besoin de savants » qui « justifiait » le passage à la guillotine de Lavoisier en 1793, est sans doute apocryphe, mais pourrait illustrer le manque de considération pour la science de la société d’alors . La révolution française a toutefois promu des aventures scientifiques comme la mise en place du système métrique décimal ou poursuivi le financement de la mesure (du quart) du méridien terrestre pour fixer la longueur du mètre.

Au XIXème siècle, est apparue une forme de professionalisation de la recherche scientifique, par exemple, la création de postes de professeurs-chercheurs dans les Ecoles françaises comme Polytechnique ou le développement des universités allemandes -comme l’Université de Berlin, formatée par von Humboldt- et qui allait devenir le modèle des universités dédiées à la recherche.

L’évolution de la Science et de la technologie

La fin du XIXème siècle et le début du XXème ont vu les campagnes se couvrir de voies ferrées, les villes d’abord puis les villages s’électrifier, les usines se multiplier et embauchant des milliers (millions) d’anciens campagnards, les premiers avions voler… Révolution inouïe qui prend sa source directement dans les découvertes de l’électricité et du magnétisme, de la puissance motrice de la vapeur puis du moteur à explosion… et qui a démontré l’impact rapide et majeur de la Science sur l’économie et la société.  Aux Etats-Unis, Edison fut le premier à « industrialiser » le processus qui conduit des recherches scientifiques fondamentales aux applications technologiques. En schématisant, la Science apparaissait comme source du Progrès auprès de l’opinion, avec des images de savants entièrement dévoués au bien de l’humanité, tels Pasteur ou Marie Curie.

La rupture du XXème siècle

Les chimistes de la première Guerre mondiale allait ternir cette image avec les gaz de combat. La révolution technologique du début du siècle et la première guerre mondiale ont convaincu les politiques que la Science et ses applications étaient des affaires trop sérieuses pour les laisser aux seules mains des scientifiques. On commence à allouer des budgets publics, souvent sous couvert du budget de la Défense Nationale ; signe des temps, en 1936, sous le Front Populaire, Irène Joliot (fille de Marie Curie) devient la première « sous-secrétaire d’Etat à la Recherche Scientifique ». La mise au service de la Science allemande de l’armée hitlérienne, puis le gigantesque programme militaro-scientifique américain « Manhattan » ayant conduit à la première bombe atomique, ont définitivement installé la Science et ses applications dans le domaine politique.

Quelle allégorie pour le savant au 20 ème siècle

L’image du savant : de l’icone du « sauveur de l’Humanité, au Docteur Folamour ou à l’oncle Picsou ?

 Désormais, en raison des personnels et des équipements qu’elle nécessite, la recherche scientifique est devenue dépendante des financements publics, puis privés. On est passé en moins de 2 siècles, de Lavoisier établissant les fondements de la Chimie pendant ses loisirs et sur ses propres deniers, au CERN à Genève qui mobilise des milliers de chercheurs avec un budget annuel (hors construction) de 1,5 Milliard d’euros.

Dans un tel contexte, le soutien de l’opinion publique est devenu crucial, d’abord des électeurs qui peuvent élire des députés plus ou moins sensibles aux enjeux scientifiques ; mais aussi des donateurs privés comme dans le Téléthon pour la recherche médicale, dont le succès dépend de l’adhésion du public aux projets à financer.

Une conférence « Science et Opinion » a été présentée à l’Université permanente de Nantes, dans le cycle du mercredi 2018-2019. La version audio peut-être écoutée en regardant le fichier pdf ou le fichier Powerpoint des transparents présentés ce jour-là

Une vérité scientifique

Le tabac est une cause de cancer : une vérité scientifique

Une « vérité » scientifique est le résultat d’un certain nombre d’étapes franchies au sein de la communauté scientifique (voir la page La vérité scientifique ? ). Le lien entre le tabac et le cancer a été assez vite pressenti au début du XXème siécle ; il est devenu une « vérité scientifique » par un long processus perturbé par le lobbying des industriels du tabac.

Un exemple de démarche scientifique

Les recherches sur le tabac et le cancer ont donc franchi toutes les étapes aboutissant à une vérité scientifique :

  • Premiers travaux publiés dans des revues après analyse critique par les pairs
  • Le fait scientifique dans les années 1950 est établi par des travaux indépendants aboutissant aux mêmes conclusions et une étude statistique de grande ampleur parmi les médecins anglais. Le mécanisme par lequel la fumée du tabac favorise le cancer n’est pas clairement établi.
  • La vérité scientifique est établie après que les études statistiques de corrélation sont confirmées par des analyses in vitro et in vivo du rôle des différents composants de la fumée de tabac et une mise en évidence de la relation doses/effets.

La vérité scientifique ?

Existe-t-il une vérité scientifique à laquelle l’opinion publique peut se fier dans les débats de société actuels?

Des exemples de vérité scientifique

L’existence du génome, la loi de gravitation universelle de Newton, le modèle copernicien du système solaire, la tectonique des plaques…  sont des vérités scientifiques. Ce sont des faits ou lois scientifiques reconnues par la communauté scientifique, testables dans tous les laboratoires et rendant compte de nombreuses observations (voir la section « Comprendre le monde moderne .. débutant« ).  Les vérités scientifiques ne sont pas éternelles : le public a raison en ce sens. Car de nouvelles observations, de nouvelles expériences peuvent remettre en cause les théories établies. Mais toute nouvelle vérité -comme dans les poupées russes- devra rendre compte de toutes les observations de l’ancienne. 

Par exemple, la relativité générale développée par Einstein ne contredit pas la théorie de Newton, mais l’englobe dans un cadre plus général. La théorie d’Einstein rend compte d’observations, inexplicables par la théorie de Newton. Inversement, l’intuition de la dérive des continents (tectonique des plaques) publiée solitairement par Wegener en 1912, n’est devenue une vérité scientifique des dizaines d’années plus tard. Lorsque l’accumulation des observations et le développement des connaissances fondamentales sur la physique du globe terrestre, ont convaincu la communauté scientifique. 

Mais tout ce qu’un scientifique dit ou publie dans son domaine de compétences n’est pas une vérité scientifique. La publication d’un résultat d’une expérience n’entraine pas que les conclusions emportent l’adhésion de la communauté scientifique.

Les étapes vers la vérité scientifique

La figure ci-dessous expose les étapes vers l’établissement d’une vérité scientifique. A gauche en vert, les critères positifs pour franchir les différentes étapes. A droite, en rouge, les obstacles dans l’établissement de la vérité.

Etapes de la démarche vers la vérité scientifique
Les étapes de la recherche vers une vérité scientifique (au milieu), les pratiques « vertueuses » en vert à droite , les freins et biais en rouge à droite

Des exemples de démarche