Science | Dr. Goulu

Codes de déontologie et pseudo sciences

Sat, 04 Nov 2017 00:00:00 +0000

L’exercice de certaines professions est cadré par des associations professionnelles dotées de , et c’est très bien ainsi. Que ces codes comprennent des articles demandant le respect et la collaboration avec les autres professions organisées de manière similaire, par exemple les médecins envers les pharmaciens semble logique aussi. Mais un gros problème apparaît lorsque les “professionnels” des comme les parviennent à obtenir un statut identique.

Le Pharmachien et les acupuncteurs

C’est ce que montre la mésaventure d’Olivier Bernard, “ impertinent qui simplifie la science et anéantit la pseudoscience”.

Le 27 juillet 2014, il a publié sur l’ , qui a en mai 2015, suite à une demande d’enquête en déontologie déposée par des acupuncteurs québécois auprès de l’ . Ils estimaient qu’en publiant cette BD, Olivier Bernard violait l’ qui stipule que:

Le pharmacien doit, dans ses rapports avec les autres pharmaciens, les étudiants, les stagiaires et les autres professionnels, se comporter avec dignité, courtoisie, respect et intégrité; il doit notamment:

collaborer avec les autres pharmaciens et les membres des autres ordres professionnels, ainsi que chercher à établir et à maintenir des relations harmonieuses;

(…)

s’abstenir de dénigrer un autre pharmacien ou un autre professionnel; (…)

Or justement, les acupuncteurs du Québec ont également , avec un , et ont estimé que le Pharmachien dénigrait leur profession.

L’enquête menée par l’Ordre des Pharmaciens a finalement conclu qu’il n’y avait pas eu d’infraction ou de manquement à l’éthique professionnelle, mais a appris à Olivier Bernard que son appartenance à un Ordre “restreint sa liberté d’expression”. Il a donc tout de même décidé de retirer son oeuvre de son site dans un souci d’apaisement.

Un problème québécois ou canadien ?

Il faut dire qu’au Québec, dont celles de médecin, de pharmacien, d’ingénieur, et d’acupuncteur dont l’exercice n’est possible que si on est membre de l’Ordre correspondant, régi par un code de déontologie qui a force de loi. S’il avait été exclu de son ordre pour violation du code de déontologie, Olivier Bernard n’aurait plus pu exercer sa profession !

Il est évident qu’un médecin qui prétendrait soigner un cancer par imposition des mains, un pharmacien qui vendrait délibérément des contrefaçons de médicaments ou un acupuncteur qui utiliserait des aiguilles infectées doit être empêché d’exercer pour la protection du public. La plupart des pays industrialisés disposent de réglementation en ce sens.

En France par exemple, l’ (article R.4127-39 du code de la santé publique) paraît même particulièrement clair :

Les médecins ne peuvent proposer aux malades ou à leur entourage comme salutaire ou sans danger un remède ou un procédé illusoire ou insuffisamment éprouvé.

Toute pratique de charlatanisme est interdite.

Reste à définir le charlatanisme, puisqu’en France, seuls des médecins diplômés peuvent devenir acupuncteurs ou homéopathes, sans que la validité scientifique de ces disciplines ne soit reconnue pour autant…

Ce qui semble particulier au Québec, voire au Canada c’est :

le statut légal des Ordres professionnels, dont les codes de déontologie ont force de loi.
la présence dans ces codes de déontologie d’un article imposant le respect envers tous les autres professionnels constitués en Ordres.

La combinaison de ces deux particularités permet non seulement à des pseudo-sciences d’obtenir un statut légal égal aux professions scientifiques établies, mais en plus de se mettre à l’abri des critiques des personnes les plus qualifiées pour porter un jugement éclairé et éclairant sur leurs disciplines.

C’est déjà le cas des acupuncteurs et des chiropraticiens au Québec, mais il existe déjà un , dont les membres, non médecins, ont le droit de traiter des cancers ! Et il est impossible aux médecins et pharmaciens de dénoncer ceci, au risque de diverses sanctions, amendes et menaces à la possibilité d’exercer leur métier !

Retour sur l’acupuncture

Autant le préciser tout de suite : en Suisse je peux exercer ma profession d’ingénieur sans être membre d’une association professionnelle et même si je l’étais, (Art 3) ne m’engagerait que face à mes “collègues et partenaires”.

Je suis donc parfaitement libre et à l’aise pour affirmer qu’en l’état actuel des connaissances scientifiques, l’acupuncture n’est pas plus efficace que l’acupuncture “simulée”, où on planterait les aiguilles ailleurs que dans les “méridiens” définis par la médecine chinoise , , , .

Et comme de nombreuses études montrent un faible effet positif de l’acupuncture (chinoise ou simulée) comparé au placebo, je soutiens à 100% la position du Pharmachien, qui dit très clairement:

dès le titre, que “l’acupuncture, ça fonctionne vraiment “.
et il le répète à la première phrase : “Si tu as un doute quelconque au sujet de l’efficacité de l’acupuncture, efface ça immédiatement de ton esprit. Car l’acupuncture ça fonctionne pour de vrai.”
Puis il défend l’idée selon laquelle l’environnement de soins personnalisés typique de l’acupuncture, mais aussi d’autres médecines “douces”, amplifie l’effet placebo, et qu’il devrait être utilisé par la médecine scientifique.

Il précise encore sa position dans plusieurs des , tous polis et constructifs:

Où exactement ai-je dit que les acupuncteurs sont des charlatans ? J’ai dit que c’est une approche efficace, peu importe le mécanisme. Les acupuncteurs n’ont aucune raison de m’en vouloir. Comme je l’ai mentionné dans l’intro, c’est une approche spirituelle, pas une approche scientifique. Or, je ne fais pas dans la spiritualité ici, mais je ne m’y oppose pas non plus.

Et je trouve ça très bien que l’acupuncture aie un ordre professionnel, car ça permet de protéger le public.

Si jamais la science (…) prouve que l’énergie “Qi” existe, je me rétracterai joyeusement.

La BD du Pharmachien est une excellente vulgarisation de l’état des connaissances actuelles sur l’acupuncture, parfaitement respectueuse de l’ :

Dans ses déclarations publiques traitant de l’exercice de la pharmacie, le pharmacien doit s’appuyer sur des données scientifiquement acceptables et des normes professionnelles reconnues; il doit éviter le recours à l’exagération.

A l’inverse, le code de déontologie des acupuncteurs du Québec ne fait aucune référence à la science et la page de l’ordre sur ne contient qu’un lien cassé vers une .

Conclusion

Les ordres professionnels ne devraient pas imposer le respect généralisé envers d’autres professions, ou alors les nommer explicitement pour éviter des conflits lors de la création de nouveaux ordres. En particulier l’article 86 du code de déontologie des pharmaciens du Québec restreint inutilement la liberté d’expression, voire le devoir des pharmaciens de travailler et s’exprimer en fonction des données de la science.

La pression des acupuncteurs contre l’excellente BD d’Olivier Bernard mérite un : partagez et republiez cet article un max svp ! Pour le texte vous avez le droit, il est publié sous . Et pour les images, récupérées de l’ sans autorisation d’Olivier Bernard, j’invoque le “ ” :

Références:

" ", 2017, Radio Canada
Cherkin D, Sherman K, Avins A, Erro J,Ichikawa L et. al. “A randomized trial comparing acupuncture, simulated acupuncture, and usual care for chronic low back pain.“ Archives of Internal Medicine, 2009 vol: 169 (9) pp: 858
Harris RE, Zubieta J-K, Scott DJ, et al. NeuroImage. 2009 ;47(3):1077–1085.

La Beall's List des publications prédatrices a disparu !

Tue, 24 Jan 2017 00:00:00 +0000

Quelque chose d’inquiétant vient de se produire dans le monde de la publication scientifique : la “Beall’s List” a été vidée par son auteur, sans explications.

( ) est un “associate professor” et bibliothécaire de l’Université du Colorado connu pour avoir établi et maintenu depuis 2010 une liste de “publications prédatrices, potentielles, possibles ou probables” sur son site

Les “publications prédatrices” sont des journaux qui n’ont de scientifique que l’apparence visuelle, car les articles y sont publiés pratiquement sans conditions, notamment sans . Il suffit à l’auteur de payer. Ceci permet à n’importe quel chercheur plus ou moins autoproclamé de se faire une réputations via une liste de publications, disponibles qui plus est en puisque évidemment, aucune bibliothèque universitaire ne s’abaisserait à payer un abonnement à un de ces torchons.

Le 12 janvier, de . Je l’ai parfois consultée pour vérifier le sérieux de références avancées dans certaines discussions, sur l’homéopathie notamment.

Et aujourd’hui, : “this service is no longer available”. C’est tout. Jeff Beal n’a fourni aucune explication. Selon son Université, il a fait ça pour des raisons personnelles , . Sa page facebook aussi a disparu . Dans le meilleur des cas il a eu marre d’être pratiquement tout seul à affronter les menaces de poursuites de certains des “éditeurs” incriminés. Pourtant il indiquait clairement et au bas de sa liste on trouvait un lien vers un formulaire permettant aux éditeurs de contester leur inclusion dans la liste.

Dans le pire des cas, certains éditeurs ont réussi à lui faire suffisamment peur pour qu’il bâche tout. Ce serait très grave, et j’espère qu’un bel “ ” les attende.

D’ici là, je pourrai toujours utiliser les sur l’ , qui va peut-être devoir émigrer au Canada .

Mais comme des centaines de nouvelles publications prédatrices apparaissent chaque année, ces listes seront rapidement dépassées, et peut-être qu’il faudra se contenter de la liste “positive” qu’est le en partant de l’idée peut être trop réductrice que journal pas répertorié dans DOAJ = journal prédateur …

Références:

" ", Université de Rennes 1
" " sur Retraction Watch
Andrew Silver “ ", 18 January 2017, Nature doi:10.1038/nature.2017.21328
Emil Karlsson “ ", January 16, 2017 sur debunkingdenialism.com
" ” 13 novembre 2016, Le Monde

Dansez avec les étoiles à la Maison d'Ailleurs

Sun, 17 Jul 2016 00:00:00 +0000

Crédits: Jean-Christophe But/Keystone

La au centre d’Yverdon ( ) est un musée de la science-fiction reconnu par les amateurs du genre mais, il faut le dire, sa collection permanente de livres et objets est un peu… statique. Heureusement, l’exposition temporaire actuelle “Danse avec les étoiles” rend la visite beaucoup plus interactive, amusante et étonnante , . A voir avec grands et petits jusqu’au 28 août.

Inspirés par un livre de SF de 1979 , le studio a créé plusieurs installations interactives spectaculaires. Immergés dans entre des toiles sur lesquelles des trames de particules sont projetées, les mouvements des visiteurs captés par des font littéralement danser les étoiles. Dans une autre pièce, la spectaculaire “galerie Jules Verne” du musée, le souffle des visiteurs agitent des lettres dans de petites oeuvres typographiques, ou les propulsent dans tous les coins d’un monde parallèle révélé par un .

Totalement subjugué par leur travail*, en ressortant du musée j’ai craqué pour le livre d’Adrien M / Claire B “La neige n’a pas de sens”** mis en relief par une application de réalité augmentée ( et ) qui vous fera oublier Pokemon Go:

\[video src="https://vimeo.com/161944781" width="640"\]\[/video\]

Les oeuvres d’un autre créateur vous attendent dans la dernière salle de l’exposition. a codé, voire crypté les de Jules Verne pour les transformer en : ses pages multicolores s’animent et sa police de caractère cryptique devient lisible par l’intermédiaire d’un iPad fourni. Très surprenant aussi, cette salle plaira autant aux plus petits qu’au plus grands amateurs de Jules Verne.

En ressortant de la pièce, ne manquez pas le message crypté dont le déchiffrement vous vaudra un petit cadeau à la sortie. Normalement des indices sont distribués aux enfants lors de la visite, mais sans indice, il a fallu 3 cerveaux de Goulu(es) à plein régime pendant 5 bonnes minutes pour en venir à bout. Et non, je ne vous aiderai pas.

Si vous êtes en Suisse Romande d’ici au 28 août, ne manquez pas de visiter cette superbe exposition. Et on mange très bien juste à côté, au resto partenaire de la Maison d’Ailleurs, avec un petit rabais et un patron forts sympathiques.

Pour vous consoler si vous ne pouvez pas venir ou pour vous occuper sur une plage bondée, voici deux magnifiques jeux pour mobile présentés dans la salle “jeux vidéo” de la Maison d’Ailleurs" comme étant innovants du point de vue gameplay et esthétique. Et j’approuve chaleureusement:

Ce jeu est tellement extraordinaire que je voulais depuis longtemps en parler. Dans un monde surréaliste de perspectives truquées à la Escher, il faut guider un petit personnage vers la sortie de tableaux qui sont autant de casse-têtes magnifiques

Seul bémol : après une petite phase d’apprentissage les tableaux se traversent trop facilement, et il faut repasser plusieurs fois à la caisse pour en avoir plus. Le jeu n’est pas donné, mais quand on pense au travail nécessaire on paie volontiers.
un jeu magnifique, tout simple, addictif et pas cher que je ne connaissais pas. Après quelques minutes j’étais accro.

A ce sujet, la Maison d’Ailleurs participera au festival du 2 au 4 septembre. C’est noté ?

Pas sur que j’aie le temps de terminer un autre article avant la “pause estivale”, je vous souhaite, chères lectrices et chers lecteurs, un été ensoleillé, mais surtout, reposant, calme et pacifique.

Notes

** titre que je conteste vigoureusement : le sens absolument essentiel de la neige est de pouvoir skier dessus. * et encore, c’était avant que j’apprenne qu’ils ont développé leur propre soft “ ”. J’ai cru que c’était du …

Références:

Etienne Dumont “ ” 1 mars 2016, Bilan.ch
video “ ” sur YouTube
Spider Robinson (2015). La Danse des étoiles. ActuSF.
" "
Claire Bardainne (2016). La neige n'a pas de sens. L'oeil d'or. ( )

Et si...? (le livre de xkcd)

Sun, 08 May 2016 00:00:00 +0000

Je suis un fan absolu de . est connu de toute la blogosphère pour ses petits cartoons scientifiques dont certains sont devenus cultes* et d’autres sont des merveilles de vulgarisation scientifique, comme par exemple. Randall est aussi un infatigable artiste comme le prouve faits main. Tous ses dessins étant publiés gratuitement sous licence CC-BY-NC, Randall vit de l’écriture de bouquins qui font un tabac outre-Atlantique, et qui vont faire un tabac ici puisqu’ils commencent à être traduits.

J’ai dévoré “Et si… ?” . C’est un bouquin prodigieusement drôle et instructif. De la vraie bonne vulgarisation pour grands et petits de tous les niveaux. Dans ce livre Randall répond aux questions de lecteurs les plus absurdes en initiant subrepticement le lecteur à plusieurs outils utilisés dans l’analyse scientifique : les ordres de grandeur, , le raisonnement par l’absurde, l’extrapolation.

J’ai particulièrement apprécié son talent à identifier un problème intéressant dans une question stupide. Par exemple en répondant à la sempiternelle question “si tous les humains se réunissaient en un endroit et sautaient sur place ensemble, est-ce que la Terre bougerait ou est-ce que ça causerait un tremblement de Terre”, Randall étudie plutôt ce qui se passerait si tous les humains se réunissaient en un endroit, au hasard New-York. Il montre que beaucoup mourraient de faim car il n’est pas possible d’approvisionner une telle foule avec les moyens actuels, ni même de disperser cette foule assez vite avec tous les moyens de transports disponibles.

Randall fait aussi très peu usage de l’analogie, une technique à la fois facile et dangereuse en vulgarisation scientifique. Je n’en ai repéré qu’une, basée sur cette jolie histoire:

Loin dans le grand Nord, dans le pays nommé Svithjod, il y a un rocher. C’est un rocher qui fait cent miles de haut et cent miles de large. Une fois tous les mille ans, un petit oiseau se pose sur le rocher pour aiguiser son bec. Lorsque le rocher a ainsi totalement été usé, c’est une seule journée de l’éternité qui s’est écoulée. (The Story Of Mankind, Hendrik Van Loon, 1922 )

Un montre qu’une telle éternité, c’est très long, mais moins long que le temps qu’il faudra pour générer tous les messages Twitter possibles. Étonnant, parlant, et fort à propos puisque Twitter est un petit oiseau…

Pour ma part j’ai beaucoup rigolé et appris plusieurs choses, entre autres le fonctionnement de l’ des amanites et le fait que l’objet construit ayant atteint la vitesse la plus élevée est probablement une plaque en fonte qui bouchait le puits d’accès lors d’un essai nucléaire souterrain…

C’est peut-être le seul reproche que je ferais à “Et si…?”. Il y a beaucoup de “science hollywoodienne”, avec catastrophes thermonucléaires, voitures propulsées par des mitrailleuses lourdes et épidémies décimant l’humanité. Mais comme le résultat est suffisamment addictif pour amener un large public vers la réflexion scientifique, je peux pardonner ce côté cow-boy et recommander cet excellent livre sans réserve.

Note * si vous avez Python sur votre ordinateur, faites “import antigravity” pour une surprise !

Références

Randall Munroe (2015). Et si...?: Les réponses les plus scientifiques aux questions que vous ne vous êtes jamais posées. Flammarion.
Hendrik Willem Van Loon (1922). The story of mankind. Boni and Liveright.

J'ai attrapé le bison de Higgs

Sun, 03 Apr 2016 00:00:00 +0000

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du dont rencontre un succès mérité. Il vient de publier son premier livre de vulgarisation intitulé “Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?” dont j’ai immédiatement attrapé un exemplaire. Ou le contraire car j’ai été contaminé par cet excellent bouquin au point d’en lire les 172 pages d’une traite.

La variété des sujets abordés au cours des 20 chapitres peut surprendre (mais pas moi ;-) ) : maths, évolution, astronomie, physique, et même psychologie. Le format est assez proche du blog, chaque chapitre portant la date de sa rédaction. La trame du livre est définie par ses conversations avec ses jeunes filles et leurs questions aussi enfantines que profondes, relatées en bleu en introduction de chaque chapitre. David expose les réponses de la science avec un réel talent de vulgarisateur, en tenant (presque) sa promesse de l’avant-propos : “Nul besoin d’avoir fait de longues études scientifiques pour comprendre le contenu de ce livre. Vous avez une idée de ce qu’est un atome ? Un gène ? Une probabilité ? Vous en savez bien assez !”

J’ai particulièrement apprécié son approche de la recherche en maths. Comment expliquer à des néophytes, enfants ou pas, ce que peut bien encore faire un chercheur en mathématiques ? En montrant par exemple que des problèmes tout simples comme la ou ne sont toujours pas démontrés ni infirmés par des contre-exemples. A travers de tels exemples, David expose l’essentiel de la démarche scientifique : la curiosité, l’expérience, les doutes, les pièges parfois, les conséquences dans la vie quotidienne et dans notre conception du monde.

“Mais qui a attrapé le bison de Higgs” est un excellent livre de vulgarisation, mais il n’est probablement pas destiné aux enfants, ou alors aux enfants très curieux. Je le conseillerais plutôt aux parents ayant des enfants curieux, ou à des ados ou adultes curieux préférant le papier au blog ou à la chaîne vidéo. En passant, le design graphique du livre est très réussi, avec des illustrations en bleu et noir dues à , de , la branche dessinée du Café, un très bel exemple de collaboration, bravo !

Pour ma part j’ai appris quelques choses comme l’expérience de montrant que l’ajout d’une offre absurde peut changer radicalement notre perception de la valeur d’un produit ou service. Ou l’existence du qui a montré la meilleure stratégie au . Ou aussi que l’hypothèse du a été initialement proposée pour justifier que la masse des bosons W et Z ne soit pas nulle, alors qu’elle aurait du l’être selon la . Oui bon, le dernier chapitre qui donne le titre au livre n’est pas le plus simple, mais il permet de terminer l’ouvrage sur une ouverture : il y a encore de l’incertitude et des choses à découvrir en sciences. Ca laisse augurer encore de nombreux articles de blog, de vidéos et de livres de vulgarisation. Continue David !

Référence : David Louapre (2016). Mais qui a attrapé le bison de Higgs ?: et autres questions que vous n'avez jamais osé poser à haute voix.... Flammarion.

Interstellar

Sat, 29 Nov 2014 00:00:00 +0000

Je suis ressorti mitigé de la séance d’ . C’est un beau spectacle, on ne s’ennuie pas, on en a pour son argent, rien à dire. C’est un film de science-fiction, donc il peut y avoir plus de fiction que de science, ce n’est pas ce qui m’a dérangé outre mesure.

Ce qui m’a déçu, c’est le peu d’attention apporté à la partie “science”. C’est peut-être un détail pour vous, mais pour moi ça veut dire beaucoup : quant on chasse un drone solaire parce que “ses panneaux solaires peuvent fournir de l’énergie à toute une ferme”, il faut que le drone ait plus d'1m² de cellules, sinon même avec un rendement de 100%, il ne collectera que 1000 watts, pas un rayon de plus. Et quand un vaisseau spatial a besoin d’une énorme fusée genre Saturn-V pour quitter la Terre, il ne peut pas ensuite se poser et redécoller de 2 planètes sans me faire mal à la physique. Et lorsqu’une vague énorme approche, le creux de la vague n’est ni plat ni calme: l’eau reflue vers la vague et cette dernière déferle si la profondeur est insuffisante. Ce genre de faute me choque autant qu’un “faux raccord” où la robe de l’héroïne passerait instantanément du vert pomme au rose bonbon : ça relève d’un manque d’attention.

C’est d’autant plus dommage que d’autres scènes du film sont très bien documentées. Comme l’ont noté beaucoup de critiques, la visualisation du trou noir est l’une des plus réalistes dont on dispose actuellement. Elaborée avec la collaboration de elle montre le disque d’accrétion de matière orbitant autour du trou à une vitesse telle qu’elle est chauffée à blanc et devient lumineuse. L’effet de lentille gravitationnelle du trou permet de voir la partie du disque d’accrétion qui se trouve derrière le trou autour de celui-ci. Vivement Interstellar 2 avec Effet Doppler et jets relativistes !

Voilà d’ailleurs un autre aspect qui m’a dérangé dans Interstellar : j’ai eu l’impression d’assister aux 4 premiers épisodes d’une série tant les sujets abordés étaient différents et séquencés:

la survie sur une planète en ruine (mais où il y a toujours du pétrole pour les pick-ups des fermiers et de l’eau pour leur maïs)
le voyage spatial, avec hibernation, trou de ver bien placé et
la survie de l’espèce vs survie de l’individu. Je crois que c’est le thème que j’ai préféré, en définitive.
le voyage temporel. En tant que , j’ai apprécié à sa juste valeur (univers bloc avec )

En fin de compte, il y a juste trop de sujets dans ce film, trop de sujets traités trop superficiellement, ce qui dé-sert le message optimiste que j’ai cru déceler dans “Interstellar” : “vers l’infini et au-delà !”

L'importance de la stupidité dans la recherche scientifique

Wed, 11 Jun 2014 00:00:00 +0000

Pressé par diverses activités, je vous propose cette semaine la traduction d’un article \[1\] qui m’a beaucoup plu et fait réfléchir. D’autant qu’il me semble qu’on peut remplacer “recherche scientifique” par “innovation technologique” sans dénaturer l’idée de fond. Qu’en pensez-vous ?

J’ai récemment revu une ancienne amie pour la première fois depuis de nombreuses années. Nous avions été doctorants en sciences en même temps, quoique dans des domaines différents. Puis elle a laissé tomber, est allée à Harvard à l’Ecole de Droit et est maintenant avocate senior dans une grande organisation environnementale. A un certain moment, la conversation arriva sur la raison pour laquelle elle avait quitté les études doctorales. A mon grand étonnement, elle a dit que ces études la faisaient se sentir stupide. Après quelques années passées à se sentir stupide tous les jours, elle avait décidé de faire quelque chose d’autre.

Je l’avais toujours vue comme l’une des personnes les plus intelligentes que je connaisse, et sa carrière ultérieure soutient ce point de vue. Ce qu’elle a dit m’a dérangé. Je n’arrêtais pas de penser à ce sujet… Soudain le lendemain, ça m’a frappé : la science me fait me sentir stupide aussi. C’est juste que je m’y suis habitué. Tellement habitué qu’en fait, je recherche activement de nouvelles occasions de me sentir stupide. Je ne saurais pas quoi faire sans cette sensation. Je pense même que c’est censé être comme ça. Je m’explique.

Pour la quasi-totalité d’entre nous, l’une des raisons pour lesquelles nous aimions la science au lycée et à l’université est que nous étions bons en science. Cela n’est pas la seule raison, la fascination pour la compréhension du monde physique et un besoin émotionnel de découvrir de nouvelles choses entrent aussi en compte. Mais la science au lycée et à l’université signifie suivre des cours, et bien suivre les cours signifie connaître les bonnes réponses aux tests. Et si vous connaissez ces réponses, vous réussissez et vous sentez intelligent.

C’est tout différent avec un doctorat, dans lequel vous avez à effectuer un travail de recherche. Pour moi, c’était une tâche ardue. Comment pourrais-je formuler les questions qui mèneraient à des découvertes importantes; concevoir et interpréter des expériences dont les conclusions seraient absolument convaincantes, prévoir les difficultés et voir les moyens de les contourner, ou, à défaut, les résoudre quand elles se concrétisent ? Mon projet de doctorat était assez interdisciplinaire et pendant un certain temps, chaque fois que je suis tombé sur un problème, j’ai harcelé les gens de ma faculté qui étaient les experts dans les différentes disciplines qu’il me fallait. Je me souviens du jour où (qui a remporté le prix Nobel de deux ans plus tard) m’a dit qu’il ne savait pas comment résoudre le problème que j’avais dans son domaine. J’étais un étudiant diplômé de troisième année et je pensais que Taube en savait environ 1000 fois plus que moi (estimation prudente). S’il n’avait pas la réponse, personne ne l’avait.

C’est ce qui m’a frappé: personne ne l’avait. C’est pourquoi c’était un problème de recherche. Et puisque c’était mon problème de recherche, c’était à moi de le résoudre. Une fois que j’ai réalisé ce fait, j’ai résolu le problème en quelques jours. (Il n’était pas vraiment très dur, j’ai juste eu à essayer quelques trucs.) La leçon cruciale était que le volume des choses que je ne connaissais pas était non seulement vaste, mais pratiquement infini. Cette prise de conscience, au lieu d’être décourageante, est libératrice. Si notre ignorance est infinie, la seule action possible est de nager dedans du mieux que nous pouvons.

Je voudrais suggérer que nos programmes doctoraux rendent souvent deux mauvais services à nos étudiants. Tout d’abord, je ne pense pas que les élèves soient amenés à comprendre combien il est difficile de faire de la recherche. Et combien il est très, très difficile de faire des recherches importantes. C’est beaucoup plus difficile que de prendre des cours même très exigeants. Ce qui le rend la recherche si difficile est l’immersion dans l’inconnu. Nous ne savons simplement pas ce que nous faisons. Nous ne pouvons pas être sûrs que nous posons la bonne question ou faisons la bonne expérience jusqu’à ce que nous obtenions la réponse ou le résultat. Certes, la science est rendue plus difficile par la concurrence pour les subventions et la publication dans les meilleures revues. Mais en dehors de tout cela, faire de la recherche importante est fondamentalement difficile et tous les changements de ministère, de politiques institutionnelles ou nationales ne permettront pas de réduire sa difficulté intrinsèque.

Deuxièmement, nous n’enseignons pas suffisamment bien à nos étudiants à être productivement stupides, ou autrement dit que si nous ne nous sentons pas stupides cela signifie que nous n’essayons pas assez. Je ne parle pas de la stupidité “relative”, dans laquelle les autres élèves de la classe, en lisant la matière y réfléchissent et réussissent l’examen alors que vous pas. Je ne parle pas non plus de gens brillants que l’ont pourrait trouver à des postes qui ne correspondent pas à leur talents. La science implique de nous confronter à notre stupidité “absolue”. Ce genre de stupidité est un fait existentiel, inhérente à nos efforts pour faire notre chemin dans l’inconnu. Les examens préliminaires et de thèse ont la bonne approche lorsque le comité de la faculté pousse jusqu’à ce que l’étudiant commence à donner de mauvaises réponses ou abandonne en disant “Je ne sais pas”. Le but de l’examen n’est pas de voir si l’étudiant répond juste à toutes les questions. S’il le fait, c’est la faculté qui a échoué à l’examen. Le but est d’identifier les faiblesses de l’élève, en partie pour voir où investir des efforts et en partie pour voir si la connaissance de l’étudiant flanche à un niveau suffisamment élevé pour qu’il soit prêt à prendre un projet de recherche.

La stupidité productive implique d’être ignorant par choix. Nous concentrer sur des questions importantes nous met dans la position inconfortable d’être ignorants. Une des belles choses sur la science est qu’elle nous permet de brasser de l’air, de nous tromper jour après jour, et de nous sentir parfaitement bien tant que nous apprenons quelque chose à chaque fois. Sans doute, cela peut être difficile pour les étudiants habitués à obtenir les bonnes réponses. Sans doute, des niveaux raisonnables de confiance et la résilience émotionnelle aident, mais je pense que l’éducation scientifique pourrait faire plus pour faciliter cette très grande transition: de l’apprentissage ce que d’autres ont découvert une fois à faire vos propres découvertes. Plus nous sommes à l’aise avec notre stupidité, plus nous pataugerons profond dans l’inconnu et plus nous sommes susceptibles de faire de grosses découvertes.

Référence du texte original

\[altmetric doi="10.1242/jcs.033340" float="right"\]Martin A. Schwartz, “ ", Journal of Cell Science 121,1771 doi: 10.1242/jcs.033340

Les impossibles 1

Sun, 02 Feb 2014 00:00:00 +0000

Au moins quatre commentateurs de mon m’ont sorti le même argument: des scientifiques célèbres ont dit au XIXème siècle qu’il était impossible aux avions de voler, donc les scientifiques n’ont pas le droit d’affirmer que quelque chose est impossible, en particulier violer le . Donc le mouvement perpétuel est possible, CQFD.

Ca pose tout de même une question intéressante : qu’est-ce que la science considère comme réellement impossible ? Mais avant de tenter de répondre à cela, j’ai d’abord vérifié …

Qui est le c.. savant qui a dit “Les machines volantes plus lourdes que l’air sont impossibles”?

J’ai un point commun avec Lord Kelvin ! On écrit tous les deux comme des cochons.

Selon les sites que l’on consulte, cette bêtise est parfois attribuée à *, parfois à et très souvent à . Après pas mal de recherches, la plus ancienne trace écrite de cette “citation” que j’ai pu trouver figure dans un bouquin de 1981

\[2\]

, où elle est attribuée à Kelvin. De même, sur , l’auteur indique qu’il n’a pas trouvé de source contemporaine de Kelvin. mentionne une variante fréquente “La réalisation d’une machine volante plus lourde que l’air est impossible”, que Kelvin est censé avoir dit en 1895, sans source vérifiée non plus.

Il existe plusieurs autres citations authentifiées montrant que Kelvin ne croyait effectivement pas à l’aviation **, notamment

Je n’ai pas la moindre molécule de la foi dans la navigation aérienne autre que l’aérostation

gribouillé en 1896 dans sa (ci-contre) qui lui proposait de rejoindre l’Aeronautical Society. Notez la première personne et la référence à (l’absence de) foi : ce n’est clairement pas un énoncé scientifique, et il n’y utilise pas le mot “impossible”.

Un reproduit et à de multiples exemplaires sur le web attribue pourtant cette même citation à Lord Rayleigh, pour lequel je n’ai pas trouvé le moindre indice d’une citation “anti-vol”. Quant à Simon Newcomb, il n’a non plus. Au contraire, il écrit dans un article

\[1\]

en 1901:

Il est probable que le vingtième siècle est destiné à voir les forces naturelles qui nous permettront de voler de continent à continent avec une vitesse excédant largement celle des oiseaux.

Il semblerait donc qu’aucun de ces célèbres scientifiques n’ait dit que les avions étaient impossibles pour des raisons physiques ou théorique. Ils voyaient des animaux voler, et ils sont tous plus lourds que l’air. Leurs enfants jouaient avec des avions en papier et des cerf-volants. Ils connaissaient les vols planés des précurseurs comme . Et comme ils savaient calculer, ils savaient aussi que voler avec les techniques de l’époque était extrêmement difficile, au point de dire peut-être “La réalisation … est impossible”, et de passer pour des idiots quelques années plus tard.

L’échelle des impossibles

Mais il faut aussi être juste : Lord Kelvin a décrit correctement le des températures, qui est une véritable limite physique absolue. Ce n’est pas une “loi de Kelvin” ou un , c’est juste la conséquence de la compréhension de ce qu’est la température : une mesure de l’ des molécules. Et quand elles ne bougent plus, cette agitation est nulle et la température ne peut pas être plus basse. La conséquence est qu’il est impossible que quelque chose soit plus froid que 0 .

Cette impossibilité est une véritable impossibilité physique, alors que l’impossibilité (supposée) de construire des avions en 1895 était une impossibilité technique. Il faut bien distinguer les deux. Et à la réflexion, je vois plusieurs autres “niveaux d’impossibilité” entre le “c’est pas possible” du fonctionnaire derrière son guichet et démonstration d’énoncés s, comme l’ dans la . Je commence par ça :

Les impossibilités mathématiques et logiques

Les théorèmes mathématiques prouvent l’impossibilité de toutes sortes de choses : il est de trouver deux nombres entiers a et b tels que a/b = π, que même si ça a l’air juste sur votre calculatrice, de diviser un angle en trois angles égaux avec une règle et un compas

\[4\]

etc.

La solidité des s des théorèmes repose sur celle de deux éléments : les et la . Ces deux piliers des mathématiques ont été complètement reconstruits lors de la révolution de la du début du XXème siècle, vulgarisée notamment dans la BD .

A cette époque, les logiciens ont formalisé mathématiquement leur propre langage. Grâce aux , une démonstration peut s’écrire comme une grosse formule que l’on peut évaluer sans risque de commettre des erreurs liées au langage humain. Voici par exemple une partie de la démonstration formelle que 1 + 1 = 2, datant de 1910

\[3\]

Démonstration formelle que 1+1=2 , "Principia Mathematica"(1910)

\[3\]

Aujourd’hui, une partie des théorèmes les plus importants des mathématiques ont été formalisés ainsi, et leurs démonstrations vérifiées, souvent à l’aide de logiciels “ ”

\[5\]

Encore faut-il que les axiomes sur lesquels tout ceci est construit soient eux aussi solides. Et là, les mathématiciens ont eu une énorme surprise en 1931 lorsque Kurt Gödel démontra que, quels que soient les axiomes choisis , il existe toujours des énoncés “ s” qu’il est de démontrer. Le cas le plus typique est celui des propositions se référant aux ‘axiomes eux-mêmes comme “cette proposition ne peut pas être démontrée avec les axiomes X”.

Le théorème d’incomplétude de Gödel démontre que cette proposition ne peut être ni vérifiée, ni infirmée à partir des axiomes X. On peut alors éventuellement ajouter quelques axiomes pour former un système d’axiomes W dans lequel la proposition peut être prouvée, mais alors il existe d’autres énoncés indémontrables dans W …

Par exemple, le n’est pas démontrable avec les datant de 1889, mais l’est avec ceux de la (ZF ou ZFC) utilisés actuellement comme axiomes des mathématiques. Cependant, il est de démontrer l’ dans ZF.

Pour en savoir plus sur le théorème de Gödel et ses extraordinaires implications, je vous conseille cet .

Et comme cet article est en train de me prendre un temps fou et qu’il est déjà assez long, je vous donne rendez-vous très bientôt pour une suite consacrée aux impossibilités physiques et techniques.

Notes:

* Newcomb est le vrai découvreur de la Loi de Benford

** d’autres citations de Kelvin montrent qu’il admirait Tesla et croyait à l’ether.

Références

Simon Newcomb “ ” McClure’s Magazine, 17, September 1901, pp. 432-435 \[[pdf](http://www.unz.org/Pub/McClures-1901sep-00432)\]
Chris Morgan (1981). Facts and fallacies: a book of definitive mistakes and misguided predictions. St. Martin's Press.
Alfred North Whitehead, Bertrand Russell (1910). Principia mathematica. University Press. p. 379 *54.43 :
Ian Stewart, “ ”, 2000, Pour la Science, No 268, pp. 92–93
J.-P. Delahaye, “ ”, 2011, Pour La Science, No. 402, p. 90, 2011 \[[texte sur interstices](https://interstices.info/jcms/int_63417/du-reve-a-la-realite-des-preuves)\]

La science est la croyance en l'ignorance des experts

Wed, 18 Dec 2013 00:00:00 +0000

Intrigué par la citation de “Science is the belief in the ignorance of experts”, j’ai découvert qu’il l’a prononcée en 1966 dans un discours intitulé “ ” au congrès de la \[1\], que je n’ai pas trouvé en français.

Je vous offre donc ma traduction de ce texte comme Conte de Noël scientifique. A part le machisme courant à l’époque, il pourrait toujours susciter ou réveiller les vocations de profs de science. Mais surtout, il partage une vision de la science qui n’a pas pris une ride. Les titres de paragraphes sont de moi et les phrases en gras sont celles que j’ai particulièrement appréciées.

Bonne lecture, Bonnes Fêtes à tous, et à l’année prochaine!

Introduction

Je remercie M. DeRose de m’avoir invité parmi vous, enseignants de sciences. Je suis aussi un enseignant de sciences. Je n’ai d’expérience que dans l’enseignement de la physique à l’université, et le résultat de cette expérience est que je sais que je ne sais pas enseigner.

Je suis sur que vous aussi - véritables enseignants travaillant au plus bas niveau de cette hiérarchie d’enseignants, formateurs d’enseignants, experts en programmes scolaires - vous aussi j’en suis sur ne savez pas comment faire, sinon vous ne vous fatigueriez pas à venir à ce congrès.

Je n’ai pas choisi le sujet “Qu’est-ce que la science”. Le sujet est de M. DeRose. Mais je voudrais dire que je crois que “Qu’est-ce que la science” n’est pas du tout équivalent à “Comment enseigner la science”, et j’attire votre attention là dessus pour deux raisons. La première est que la manière dont je me prépare à donner ce discours pourrait donner l’impression que j’essaie de vous dire comment enseigner la science. Ce n’est absolument pas le cas, parce que je ne sais rien à propos des jeunes enfants. J’en ai un, donc je sais que je ne sais pas. L’autre est que je crois que la plupart d’entre vous (parce qu’il y a tant de présentations, tant d’articles et tant d’experts du domaine) ont une sorte de sentiment de manque de confiance en soi. D’une certaine façon on vous donne toujours des cours sur pourquoi les choses ne vont pas bien et comment vous devriez apprendre à enseigner mieux. Je ne vais pas vous réprimander sur le mauvais travail que vous faites et vous indiquer comment vous pouvez vous améliorer. Ce n’est pas mon intention.

En fait, nous avons de très bons étudiants qui arrivent à Caltech, et nous trouvons qu’ils sont de mieux en mieux année après année. De quoi ça vient, je n’en sais rien. Je me demande si vous le savez. Je ne veux pas interférer avec ce système : il est très bon.

Il y a juste deux jours nous avions une conférence dans laquelle nous avons décidé que nous n’avions plus besoin de donner un cours de mécanique quantique élémentaire au niveau master (“graduate school”). Quand j’étais étudiant, il n’y avait pas de cours de mécanique quantique tout court à ce niveau, c’était un sujet considéré comme trop difficile. Quand j’ai commencé à donner un tel cours, nous en avons eu un. Maintenant nous l’enseignons au niveau bachelor (“undergraduate”) Et nous découvrons actuellement que nous n’avons plus besoin de le donner aux gradués venant d’autres écoles. Pourquoi cette poussée vers le bas ? Parce que nous sommes capables de donner un meilleur enseignement à l’université, et parce que les étudiants qui y arrivent ont une meilleure formation .

Science et Philosophie

Qu’est-ce que la science ? Bien sur vous le savez tous, puisque vous l’enseignez. C’est évident. Que puis-je dire de plus ? Et si vous ne savez pas, chaque édition pour enseignant de n’importe quel manuel de cours vous fournira une discussion complète du sujet. On y trouve des sortes de distillations distordues et édulcorées de mélanges de mots de datant de quelques siècles, supposés être alors la profonde philosophie de la science. Mais , l’un des plus grands scientifiques expérimentateurs de l’époque qui faisait vraiment quelque chose, a dit que ce que Bacon considérait comme la science était la science d’un . Il

\[Bacon\]

parlait de faire des observations, mais omettait le facteur vital du jugement sur ce qu’il faut observer et à quoi faire attention.

Et donc ce qu’est la science n’est pas ce qu’en ont dit les philosophes, et certainement pas ce que les manuels de cours en disent. Ce qu’elle est est un problème que je me suis assigné après avoir accepté de donner cette conférence.

Après quelques temps je me suis rappelé :

Un mille-pattes était heureux, Jusqu’à ce qu’un crapaud lui dit: “Dis, quel pas vient après l’autre?” Ce qui monta ses doutes jusqu’au point Qu’il tomba distrait dans le fossé Ne sachant plus comment marcher.

Toute ma vie j’ai fait de la science et su ce qu’elle était, mais maintenant que je suis venu vous dire quel pas vient après l’autre, j’en suis incapable. Plus grave encore, l’analogie avec le poème m’inquiète tant que lorsque je rentrerai chez moi, je ne serai plus capable de la moindre recherche.

De nombreux journalistes ont tenté d’obtenir un résumé de cette présentation, mais comme je ne l’ai préparée que récemment c’était impossible. Mais je peux maintenant en voir se précipiter à l’extérieur pour écrire de gros titres du genre “Le Professeur a qualifié le Président de la NSTA de crapaud.”

Dans ces circonstances, vu la difficulté du sujet et mon aversion pour les exposés philosophiques, je vais présenter ceci d’une manière très inhabituelle. je vais juste vous dire comment j’ai appris ce qu’est la science.

Comment j’ai appris ce qu’est la science

C’est un peu enfantin. Je l’ai appris quand j’étais un enfant. Je l’avais dans le sang depuis le début. Et je voudrais vous dire comment je l’ai attrapé. On dirait que j’essaie de vous dire comment enseigner la science, mais ce n’est pas mon intention. Je vais vous dire ce qu’est la science en vous disant comment j’ai appris ce qu’est la science.

Mon père me l’a dit. Quand ma mère me portait, à ce qu’on m’a dit car je ne me rappelle pas de la conversation, mon père a dit “si c’est un garçon, il sera un scientifique.” Comment l’a-t-il fait ? Il ne m’a jamais dit que je devrais devenir un scientifique. Il n’était pas un scientifique, il était un businessman, responsable des ventes dans une compagnie d’uniformes, mais il lisait sur la science et aimait ça.

Quand j’étais très jeune, la première histoire dont je me souvienne, quand je mangeais encore dans un siège surélevé, mon père jouait avec moi après le dîner.

Il avait amené un tas de vieux carreaux de sol de salle de bains de je ne sais où à Long Island. On les disposait sur la tranche, l’un à côté de l’autre, et j’avais le droit de faire tomber celui à une extrémité et de regarder tous les dominos tomber. Jusqu’ici ça va.

Puis, le jeu s’est compliqué. Il y avait des carreaux de différentes couleurs. Je devais en mettre un blanc, deux bleus, un blanc, deux bleus, et encore un blanc et puis deux bleus, et si je voulais mettre encore un bleu, je devais en mettre quand même un blanc avant. Vous reconnaissez l’habituelle intelligence insidieuse : d’abord leur faire plaisir en jouant, et puis injecter lentement du matériel éducatif.

Alors ma mère, qui est une femme beaucoup plus sensible, commença à réaliser l’insidiosité de ses efforts et dit “Mel s’il te plaît, laisse ce pauvre enfant poser un carreau bleu s’il en a envie.” Mon père dit “Non, je veux qu’il fasse attention aux motifs (“patterns”). C’est la seule chose que je peux faire en mathématiques à ce stade précoce.” Si je donnais une conférence sur " Qu’est-ce que les mathématiques" je vous aurais déjà répondu : les mathématiques, c’est la recherche de motifs, de modèles.

Les mathématiques

J’aimerais vous apporter une autre preuve que les mathématiques ne sont que des modèles. Quand j’étais à Cornell, j’étais absolument fasciné par le corps estudiantin qui, me semblait il, était une sorte de dilution de quelques personnes sensées dans une grande masse muette d’étudiants en etc qui incluait beaucoup de filles. J’avais l’habitude de m’asseoir à la cafétéria avec ces étudiant(e)s et en mangeant, j’essayais d’intercepter leurs conversations pour voir si un mot intelligent en sortait. Vous pouvez imaginer ma surprise lorsque je découvris cette chose qui me semble énorme.

J’écoutais une conversation entre deux filles, et l’une expliquait que si vous voulez faire une ligne droite, voyez-vous, vous vous déplacez d’un certain nombre de carreaux vers la droite pour chaque ligne de carreaux que vous traversez, ou autrement dit, si vous répétez le même déplacement vers la droite pour chaque ligne vers le haut, vous faites une ligne droite. Un grand principe de géométrie analytique ! J’était stupéfait. Je n’avais pas réalisé que l’esprit féminin était capable de comprendre la géométrie analytique.*

) Application de la géométrie analytique

Elle continua en disant “Suppose que tu as une autre ligne venant d’une autre direction et que tu cherches où elles vont se croiser. Suppose qu’une ligne va 2 à droite pour 1 en haut, et que l’autre va 3 à droite pour 1 en haut et qu’elles commencent à 20 lignes d’écart.” etc. J’étais époustouflé. Elle arriva à dire où l’intersection se produisait. Et puis je compris qu’elle expliquait à l’autre comment tricoter des bas “ ”.

J’en ai tiré une leçon : l’esprit féminin est capable de comprendre la géométrie analytique. Les gens qui ont insisté depuis des années, en dépit de toutes les preuves évidentes du contraire, que les hommes et les femmes sont également capables de pensée rationnelle on peut-être marqué un point. La difficulté est peut-être que nous n’avons jamais encore trouvé un moyen de communiquer avec l’esprit féminin. Mais si c’est fait correctement, on pourrait en tirer quelque chose…

Je vais maintenant continuer avec ma propre expérience comme débutant en mathématiques. Une autre chose que mon père m’a dit, et je ne peux que difficilement l’expliquer parce que c’était plus une émotion que des paroles, était que le rapport entre la circonférence et le diamètre de tous les cercles était toujours le même, quel que soit la taille. Ca ne me semblait pas trop étonnant, mais ce rapport aveit de merveilleuses propriétés. C’était un nombre merveilleux, un nombre profond : Pi. Il y avait un mystère que je ne comprenais pas totalement autour de ce nombre, mais c’était quelque chose de grand, et le résultat fut que j’ai cherché Pi partout.

Quad j’ai appris plus tard à l’école comment écrire une fraction sous forme décimale et que j’ai écrit 3 1/8 = 3.125, j’ai cru reconnaître un ami et écrivis que c’était égal P, le rapport entre la circonférence et le diamètre d’un cercle. L’instituteur le corrigea en 3.1416.

J’illustre ceci pour montrer une influence. L’idée qu’il y a un mystère, une merveille à propos de ce nombre était important pour moi, pas la valeur du nombre. Beaucoup plus tard, alors que je faisais des expériences au laboratoire, je veux dire mon labo à la maison, bricolant un peu … non excusez-moi : je ne faisait pas d’expériences, je n’en ai jamais fait, je n’ai fait que bricoler. Progressivement dans des livres et manuels j’ai commencé à découvrir qu’il existait des formules applicables à l’électricité pour relier la résistance au courant, etc. Un jour, en regardant les formules d’un bouquin quelconque, j’ai découvert la formule de la fréquence de résonance d’un qui est $f=1/(2\pi.\sqrt{LC})$, où L est l’inductance et C la capacité … du cercle ? Vous riez, mais j’étais très sérieux. Pi concernait les cercles, et voilà pi qui sort d’un circuit électrique. Où était le cercle ? Est-ce que vous qui avez ri savez d’où ça vient ?

Je dois aimer ça. Je dois le rechercher. Je dois y penser. Et puis j’ai réalisé que les bobines sont faites de cercles. Et quelques mois plus tard, j’ai trouvé un autre livre qui donnait l’induction de bobines carrées, et pi était dans ces formules. J’y ai réfléchi à nouveau et réalisé que le pi ne venait pas des bobines circulaires. je le comprends mieux aujourd’hui, mais dans mon cœur je ne sais toujours pas où est le cercle, d’où vient ce pi.

Les choses et leur nom

Quant j’étais encore assez jeune, je ne sais plus exactement à quel âge, j’avais une balle dans un chariot et j’ai remarqué quelque chose. J’ai couru vers mon père en disant “Quand je tire le chariot, la balle roule vers l’arrière et quand je cours et que je m’arrête, la balle roule vers l’avant. Pourquoi ?”

Comment répondriez-vous ?

Il a dit “Ça, personne ne le sait.” Il a dit “C’est pourtant très général, ça arrive tout le temps à n’importe quoi : tout ce qui bouge tend à continuer à bouger, et ce qui est immobile tend à le rester. Si tu regardes de près, tu verras que la balle ne roule pas vers l’arrière du wagon quand tu commences à le déplacer. Elle avance aussi un peu, mais pas aussi vite que le wagon. L’arrière du wagon rattrape la balle qui avait de la peine à commencer à bouger. Ca s’appelle , ce principe.” Je me suis évidemment dépêché de vérifier et c’était vrai : la balle ne reculait pas. Il avait mis une différence très claire entre ce que nous savons et comment nous l’appelons.

A propos de cette relation entre les choses et leur nom, je voudrais vous raconter une autre histoire. Nous avions l’habitude l’aller aux pour les vacances. A New-York, on va aux montagnes Catskill pour les vacances. Les pauvres maris devaient travailler la semaine, mais ils se dépêchaient de revenir le weekend pour rester avec leurs familles. Ces weekends, mon père m’emmenait marcher dans les bois. On allait souvent marcher, et tout apprendre sur la nature en même temps. Mais d’autres enfants, des amis à moi voulaient aussi venir et demandaient à mon père de les emmener. Il ne voulait pas, disant que j’étais plus avancé. Je n’essaie pas de vous dire comment enseigner, parce que mon père le faisait avec une classe d’un seul élève; s’il en avait eu plus d’un, il en aurait été incapable.

Donc nous allions tout seuls dans les bois. Mais les mères étaient très puissantes à l’époque, comme aujourd’hui, et elles ont convaincu les autres pères d’emmener leurs propres fils marcher dans les bois. Alors tout les pères emmenèrent tous les garçons dans les bois un dimanche après-midi. Le jour suivant, lundi, nous jouions ensemble et un garçon m’a demandé " Tu vois l’oiseau sur le tronc là bas ? Quel est son nom?" J’ai dit : “J’en ai pas la moindre idée” Il a dit : “C’est une . Ton père ne t’apprends pas grand chose en sciences.”

J’ai souri intérieurement parce que mon père m’avait déjà enseigné que le nom ne dit rien de l’oiseau. Il m’avait dit “Tu as vu cet oiseau : en anglais on l’appelle **, mais en allemand on l’appelle Halsenflügel, et les chinois l’appellent , et même si tu connais tous ces noms, tu ne connais toujours rien de l’oiseau, tu ne sais que quelque chose sur les hommes, comment ils appellent l’oiseau. En fait cette grive chante, apprend à voler à ses jeunes, et pendant l’été elle vole si loin à travers tout le pays, et personne ne sait comment elle trouve son chemin” et ainsi de suite. Il y a une différence entre le nom d’une chose et ce qui se passe.

Le résultat de ceci est que je ne peux pas me rappeler le nom de quiconque, et quand des gens discutent de physique avec moi ils sont souvent exaspérés quand ils me parlent de “l’ ” et que je demande “quel est cet effet?” parce que je ne peux pas me rappeler du nom.

Je voudrais dire un mot ou deux, si je peux interrompre ma petite histoire, sur les mots et définitions, parce qu’il est nécessaire d’apprendre les mots.

Ce n’est pas la science. Mais ça ne veut pas dire que, juste parce que ce n’est pas de la science, nous ne devons pas enseigner les mots. Nous ne parlons pas de ce que nous devons enseigner, nous parlons de ce qu’est la science. Ce n’est pas de la science de savoir comment convertir des degrés Centigrade en Fahrenheit. C’est nécessaire, mais ce n’est pas exactement de la science. Dans le même genre, si vous discutiez de ce qu’est l’art, vous ne diriez pas que l’art c’est de savoir qu’un crayon 3-B est plus doux qu’un crayon 2-H. Il y a une différence. Ça ne veut pas dire qu’un prof d’art ne doit pas l’enseigner, où qu’un artiste sera à l’aise s’il ne connaît pas ça. En fait vous pouvez découvrir ça en une minute en faisant des essais, mais c’est une approche scientifique que les profs d’art ne penseront peut-être pas à expliquer.

Afin de pouvoir nous parler, nous devons avoir des mots et c’est bien ainsi. C’est une bonne idée d’essayer de voir la différence, et c’est une bonne idée de savoir quand nous enseignons des outils de la science comme des mots, et quand nous enseignons la science elle-même.

Qu’est-ce qui le fait bouger ?

Pour rendre ce point encore plus clair, je vais critiquer défavorablement certains livres de science, ce qui n’est pas très juste car avec un peu d’ingéniosité je peux aussi trouver des aspects défavorables aux autres. Il y a un manuel de science qui, à la première leçon du niveau primaire commence de manière malheureuse à enseigner la science parce qu’il part d’une fausse idée de ce qu’est la science. On y trouve le dessin d’un chien, un chien jouet mécanique, et une main près du remontoir, puis le chien bouge. Sous le dernier dessin il est écrit “Qu’est-ce qui le fait bouger ?”. Puis il y a l’image d’un vrai chien avec la légende “Qu’est-ce qui le fait bouger ?”, puis l’image d’une moto avec la question “Qu’est-ce qui le fait bouger ?” et ainsi de suite.

Qu’est-ce qui le fait bouger ?

Au début j’ai pensé qu’ils se préparaient à dire ce que concerne la science : la physique, la biologie, la chimie, mais ce n’était pas ça. La réponse était dans l’édition de l’enseignant et la réponse qu’il fallait apprendre était “L’énergie le fait bouger.”

Seulement, l’énergie est un concept très subtil. Il est très très difficile de le comprendre correctement. Ce que je veux dire, c’est qu’il n’est pas facile de comprendre l’énergie assez bien pour l’utiliser correctement, de manière à pouvoir déduire quelque chose correctement en utilisant l’énergie. C’est après l’école primaire. Ca serait tout aussi bien de dire “Dieu l’a fait bouger” ou “l’esprit le fait bouger” ou “la déplaçabilité (movability) le fait bouger”. En fait on peut tout aussi bien dire “L’énergie l’a arrêté”.

Voyez ça ainsi : ce n’est que la définition de l’énergie, elle doit être inversée. On peut dire que quand quelque chose bouge il possède de l’énergie, mais pas que c’est l’énergie qui le fait bouger. Il y a une subtile différence. C’est la même qu’à propos de l’inertie.

Peut-être que je peux rendre cette différence plus claire ainsi : quand vous demandez à un enfant ce qui fait bouger le jouet, vous devriez penser à ce qu’un humain normal répondrait. La réponse est que vous avez remonté le ressort : il essaie de se dérouler en entraînant des engrenages.

Quelle bonne manière de commencer un cours de science. Démontez le jouet, voyez comment il fonctionne. Voyez la subtilité des engrenages, voyez les cliquets. Apprenez quelque chose du jouet, comment il est assemblé, l’ingéniosité des gens qui ont conçu les cliquets et les autres pièces. C’est bien. La question est bonne. La réponse est un peu maladroite parce que ce qu’ils essayaient de faire était d’enseigner une définition de l’énergie, mais au moins quelque chose est appris.

Supposez qu’un élève dise “Je ne pense pas que l’énergie le fasse bouger”. Où va la discussion depuis là?

Pédagogie

J’ai finalement découvert un test permettant de savoir si vous avez enseigné une idée ou juste enseigné une définition.

Le test fonctionne comme ça. Vous dites “Sans utiliser le mot que vous venez d’apprendre, essayer de reformuler ce que vous venez d’apprendre avec vos propres mots.” Sans utiliser le mot “énergie”, dites moi ce que vous savez du mouvement du chien. Si vous ne pouvez pas, vous n’avez rien appris sur la science. Ca peut être assez. Peut-être que vous ne voulez pas enseigner quelque chose sur la science tout de suite. Vous devez enseigner des définitions. Mais pour la toute première leçon, est-ce que ça ne pourrait pas être destructeur ?

Je trouve que pour la leçon numéro un, apprendre une formule mystique pour répondre aux questions est très mauvais. Le livre en a d’autres : “La gravité le fait tomber.”, “Les semelles de vos chaussures s’usent à cause du frottement”. Les chaussures s’usent parce les petites aspérités du trottoir se plantent dans les semelles et en arrachent de petits morceaux. De dire seulement que c’est à cause du frottement est regrettable, parce que ce n’est pas de la science.

Mon père ne s’est que peu occupé de l’énergie et n’a utilisé le terme qu’après que j’aie une petite idée là dessus. Je sais ce qu’il aurait dit, parce qu’il a fait essentiellement la même chose, quoique pas avec le même exemple du jouet. Il aurait dit “il bouge parce que le soleil brille” s’il avait voulu donner la même leçon.

J’aurais dit “Non. Qu’est-ce que ça à a voir avec le soleil qui brille ? Il bouge parce que j’ai remonté le ressort.” - “Et mon ami, pourquoi est-tu capable de remonter le ressort ?” - “Je mange.” - “Et que manges tu, mon ami ?” - “Je mange des plantes.” - “Et comment poussent-elles ?” - “Elles poussent parce que le soleil brille.”

Et c’est la même chose pour le vrai chien.

Et pour l’essence ? Energie du soleil accumulée, capturée par les plantes et préservée dans le sol. Les autres exemples finissent tous avec le soleil. Et ainsi, la même idée que celle que notre manuel voulait introduire est formulée d’une manière très intéressante.

Toutes les choses que nous voyons bouger bougent parce que le soleil brille. Ca explique la relation d’une source d’énergie à l’autre, et ça ne peut pas être nié par un enfant. S’il dit “je ne crois pas que ça peut être du au soleil qui brille”, vous pouvez commencer une discussion. Donc il y a une différence.

C’est juste un exemple de la différence entre les définitions, qui sont nécessaires, et la science. Ma seule objection dans ce cas particulier est que c’était à la première leçon. Ca doit certainement venir plus tard, de dire ce qu’est l’énergie, mais pas après une question aussi simple que “qu’est-ce qui fait bouger le chien ?”. Il faut donner une réponse d’enfant à un enfant : “ouvrons-le, et examinons ça.”

Éloge de l’observation

Pendant ces ballades dans les bois, j’ai appris plein de choses. Sur les oiseaux par exemple, j’ai déjà mentionné les migrations, mais je vais vous donner un autre exemple à propos des oiseaux de la forêt. Au lieu de les nommer, mon père m’a dit une fois “Regarde, tu vois comme cet oiseau picote dans ses plumes ? Il picote beaucoup ses plumes, Pourquoi penses-tu qu’il fait ça ?”

J’ai pensé que c’était parce que les plumes étaient froissées, et qu’il essayait de les lisser. Mon père “D’accord, quand, ou comment ses plumes se seraient froissées ?” “Quand il vole. Quand il marche c’est bon, mais quand il vole ça froisse ses plumes.” Alors il me dit “Alors dans ce cas, il devrait picoter plus ses plumes juste après un atterrissage qu’après qu’il les ait lissées et marché au sol un moment. Ok, observons.”

Alors on a regardé, observé, et il est apparu que l’oiseau picorait ses plumes tout autant et tout aussi souvent, indépendamment du temps passé au sol, et pas seulement juste après un vol.

Donc mon idée était fausse, et je n’arrivais pas à trouver la bonne raison. Mon père me l’a révélée. C’est que les oiseaux ont des poux. Les plumes produisent de petits flocons, dit mon père, et les poux les mangent. Et aux articulations des pattes de ces poux, il y a un peu de graisse qui est sécrétée, et il y a une larve d’acarien qui se nourrit de cette graisse. Mais cette graisse est si nutritive que la larve ne peut pas la digérer complètement, alors le liquide qu’elle rejette contient trop de sucre, et dans ce sucre peut vivre un microbe qui … etc.

Les faits ne sont pas justes, mais l’idée est correcte. D’abord j’ai appris sur le parasitisme, une (bête) sur une autre, sur une autre, sur une autre. Et puis il continua en disant que partout dans le monde où il y a une source de quelque chose qui peut être mangé pour que la vie continue, des espèces vivantes trouvent une manière d’utiliser cette source, et que chaque petite goutte est mangée par quelque chose.

L’important dans ceci est que le résultat de l’observation, même si j’étais incapable d’arriver à la conclusion ultime, était une fantastique pièce d’or, avec de merveilleux résultats. C’était merveilleux.

Supposez qu’il m’ait dit d’observer, de faire une liste, de regarder et d’écrire, et quand j’aurais écrit la liste, de la ranger avec 130 autres listes dans un carnet de notes. J’aurais appris que l’observation est pénible, et qu’il n’en sort pas grand chose.

Je crois qu’il est très important, en tout cas ça l’a été pour moi, que si vous vous enseignez à faire des observations, vous devez montrer que quelque chose de merveilleux peut en résulter. J’ai appris à ce moment là ce qu’était la science : c’était de la patience. Si vous regardiez, observiez et faisiez attention, vous receviez une belle récompense, mais pas à tous les coups. Quand je suis devenu plus adulte, la conséquence a été que j’ai travaillé sur des problèmes péniblement, heure après heure pendant des années, parfois moins longtemps, avec beaucoup d’échecs, beaucoup de choses jetées dans la corbeille, mais une fois de temps en temps il y avait l’or d’une nouvelle compréhension que j’ai appris à espérer alors que j’étais enfant, le résultat de l’observation. Parce que je n’avais pas appris que l’observation n’avait pas de valeur.

En passant, nous avons appris d’autres choses dans la forêt. Pendant nos excursions nous voyions les choses habituelles et discutions sur beaucoup de choses : sur le combat des arbres pour la lumière, comment ils poussent le plus haut possible, et comment ils résolvent le problème de faire monter l’eau à plus de 10 ou 12 mètres, sur les petites plantes plantes sur le sol qui capturent les petits rayons de lumière qui traversent toute la végétation, et ainsi de suite.

Un jour, après que nous ayons vu tout ceci, mon père m’emmena encore dans les bois et dit “pendant tout ce temps où nous avons observé la forêt, nous n’avons vu que la moitié de ce qui s’y passe, exactement la moitié.” J’ai dit “Que veux-tu dire ?” Il a dit : “Nous avons regardé comment toutes ces choses poussent, croissent, mais pour chaque parcelle de croissance il doit y avoir la même quantité de décroissance, sinon les matières seraient consommées pour toujours : les arbres morts resteraient pour toujours au sol après avoir tout absorbé de l’air et du sol, et ça ne retournerait pas dans le sol ou l’air, donc rien d’autre ne pourrait pousser ici car il n’y aurait plus de matière disponible. Pour chaque parcelle de croissance, il doit y avoir exactement la même quantité de décroissance.

Alors suivirent beaucoup de ballades dans les bois au cours desquelles nous avons cassé de vieilles souches, vu pousser des mousses et des champignons. Il ne pouvait pas me montrer les bactéries, mais nous avons vu l’effet de la pourriture etc. J’ai vu la forêt comme un processus continu de transformation des matières.

Il y eut beaucoup de choses similaires, de descriptions faites d’étrange manières. Il commençait souvent à parler de certains sujets ainsi : “Suppose qu’un Martien atterrisse et regarde le monde”. Par exemple, quand je jouais au train électrique, il me racontait qu’il y avait une grande roue mue par l’eau, branchée par des fils de cuivre qui partent dans toutes les directions, et puis qu’il y a de petites roues, et que toutes ces petites roues tournent quand la grande roue tourne. Le lien entre elles n’est que de cuivre et du fer, rien d’autre, aucune pièce mobile. Tu tournes la grande roue là, et toutes les petites roues tournent aussi, partout, et ton train est l’une d’elles. C’était un monde merveilleux que mon père me décrivait.

Vous pourriez vous demander ce qu’il en a tiré. Je suis allé au MIT. Je suis allé à Princeton. Je suis rentré à la maison et il m’a dit “Maintenant tu as une éducation scientifique. J’ai toujours voulu savoir quelque chose que je n’ai jamais compris et, mon fils, j’aimerais que tu me l’expliques.” J’ai dit oui. Il a dit “Je sais qu’ils disent que la lumière est émise par un atome quand il passe d’un état à l’autre, d’un état excité à un état de plus basse énergie.” J’ai dit “C’est juste.” “Et la lumière est une sorte de particule, un je crois.” “Oui” “Donc si le photon sort d’un atome quand il passe de l’état excité à l’état plus bas, le photon doit avoir été dans l’atome excité.” J’ai dit “En fait, non.” Il a dit “Comment peux tu imaginer une particule, un photon sortant de l’atome sans avoir été dedans à l’état excité ?” J’y ai pensé quelques minutes et j’ai dit “Je suis désolé, je ne sais pas. Je ne peux pas te l’expliquer.”

Il a été très déçu après toutes ces années à essayer de m’enseigner quelque chose, que ça ne donne que de si piètres résultats.

Éloge du doute

Ce qu’est la science, je pense, pourrait être quelque comme ça : il y a eu sur cette planète une évolution de la vie jusqu’à l’étape où existent des animaux évolués, intelligents. Je ne veux pas dire juste les êtres humains, mais les animaux qui jouent et apprennent de leurs expériences, comme les chats. Mais à cette étape, chaque animal n’apprendrait que de ses propres expériences. Ils se développement graduellement, jusqu’à ce que certains animaux puissent apprendre plus vite de l’expérience, et puissent même apprendre des expériences des autres en regardant, ou l’un peut montrer à un autre, ou l’un voit ce que l’autre a fait.Donc il est apparu la possibilité que tous puissent apprendre, mais la transmission était inefficace, et ils pouvaient mourir, et peut-être celui qui apprenait mourrait aussi avant qu’il puisse transmettre à d’autres.

La question est : est-il possible d’apprendre plus vite ce que quelqu’un a appris par accident que la vitesse à laquelle la chose est oubliée, soit à cause d’une mauvaise mémoire, soit en raison de la mort des élèves ou de l’inventeur ?

Alors est venu le temps, peut-être, où pour certaines espèces (humaines ?), la vitesse de l’apprentissage augmenta, atteignant une telle cadence que soudainement quelque chose de complètement nouveau arriva : les choses apprises par un unique animal passèrent à un autre, puis à un autre si vite que ce n’est pas oublié par l’espèce. Ainsi devint possible une accumulation de la connaissance de l’espèce.

Ceci a été appelé “ ”. Je ne sais pas qui l’a appelé comme ça en premier (NdT : ). En fin de compte, nous avons ici, dans cette salle, des représentants de ces animaux assis, essayant de relier leurs expériences, chacun essayant d’apprendre de l’autre.

Ce phénomène d’avoir une mémoire de l’espèce, d’avoir une accumulation de connaissances transmissible d’une génération à l’autre était nouvelle, mais elle incorporait une maladie : il était possible de transmettre des idées qui n’étaient pas profitables à l’espèce. L’espèce a des idées, mais elles ne sont pas nécessairement profitables.

Donc un temps est venu où les idées, bien qu’accumulées très lentement, n’étaient pas que des choses utiles, mais un tas de toutes sortes de préjugés, et de croyances étranges et bizarres.

Alors un moyen d’éviter la maladie a été découvert. C’était de douter que ce qui était transmis du passé était vrai, et d’essayer de redécouvrir ce qu’il en est à partir de l’expérience plutôt que de faire confiance à l’expérience du passé sous la forme sous laquelle elle nous a été transmise. Et c’est ce qu’est la science : le résultat de la découverte selon laquelle il vaut la peine de revérifier par de nouvelles expériences directes, et ne pas nécessairement faire confiance à l’expérience de l’espèce humaine du passé. C’est ma meilleure définition.

Je voudrais vous rappeler toutes les choses que que vous savez très bien afin de vous donner un peu d’enthousiasme. En religion, les leçons de morale sont enseignées, mais elles ne sont pas juste enseignées une fois, vous êtes inspirés encore et encore, et je crois qu’il est nécessaire d’inspirer encore et encore, et de rappeler la valeur de la science aux enfants, aux ados et à tout le monde, de différentes manières, et pas seulement pour qu’ils deviennent de meilleurs citoyens, plus capables de contrôler la nature etc.

Il y a autre chose.

Il y a la valeur de la vision du monde créée par la science. Il y a la beauté et les merveilles du monde que nous découvrons à travers les résultats de ces nouvelles expériences. C’est-à-dire les résultats de ce que je vous ai juste rappelé, que les choses bougent parce que le soleil brille. (Cependant, pas tout ne bouge parce que le soleil brille. La Terre tourne indépendamment du fait que le soleil brille, et la réaction nucléaire produit de l’énergie sur Terre, une nouvelle source. Probablement que les volcans sont alimentés par une source différente que le rayonnement du soleil.)

Le monde a l’air si différent après avoir appris la science. Par exemple les arbres sont faits d’air, principalement. Quand ils brûlent ils retournent à l’air et dans leurs flammes, la chaleur libérée est celle que le soleil a fourni pour convertir l’air en arbre, et dans les cendres il y a les petits restes de ce qui n’est pas venu de l’air mais de la terre. Ce sont de magnifiques choses, et le contenu de la science en est merveilleusement plein. Elles sont très inspiratrices, et peuvent être utilisées pour inspirer d’autres.

Science et experts

Une autre des qualités de la science est qu’elle enseigne la valeur de la pensée rationnelle ainsi que l’importance de la liberté de pensée, les résultats positifs qui viennent du doute que les leçons sont toutes justes. Vous devez distinguer ici, spécialement dans l’enseignement, la science des formes et procédures qui sont parfois utilisées pour développer la science. Il est facile de dire : “Nous écrivons, expérimentons et observons et faisons ceci ou cela.” Vous pouvez recopier ce schéma exactement. Mais les grandes religions sont dissipées par les formes suivantes en oubliant le contenu exact de l’enseignement de leurs fondateurs. De la même manière, il est possible de suivre le schéma et de l’appeler “science”, mais c’est de la pseudo-science. C’est ainsi que nous souffrons tous de cette sorte de tyrannie qui existe aujourd’hui dans beaucoup d’institutions qui sont passées sous l’influence de conseillers pseudo-scientifiques.

Il y a beaucoup d’études en pédagogie par exemple où des gens font des observations, des listes, des statistiques et ainsi de suit C’est tout au plus une sorte d’imitation de science analogue aux terrains d’aviation en bois faits par des indigènes des Mers du Sud, avec tours de contrôle et tout. Les indigènes espèrent qu’un grand avion viendra. Ils ont même construits des avions en bois ressemblant à ceux qu’ils voient sur les aéroports autour d’eux, mais étonnamment, leurs avions ne volent pas ***

Le résultat de cette imitation pseudo-scientifique est de produire des experts, tels que beaucoup d’entre vous. Mais vous les instituteurs, qui enseignez réellement aux enfants à la base, vous pouvez peut-être douter des experts. En fait, je peux aussi définir la science d’une autre manière : la science est la croyance en l’ignorance des experts.

Quand quelqu’un dit : “La science nous enseigne ceci ou cela”, il utilise le mot de manière incorrecte. La science n’enseigne rien du tout, c’est l’expérience qui enseigne. Si on vous dit “La science a montré ceci ou cela,” vous pouvez demander “Comment la science montre ceci ? Comment les scientifiques l’ont-ils découvert ? Comment ? Quoi ? Où ?”

Ca ne doit pas être “la science a montré” mais “cette expérience, ou cet effet a montré.” Et vous avez tout autant le droit que n’importe qui d’autre en entendant parler de ces expériences, mais soyez patient en écoutant toutes les informations, de juger si une conclusion sensée en a été tirée.

Dans un domaine tel que l’éducation, si compliqué que la vraie science n’a pas encore été capable d’aller nulle part, nous devons nous reposer sur une sorte de sagesse démodée, une sort d’évidence dirigée. Je suis en train d’inciter l’enseignant de base à avoir de l’espoir et de la confiance en l’intelligence naturelle et le sens commun. Les experts qui vous dirigent peuvent avoir tort.

J’ai probablement ruiné le système, et le étudiants qui viennent à Caltech ne seront plus assez bons. je crois que nous vivons une époque non scientifique dans laquelle tout le verbiage de la communication, de la télévision, les mots, les livres etc. sont non scientifiques. En conséquence, il y a une quantité considérable de tyrannie intellectuelle au nom de la science.

Finalement, à propos de ce “time-binding”, un homme ne peut pas vivre après la tombe. Chaque génération qui découvre quelque chose par sa propre expérience doit la transmettre plus loin, mais doit la transmettre avec un délicat équilibre de respect et d’irrespect, de manière à ce que l’espèce humaine, maintenant qu’elle est consciente de la maladie qui l’atteint, n’inflige pas ses erreurs à sa jeunesse de manière trop rigide, mais passe la sagesse accumulée plus la sagesse qui n’est peut-être pas de la sagesse.

Il est nécessaire d’enseigner à la fois d’accepter et de rejeter le passé avec une sorte d’équilibre qui demande un talent considérable. La science, en plus de tous ses sujets, contient en elle-même une leçon sur le danger de croire à l’infaillibilité des plus grands maîtres de la génération précédente.

Alors continuez. Merci.

Notes Dr.G.

* : voilà pour mesurer le niveau de machisme ambiant dans les années 1940 …

** mais j’ai des doutes : selon la Wikipédia cet oiseau ne vit pas en Amérique du Nord, et je n’ai trouvé “Halsenflügel” nulle part… D’après les recherches d’une passionnée d’oiseaux (ma maman), ce serait plus probablement la , Dusky Thrush en anglais, Rostflügeldrossel en anglais, 斑鸫 en chinois et Turdus eunomus en latin.

*** Feynman a prononcé en 1974 un discours à Caltech intitulé “Cargo cult science” utilisant , et il est déjà traduit ici : “ ”

Référence:

Feynman, R. P. “What Is Science”, 1969, The Physics Teacher, 7(6), 313.

Pourquoi je kiffe la science

Sun, 28 Apr 2013 00:00:00 +0000

Je voulais écrire un petit article de pub pour , le site du C@fé des Sciences destiné aux enfants. Et puis Sirtin a écrit et lancé parmi les c@fetiers l’idée d’une chaîne d’articles expliquant pourquoi nous aimons la science. Et je me suis dit que j’allais faire d’une pierre deux coups.

Comme je le mets dans certains profils, je suis “tombé dans la science quand j’étais petit”.

Photo sciencephotolibrary. Mais mon papa en a surement de meilleures, faut que je lui demande

D’abord c’est à cause de mon papa, ingénieur en génie civil, qui faisait des trucs magiques comme calculer par . Il s’intéressait, et s’intéresse toujours, à toutes les sciences et techniques. A la maison on avait un microscope, un télescope, un oscilloscope. Et aussi un atelier de bricolage bien outillé rempli d’appareils éventrés (souvent par mes soins) allant du réveil-matin au moteur de Solex en passant par les éléments de chaine stéréo. (Oui, “ ” …)

Autre personnalité influente : mon tonton, Dr. en chimie qui m’offrait de l’équipement de chimie amusante en quantité industrielle. Le droguiste de ma ville, après m’avoir fourni du sulfate de cuivre pour faire de jolis cristaux, m’a aussi vendu des kilos de nitrates, chlorates et permanganates pour réaliser des expériences qui seraient aujourd’hui relatées en première page: “une bande d’ados inconscients tirent une fusée de 2 kg bourrée de par dessus le terrain de tennis…”. Depuis je sais que les expériences scientifiques demandent un peu de doigté, un soupçon de prudence, et des tonnes de chance.

Dans le champ de cette photo, il y a tous les humains sauf Michael Collins

Sinon, quand j’avais entre 5 et 10 ans, il y a eu six événements extraordinaires : on est allés six fois ! Vous les jeunes vous ne pouvez pas imaginer ce que ça représentait. Quand je dis “on est allés sur la Lune”, je veux dire tout le monde, toute l’humanité et moi futur astronaute y compris. A cette époque, à part pour les hippies, tout était clair : la science et la technique sont toutes puissantes. Si on veut, on peut. No limits. Vers l’infini et au delà !

Je n’arrive toujours pas à comprendre comment on est retombés sur Terre à cultiver bio et voter écolo en critiquant le méchant lobby agro-pharma-industriel alors qu’on vit 80 ans en bonne santé, en bossant moins que nos parents et en allant 3x plus loin en vacances qu’eux. C’est pas avec le “principe de précaution” qu’on a inventé le turboréacteur ni les chimiothérapies, que diable !

Bref à l’âge de 12 ans tout était déjà clair : je serai ingénieur. En astronautique, génie civil, mécanique, électronique, chimie, astronautique, peu importait au fond. Mon but était de démonter le monde pour voir comment il fonctionne (la science pour moi c’est ça), d’en utiliser les pièces pour l’améliorer en repoussant les limites du possible (ça c’est la technique, et ce n’est pas la même chose que la science).

Mon premier ordinateur. 8 bits, 1MHz, RAM 8Ko

A cette époque, mon papa a amené à la maison la première calculatrice programmable qu’il utilisait professionnellement (HP-45 si je me souviens bien), puis un des premiers ordinateurs “personnel” le . Un nouveau monde s’ouvrait. Devait s’ouvrir même, car il n’existait aucun programme pour ces machines : il fallait écrire ses programmes soi-même, et ça c’était un vrai challenge.

J’y ai repensé en décrochant mon diplôme d’ingénieur en informatique, puis un doctorat en systèmes dynamiques : mon premier programme était un simulateur d’alunissage. Il était encore beaucoup plus simple que , mais écrire de tels programmes est très formateur. Il faut bien comprendre les maths et la physique pour pouvoir “modéliser” le comportement du vaisseau spatial. Il faut aussi concevoir un algorithme de simulation en pensant à tous les cas possibles, et faire beaucoup de tests pour rendre le jeu réaliste, en corrigeant les erreurs une à une et tenant intégrant de plus en plus de phénomènes au jeu. Par exemple ne me semble pas tenir compte de l’allègement du module quand on consomme du carburant. Le mien si.

J’aime la science parce qu’elle est comme ce jeu. Vue de l’extérieur, la science doit “servir à quelque chose” comme s’amuser à poser un module sur la Lune. Mais ce qui est passionnant, c’est ce qu’il y a dedans : les scientifiques analysent, modélisent, expérimentent, se trompent, ne testent pas tous les cas, ajustent les constantes pour que ça soit plus joli, se piquent des idées, n’écrivent pas tout, ou trop, s’engueulent… Mais peu à peu les imperfections sont éliminées et le modèle que nous appelons “la Science” colle de mieux en mieux à la réalité.

Assez pour que la technique puisse nous permettre de vivre mieux. Et pas assez pour qu’on arrête la recherche scientifique car il reste plein de zones floues, voire de trous dans notre modèle, de quoi occuper de nombreuses générations futures de scientifiques. Et c’est pourquoi j’encourage et je soutiens toutes les initiatives visant à faire tomber les enfants dans la science quand ils sont petits, comme .

Sur Kidi’Science, vos enfants trouveront des articles rédigés pour eux par les blogueurs du C@fé des Sciences, des scientifiques émérites soucieux de vulgarisation de qualité. Mais la page que je trouve la plus importante est celle qui permet aux enfants de . Parce que c’est ça le plus important en science : poser des questions. Après on peut y répondre plus ou moins bien, mais l’essentiel, c’est la question “Pourquoi …”

Le Grand Filtre

Fri, 28 Dec 2012 00:00:00 +0000

Je suis sur un texte étonnant datant de 1998 : “ ” de professeur d’économie passionné de science-fiction ( ). En cette fin d’année de fin du monde, j’ai traduit en français (avec la permission de l’auteur) ce texte d’un optimisme apocalyptique qui intègre plusieurs sujets de réflexion déjà abordés sur drgoulu.com. Truffé de notions surprenantes et d’idées originales, mais parfois discutables, je vous le livre tel quel (j’ai juste ajouté quelques illustrations pour égayer le tout). Mes commentaires seront dans les commentaires, avec les vôtres je l’espère.

Le Grand Filtre - l’avons nous bientôt passé?

L’humanité semble avoir un bel avenir, à savoir une possibilité non nulle de remplir durablement l’univers de vie.

Mais le fait que l’espace autour de nous semble mort nous dit maintenant que n’importe quelle parcelle de matière inerte est confrontée à une chance astronomiquement faible d’atteindre un tel futur. Il existe donc un Grand Filtre entre la mort et l’expansion durable de la vie, et l’humanité fait face à une inquiétante question: où nous trouvons-nous par rapport à ce filtre?

En combinant ce que nous disent les biologistes, les astronomes, les physiciens et les chercheurs en sciences sociales, on s’attend à un filtre bien plus petit que ce que l’on observe. Donc, l’une de ces disciplines doit avoir tort. Pour savoir qui a tort et pour informer nos choix, nous devrions étudier et reconsidérer tous ces domaines. Entre autres, nous devrions chercher des preuves de l’existence des extraterrestres, par exemple via des signaux, des fossiles, ou l’astronomie. Contrairement aux attentes habituelles, la preuve de vie extraterrestre sera probablement négative, mais ce sera une information de valeur. Car plus il aura été facile à la vie d’évoluer jusqu’à notre stade, plus nos chances futures sont probablement sombres.

Introduction

Fermi, Dyson, Hart, Tipler et d’autres

\[Finney & Jones, Dyson 66, Hart 75, Tipler 80\]

ont relativisé la pertinence de SETI (recherche d’intelligence extraterrestre) par le “Grand Silence”

\[Brin 83\]

, aussi connu sous le nom de : le fait est que les extraterrestres n’ont pas colonisé la Terre pour le moment. Cependant, ce qui n’a pas encore été suffisamment mis en évidence ou analysé est la pertinence de ce fait dans les choix très importants que nous effectuons aujourd’hui.

Le Grand Silence doit nous forcer à réviser une ou plusieurs idées communes en biologie, astronomie, physique ou sciences sociales. Et certaines de ces révisions suggèrent fortement que l’humanité sera beaucoup plus consciente d’éventuelles catastrophes. Afin de clarifier ces points, le présent document examinera d’abord comment nos idées actuelles dans ces domaines nous conduit à ne pas attendre le Grand Silence, et examinera ensuite une variété de révisions possibles que nous pourrions envisager.

La vie colonisera

Jusqu’à présent, la vie sur Terre semble avoir adapté sa technologie pour remplir chaque niche écologique qu’elle pouvait. Des populations et espèces auparavant stables ont constamment augmenté dans les frontières nouvellement ouvertes. Toutes les formes de vie semblent avoir connu une “phase de dispersion” pour encourager la colonisation, avec des mutations non-triviales et des mélanges sexuels permettant l’exploration de nouvelles technologies

\[Tipler 80\]

De même, l’humanité a continué à progresser technologiquement, et à remplir de nouvelles niches géographiques et économiques lorsque c’est devenu technologiquement faisable. Par exemple, alors que la Chine impériale s’était fermée à l’exploration pour un temps, d’autres peuples concurrents comme les Européens en ont profité pour remplir l’espace.

Ce phénomène est facile à comprendre dans une perspective évolutive. En général, il n’y a besoin que de quelques individus d’une même espèce pour tenter de combler une niche écologique, même si toutes les autres formes de vie n’y sont pas intéressées. Les mutations qui encouragent de tels essais peuvent être richement récompensées. De même, nous nous attendons à ce que la compétition interne entre notre propre descendance continue à progresser technologiquement et à occuper de nouvelles niches à mesure qu’elles deviennent technologiquement et économiquement accessibles.

La colonisation a été une expérience cohérente avec la vie sur Terre sur le long terme, et notre compréhension actuelle des systèmes sociaux humains suggère cela va continuer. Bien que les humains évoluent dans une combinaison complexe et co-évolutive de systèmes organisationnels, culturels, et génétiques, tous ces systèmes montrent des tendances à long terme à utiliser des ressources en faveur de la reproduction.

Ainsi, il faut s’attendre à ce que, lorsque le voyage spatial sera possible, certains de nos descendants essayeront de coloniser les planètes pour commencer, puis les étoiles, et enfin d’autres galaxies. Et nous devrions nous attendre à une telle expansion, même si la plupart de nos descendants se contenteront de regarder leur nombril, de craindre la concurrence des colons

\[Benford 81\]

, d’avoir peur du contact avec des extraterrestres et de vouloir préserver l’univers dans son état naturel. Au moins, nous devrions nous attendre à ceci aussi longtemps qu’une société a suffisamment de compétition interne pour permettre à assez de ses membres d’avoir et de promouvoir d’autres points de vue. Après tout, les nombrilistes accros à la réalité virtuelle pourraient en vouloir plus, plus de masse et d’énergie (de pure) pour construire et faire fonctionner des ordinateurs plus puissants, et devraient vouloir s’étendre pour atténuer les catastrophes locales

\[Zuckerman 85\]

Un million d’années est une période courte à l’échelle cosmique, mais elle est plus que suffisante pour qu’un taux de croissance de la population anecdotique (> .001% / an.) submerge les limites physiques fondamentales sur la puissance de calcul disponible dans tout l’univers observable

\[Zaslavskii 96\]

. Ceci demeure vrai même en utilisant les trous noirs pour la néguentropie et des ordinateurs quantiques pour les calculs, dont chacun élève au carré les ressources disponibles par rapport aux approches standard. Ainsi, nous avons de bonnes raisons de partir de l’idée que toutes les ressources inutilisées seront colonisées sur des échelles de temps cosmologiques, même si nous trouvions d’autres civilisations avec qui communiquer ou vers lesquelles nous “téléporter”

\[Scheffer 94\]

"Filter Dregs", une BD en ligne sur le thème du Grand Filtre (cliquer pour y accéder)

La théorie évolutionniste suggère même

\[Hansson et Stuart 90\]

que la pression de la concurrence entre les colons devrait encourager à maximiser le taux de croissance économique pour que ceux qui voyagent trop lentement, s’attardent trop longtemps ou choisissent de ne pas se reproduire

\[Stephenson 79\]

soient dépassés par les autres. Des sondes de plus en plus rapides et prenant de plus en plus de risques doivent être lancées de plus en plus loin pour avoir une chance d’être le premier à coloniser un vaste territoire vierge.

Techniquement, une telle colonisation de l’espace semble possible, même si c’est bien au-delà de nos capacités actuelles étant donné que nous pouvons d’ores et déjà envisager les technologies requises. Des vaisseaux interstellaires autonomes lents seraient seraient à peu près faisables maintenant si nous étions assez riches pour les construire. Et des sondes rapides de moins d’un kilogramme

\[Forward 85,87\]

auto-reproductrices

\[Tipler80\]

basées sur les

\[Drexler 92b\]

dotées d’intelligence (artificielle ou

\[Hanson 94\]

) semblent possibles d’ici quelques siècles.

Il n’y a pas de limite évidente à la vitesse d’un vaisseau spatial (autre que celle de la lumière) si l’on dispose des ressources suffisantes. Et avec un contrôle total (nanotechnologique) de la structure atomique de la matière

\[Drexler 92a\]

, les colons seront principalement intéressés par les atomes et la néguentropie qu’ils pourront extraire d’un site de colonisation

\[Dyson 66,79\]

, ainsi que par la commodité de son emplacement.

Le Point de Donnée

Par conséquent, pendant le prochain million d’années (au plus), nos descendants pourraient avoir une chance envisageable (supérieure à un pour mille) d’atteindre un “point explosif” d’où ils s’étendront vers l’extérieur à une vitesse proche de celle de la lumière, pour coloniser notre galaxie, puis l’univers, en écrasant toute forme de vie moins développée sur son chemin. Le voyage à impliquerait une expansion encore plus rapide.

Nous nous attendons à ce qu’une telle explosion comble toutes les niches disponibles contenant des ressources massiques ou néguentropiques utilisables. Et même si la plupart des précieuses ressources sont situées entre les étoiles ou aux centres galactiques, nous devons nous attendre à ce que certains de nos descendants fassent usage de la plupart de la matière et des ressources énergétiques qu’ils pourront économiquement atteindre, y compris celles situées dans des systèmes solaires “marginaux” comme le nôtre et ceux proches du nôtre.

Une fois qu’une telle explosion dépasse l’échelle où une catastrophe unique comme une supernova pourrait la détruire, elle peut devenir une explosion “durable” de vie avancée qui ne peut être stoppée que par une autre explosion de vie avancée similaire. Après cela, si une catastrophe détruit une colonie établie de longue date, d’autres colons devraient bientôt revenir réessayer.

Sans voyages supraluminiques imposant une conformité, nous ne devrions pas être surpris par une grande diversité entre les différentes parties d’une explosion, et plus encore entre explosions différentes

\[Hoerner 78\]

. On s’attendra par exemple à différentes cultures, différentes langues, et de légères modifications du corps. Nous nous attendons cependant à une beaucoup moins grande diversité, en ce qui concerne les choix qui conduiraient une civilisation ou une entité à un fort désavantage concurrentiel en matière de reproduction.

Par exemple, si l’on peut imaginer des sondes prédatrices envoyés pour rechercher et détruire d’autres formes de vie

\[Brin 83\]

, il est plus difficile de comprendre pourquoi de telles sondes ne coloniseraient pas de manière agressive les systèmes qu’elles ont visités, si une telle colonisation était peu coûteuse. Une colonisation agressive donnerait aux sondes la possibilité de se multiplier, et d’interdire l’accès aux ressources par des compétiteurs. Si cet effort de colonisation pouvait cacher ses origines à ceux qui pourraient exercer des représailles, qu’y aurait-il à perdre?

De même, si certains groupes pourraient vraisemblablement laisser certains endroits “en jachère” comme “réserves naturelles” génératrices d’information

\[Fogg 87\]

, il est beaucoup plus difficile d’imaginer que la majorité des lieux serait ainsi préservée. Il devrait y avoir des des rendements décroissants à ces informations, et les groupes qui utilisent plus de leurs ressources devrait avoir un avantage concurrentiel. Et étant donné l’immensité de l’espace, des ressources substantielles devraient être utilisées pour empêcher des “braconniers” de se glisser dans une telle réserve pour la coloniser.

Enfin, nous nous attendons à ce que la vie avancée perturbe sensiblement les lieux qu’elle colonise. Chaque fois que les systèmes naturels ne sont pas idéalement structurés pour les besoins des colons, nous nous attendons à ce que des changements soient apportés. Et à moins que les structures idéales imitent toujours étroitement les apparences naturelles ou soient effectivement invisibles, nous nous attendons à ce que la vie avancée produise des changements visibles.

Par exemple, il suffit d’une petite quantité de déchets nucléaires déversés sur une planète pour changer visiblement son spectre

\[Whitmire & Wright 80.\]

Et une civilisation pourrait convertir assez d’astéroïdes d’une étoile en collecteurs d’énergie solaire orbitaux pour recueillir une fraction substantielle de cette production stellaire, et ainsi modifier sensiblement l’apparence spectrale, temporelle et spatiale de l’étoile. Les colons les plus avancés pourraient même démonter des étoiles

\[Criswell 85\]

ou les enfermer dans des en moins d’un million d’années après leur arrivée. Des galaxies pourraient même être complètement restructurées

\[Dyson 66\]

Si une telle vie avancée avait déjà substantiellement colonisé notre planète, nous le saurions. Nous saurions également savoir si elle avait restructuré une grande partie de la ceinture d’astéroïdes de notre système solaire (bien que de plus petites colonies pourrait être difficile à détecter

\[Papagiannis 78\]

). Et elle n’a certainement pas démonté Jupiter ou notre Soleil. Nous devrions même être au courant si elle avait agressivement colonisé des étoiles proches mais nous avaient conservés comme “réserve naturelle”.

Notre planète et notre système solaire, cependant, ne semblent pas substantiellement colonisés par une forme compétitive de vie avancée venue des étoiles, ni rien d’autre que ce que nous voyons. Au contraire, nous avons expliqué avec beaucoup de succès le comportement de notre planète et du système solaire, des étoiles à proximité, de notre galaxie et même d’autres galaxies par de simples processus physiques “morts” plutôt que par les processus complexes et finalistes de la vie avancée. Compte tenu de la similitude de notre galaxie avec les galaxies proches, il est même difficile de voir comment notre galaxie toute entière pourrait être une “réserve naturelle” parmi des galaxies sensiblement restructurées.

Ces considérations suggèrent fortement qu’aucune civilisation de l’univers passé n’a atteint un tel “point explosif”, à devenir la source d’une expansion à vitesse de la lumière par une colonisation en profondeur. (C’est-à-dire, aucune civilisation dans le d’un million d’années pour nous, voir l’ ci-dessous. Beaucoup de conséquences découlent de ce “point de donnée” unique

\[Hart 75, Tipler 80\]

Le Grand Filtre

Pensez à notre meilleure idée du chemin évolutionniste vers l’explosion qui conduit à une colonisation visible de la plupart de l’univers visible :

Le bon système stellaire, contenant des molécules organiques
Quelque chose d’auto-reproductif (par exemple, l’ \[acide ribonucléique|ARN\]])
Un simple organisme unicellulaire ( )
Des unicellulaires complexes ( et )
La reproduction sexuée
Organismes multicellulaires
Animaux utilisant des outils grâce à leur gros cerveau
Où nous en sommes maintenant
Explosion colonisatrice

(Cette liste d’étapes n’est pas censée être complète.) Le Grand Silence implique que l’un ou plusieurs de ces étapes sont très improbables; il y a un “Grand Filtre” le long du chemin entre les choses inertes et la vie explosive. La grande majorité vaste des choses qui commencent le long de ce chemin n’arrivent pas au bout.En fait, jusqu’à présent, rien parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé n’a parcouru l’entier du chemin. (Il se peut bien sûr qu’une telle explosion ait lieu en dehors de notre cône de lumière

\[Wesson 90\]

Le fait que notre univers semble fondamentalement mort suggère qu’il est très très difficile à une vie durable et avancée de s’établir. Et si il existait d’autres voies radicalement différentes à l’expansion de vie durable

\[Shapiro & Feinberg 82\]

, ça ne ferait qu’aggraver le problème, ce qui implique que le filtre le long de notre chemin doit être encore plus large.

Une histoire est fausse.

Les biologistes d’autres scientifiques ont travaillé dur pendant longtemps pour fournir des explications plausibles à chacune des étapes de l’évolution énumérés ci-dessus, explications qui ne rendent aucune étape particulièrement improbable. Des modèles plausibles ont été proposés sur la façon dont l’ARN a évolué pour se reproduire, comment de simples cellules (procaryote) se sont développées autour de lui, (eucaryotes), comment les cellules se sont réunies en organismes, comment le cerveau et les mains évolué à partir de simples mécanismes de contrôle, et comment notre cerveau et nos mains ont conduit à l’utilisation des outils et à la génération de scénarios qui nous ont menés là où nous en sommes aujourd’hui.

Ensemble, ces explications plausibles ont convaincu d’innombrables équipes de construire des estimations relativement élevés de la probabilité qu’une quelconque planète finisse par produire une vie intelligente comme la nôtre par des estimations relativement faibles de chaque facteur de filtre dans la célèbre “ ”.

De même, les “optimistes technologiques” ont utilisé des tendances économiques standard et notre compréhension des processus évolutifs pour soutenir la plausibilité de l’histoire mentionnée ci-dessus, selon laquelle nos descendants ont une bonne chance de coloniser notre système solaire, puis, au moyen de technologies de voyages spatiaux plus en plus rapides et fiables, coloniser d’autres étoiles et galaxies. Si c’est le cas, nos descendants ont une chance raisonnable d’atteindre le “point explosif” dans un laps de temps cosmologiquement court (disons un million d’années).

Bien sûr, beaucoup de gens ne considèrent pas ce scénario comme particulièrement “optimiste”; ils préféreraient que nos descendants choisissent une voie plus stable, moins susceptibles de “troubler l’univers”. Mais je vais continuer à utiliser le mot “optimiste” pour décrire ce scénario, parce que même les fanatiques de la stabilité devraient être préoccupés par les implications d’une humanité ne vivant pas assez longtemps ou n’étant pas assez libre pour avoir même une chance sur un million par exemple, qu’un seul de nos descendants puisse s’échapper et coloniser l’espace. Il semble que tout scénario raisonnablement non pessimiste comporterait une chance non négligeable qu’au moins certains de nos descendants puisse choisir la voie explosive au cours du prochain million d’années.

Bien que toutes ces histoires aient un minimum de plausibilité, notre principal “point de donnée” implique qu’au moins une de ces histoires plausibles est fausse : une ou plusieurs de ces étapes sont beaucoup plus improbables qu’elles n’en ont l’air. Si c’était l’une de nos étapes passées, comme le développement d’un unicellulaire, alors il ne faut pas s’attendre à voir une autre forme de vie ayant évolué indépendamment à moins de quelques milliards d’années-lumière de nous. Mais s’il s’agit d’une étape entre maintenant et le choix d’exploser qui est très improbable, nous devrions craindre pour notre avenir. À tout le moins, notre potentiel serait beaucoup moins élevé qu’il n’y paraît. L’optimisme (tel que défini ici) en ce qui concerne notre avenir est directement opposé à l’optimisme quant à la facilité des précédentes étapes de l’évolution. Dans la mesure où ces succès étaient faciles, notre incapacité future à exploser est presque certaine.

Notez que cette source d’inquiétude repose sur une base différente de celle des simples arguments statistiques de Gott

\[Gott 93\]

et Leslie

\[Leslie 96\]

selon lesquels, toutes choses étant égales par ailleurs, il ne faut pas s’attendre à ce qu’il y ait beaucoup plus d’humains à l’avenir que ce qu’il y en a eu dans le passé. Bien que ces arguments ne doivent pas être ignorés, leur force dépend beaucoup des hypothèses auxiliaires que l’on fait sur d’autres informations pertinentes. En revanche, la conclusion selon laquelle le Grand Filtre est très grand est relativement insensible à d’autres hypothèses.

Il importe de savoir qui a tort

Un optimisme rationnel quant à notre avenir n’est donc possible que dans la mesure où nous pouvons trouver de précédentes étapes évolutives qui soient vraisemblablement plus improbables qu’elles n’y paraissent. Inversement, sans telles découvertes, nous devons envisager la possibilité que nous avons encore à traverser une partie substantielle du Grand Filtre. Si c’est le cas, alors nos perspectives sont sombres, mais connaître ce fait peut au moins nous aider à améliorer nos chances.

Par exemple, si nos perspectives s’avéraient sombres nous devrions prendre particulièrement au sérieux les scénarios plausibles, comme une guerre nucléaire ou une catastrophe écologique, qui pourraient conduire à notre incapacité future d’exploser à travers l’univers. Une longue liste de tels sujets de préoccupation peut être trouvée dans

\[Leslie 96\]

. Notre point de donnée principal, le Grand Silence, nous dit qu’au moins un de ces scénarios est beaucoup plus probable qu’il n’y paraît.

Avec un tel avertissement en main nous pourrions par exemple prendre des précautions supplémentaires pour protéger nos écosystèmes, peut-être même à un coût considérable pour notre croissance économique. Nous pourrions même être particulièrement prudents en ce qui concerne la possibilité de détruire le monde par des expériences de physique. Et nous pourrions accorder une priorité bien plus élevée à des projets comme Biosphère 2, qui pourraient permettre à une partie de l’humanité de survivre à un grand désastre.

Pour savoir si un tel sacrifice est nécessaire, l’humanité ferait bien d’étudier tout ce domaine avec beaucoup plus de soin, compte tenu de toutes les explications plausibles du Grand Filtre. Pour encourager ces études, le reste de cet article tentera d’examiner l’état actuel de nos connaissances, en considérant tour à tour les différentes possibilités sur qui a peut-être tort, et les divers types d’indices qui pourraient clarifier la question.

Reconsidérer la biologie

Tout d’abord, examinons et reconsidérons nos connaissances en biologie, en gardant un œil sur les précédentes étapes de l’évolution qui pourraient être plus improbables qu’elles ne semblent.

Beaucoup d’hypothèses théoriques ont été proposées pour rendre diverses étapes de l’évolution relativement probables, du moins sur le long terme. Étant donné la complexité du sujet, cependant, ces hypothèses sont , de manière compréhensible, sommaires. Ainsi, la façon simpliste selon laquelle ces théories pourraient être fausses serait d’avoir ignoré certains facteurs et éléments importants. En règle générale, les modèles simples plausibles ne parviennent bien souvent pas à capturer l’essence de phénomènes complexes.

Il convient également de noter que de nombreux biologistes s’attendent à un grand filtre, et non un petit, entre la matière inerte et la vie intelligente utilisant des outils comme la nôtre. Ils se sont plaints que les astronomes qui estiment les facteurs de l’équation de Drake ne connaissent pas suffisamment la biologie, et ils notent en particulier que l’utilisation généralisée d’outils comme on en voit chez les humains n’est apparue qu’une seule fois, et pourrait être un accident très peu probable de l’évolution

\[Simpson 64, Mayr 85,95\]

Dans tous les cas, il s’avère que l’idée même qu’une partie significative du Grand Filtre réside dans notre évolution passée a des implications importantes qui peuvent nous aider à évaluer cette hypothèse

\[Carter 83, Hanson 96\]

Tout d’abord, distinguons deux types différents d’étapes évolutives. Appelons “discrète” une étape évolutive qui doit réussir dans un laps de temps donné, un échec impliquant un échec définitif , pour toujours. Par exemple, si un certain type de système solaire est requis, alors le succès ne peut se produire ici que si un tel système solaire se forme. D’autre part, appelons, “essais et erreurs” une étape qui ressemble à une recherche d’un optimum dans un terrain presque plat, où l’échec d’aujourd’hui n’affecte pas beaucoup les chances d’un succès demain. Les implications principales du Grand Filtre concernent les étapes du type “essais et erreurs”.

Considérons une situation où un certain nombre d’étapes “essais et erreurs” doivent être effectuées dans un certain ordre et dans une certaine fenêtre temporelle. Autrement dit, à chaque étape il y a une certaine probabilité uniforme par unité de temps d’achever cette étape, étant donné que l’étape précédente a été passée. Si la probabilité de terminer toutes les étapes pendant la fenêtre temporelle est faible, il s’avère que dans les cas où toutes les étapes ont été franchies, le temps moyen pour terminer chaque étape difficile n’est pas corrélé à la difficulté de l’étape!

Par exemple, disons que vous avez une heure pour ouvrir par “essais et erreurs” cinq cadenas à numéros à respectivement 1,2,3,4,5 rangées de 10 chiffres. Le temps moyen d’ouverture des cadenas serait respectivement de 0.01, .01, .1, 1, 10, et 100 heures. Alors, en considérant seulement les rares cas où vous avez ouvert les 5 cadenas en 1 heure, le temps moyen d’ouverture des 2 premiers serait .0096 et .075 respectivement, proches des temps attendus de 0.01 et 0.1 heure. Le temps moyen pour ouvrir le troisième cadenas serait cependant de 0,20 heures, et le temps moyen pour l’ouverture des deux derniers serait de 0.24 heure. Ce qui signifie que, étant donné un succès final, toutes les étapes difficiles, aussi difficiles qu’elles soient, prennent à peu près le même temps, alors que les étapes faciles prennent à peu près le temps attendu (voir ) Et toutes ces durées d’étapes (ainsi que le reste du temps) suivent approximativement une distribution exponentielle, avec un écart type d’au moins 76% de la moyenne. (Les modèles où la durée de la fenêtre temporelle est également aléatoire donnent des résultats similaires.)

Nous pouvons appliquer ce modèle à l’évolution de la vie sur Terre, en examinant les fossiles pour découvrir que les innovations majeures sont à peu près équidistantes. Une telle analyse peut compléter d’autres recherches pour trouver les étapes intrinsèquement difficiles, nécessaires et utiles dans l’histoire de l’évolution, comme l’ont tenté

\[Barrow et Tipler 86\]

Les archives fossiles montrent environ cinq périodes à peu près équidistantes entre les grands changements évolutifs depuis la Terre s’est formée

\[Schopf 92, Skelton 93\]

. Plus précisément, les premiers fossiles clairs d’unicellulaires datent de 0,9 milliards années après que la Terre se soit refroidie (il y a 4,5 milliards d’années), bien que d’autres indices suggèrent que la vie soit apparue après 0,5 milliards années déjà

\[Balter 96\]

). Les plus anciens unicellulaires complexes fossiles (apparemment eucaryotes) apparaissent environ 2,0 milliards d’années après cette première étape. 0,8 milliards années plus tard, le rythme de l’évolution accélère de façon spectaculaire, peut-être avec l’invention du sexe

\[Schopf 95\]

, puis 0,5 milliards années plus tard, nous voyons les premiers fossiles importants de la vie multicellulaire

\[Knoll 95\]

. Enfin,0,6 milliards années de plus nous emmènent là où nous en sommes aujourd’hui.

Bien que ces périodes ne soient pas exactement égales, elles sont à peu près compatibles avec la distribution (environ exponentielle) des durées entre les étapes difficiles prévues par le modèle d’ “essais et erreurs” ci-dessus. Certaines complications et mises en garde doivent cependant être considérées.

Tout d’abord, en supposant que la première étape se soit passée sur Terre, tout ce que nous savons vraiment est qu’il a dû se passer quelque temps entre le moment où la planète s’est refroidie suffisamment pour accueillir la vie et l’âge des plus anciens fossiles, qui se trouvent également être les plus anciennes roches connues où il était possible de voir de tels fossiles. Ainsi, tout ce que nous pouvons dire, c’est que cette première étape a pris entre 0,0 et environ 0,5 milliards d’années. Et puisque l’environnement de la Terre primitive était inhabituel, il peut y avoir eu une fenêtre spéciale d’opportunité pendant laquelle plusieurs étapes “discrètes” ont eu lieu.

Deuxièmement, l’apparition des premiers fossiles d’unicellulaires complexes correspond de près à la transition de la Terre vers une atmosphère dominée par l’oxygène, une transition qui semble avoir attendu la lente oxydation du fer des océans. Comme les eucaryotes ont besoin d’oxygène pour respirer, ils n’auraient probablement pas pu se répandre avant ce point. Donc, une difficile étape “essais et erreurs” n’a probablement pas eu lieu à cette époque. Une ou plusieurs étapes difficiles ont pu avoir lieu avant, mais dans des populations trop petites pour apparaître dans les archives fossiles. Le “potentiel” créé par ces étapes difficiles a pu avoir besoin d’un changement de l’environnement afin de “fleurir”.

Troisièmement, la fameuse explosion cambrienne d’il y a environ 0,6 milliards d’années a également coïncidé avec des modifications indépendantes de l’environnement, tels que la rupture d’un super-continent et la fin de la pire glaciation de la Terre. Si nous pensons aux évènements environnementaux comme étant aléatoires, nous pouvons modéliser ceci comme une double étape biologique / environnementale difficile : une étape biologique difficile a d’abord créé un potentiel, potentiel qui n’a pu être réalisé qu’après une étape difficile environnementale compatible ultérieure.

Enfin, la taille du cerveau par rapport à la taille du corps a augmenté régulièrement chez les mammifères et les oiseaux depuis l’extinction massive d’il y a 65 millions d’années (très probablement causée par un évènement extérieur comme un astéroïde) qui a éliminé la concurrence des dinosaures

\[Russell 83, Jerison 91\]

. Ainsi, si de grands cerveaux étaient l’étape difficile la plus récente, cette étape devrait être placée il y a environ 0,3 milliards années là où l’on retrouve l’ancêtre commun le plus récent des mammifères et des oiseaux, peu après l’invention de l’œuf (ce qui a permis aux animaux de coloniser la terre)

\[Ostrom 92\]

. Sinon, peut-être que la plus récente étape difficile a été le développement d’un langage potentiel chez les mammifères et non chez les oiseaux, un potentiel qui n’a pas été exploité jusqu’à ce que les cerveaux deviennent suffisamment grands. (Mayr semble penser que les oiseaux n’étaient pas à la hauteur de la tâche

\[Mayr 85\]

En rassemblant tout ceci, une meilleure estimation des étapes difficiles serait la suivante. Premièrement, une ou plusieurs étapes difficiles eurent lieu dans les premières 0,5 milliards d’années après que la Terre ait refroidi. Puis zéro ou plus étapes difficiles eurent lieu en attendant que le fer de l’océan s’oxyde. Ensuite, une ou plusieurs difficiles ont eu lieu au cours des prochaines 0,8 milliards d’années, la dernière (peut-être l’invention du sexe ou celle des cellules archées) ayant finalement libéré le potentiel d’affecter le registre fossile il y a environ 1,2 milliards d’années.

Une double étale biologique / environnementale a alors eu lieu au cours des 0,5 milliard d’années suivantes pour répandre la vie multicellulaire puis, 0,3 milliard d’années plus tard, l’étape difficile de l’invention de l’œuf amniotique eut lieu. Enfin, au cours des dernières 0,3 milliard d’années, il n’y a eu soit aucune étape difficile et la génération continue de nouvelles possibilités, soit y a eu une étape difficile simple ou double, quelque chose comme l’invention d’un potentiel de langage des mammifères, qui a nécessité un évènement aléatoire (mais peut-être pas rare) de l’environnement il y a 65 millions d’années pour commencer à être libéré.

Un durée typique d’environ 0,3 milliards années entre étapes difficiles semble correspondre simplement à ces données. Et avec cette correspondance, il est alors naturel d’estimer à qu’une étape difficile a eu lieu au début de la vie, puis entre zéro et huit étapes jusqu’à la complexité, deux à trois étapes jusqu’au sexe, une double étape à la société, une étape berceau unique, et peut-être une étape finale jusqu’au langage. Dans l’ensemble, nous pouvons estimer grossièrement le total des étapes difficiles entre sept et neuf.

Ce modèle suggère un certain nombre de prédictions qui peuvent aider à le confirmer ou l’infirmer. Par exemple, ce modèle prédit que le temps restant jusqu’à ce que la fenêtre d’opportunité pour la vie sur Terre se ferme est d’environ 0,3 milliards années

\[Carter 83\]

. Ce modèle pourrait donc être confirmé par l’analyse astronomique pour ce qui concerne durées moyennes jusqu’à ce que la Terre subisse un effet de serre galopant, une glaciation irréversible, une trop forte teneur en oxygène pour la vie terrestre puisse persister, une grave instabilité du Soleil, une supernova proche, un énorme impact d’astéroïde ou une autre catastrophe liée au voyage du soleil à travers la galaxie

\[Barrow et Tipler 86, Leslie 96\]

Ce modèle implique également que, comme certaines étapes de l’évolution ont duré suffisamment longtemps, le temps réellement mis n’indique pas la difficulté des étapes. Ainsi, nous devrons utiliser d’autres indices pour trouver les étapes les plus difficiles parmi les difficiles. Enfin, ce modèle suggère fortement que nos ancêtres ont traversé au plus une étape “essais et erreurs” pendant les cent derniers millions d’années. Cette dernière étape peut cependant avoir nécessité une conjonction spéciale d’éléments, tels que de grands cerveaux et de bonnes mains apparaissant chez le même animal en même temps. (Ces prédictions supplémentaires de ce modèle n’ont pas été publiés ailleurs à ma connaissance.)

A ces environ neuf étapes biologiques difficiles nous pourrions ajouter deux autres étapes discrètes (aléatoires, mais pas du type “essais et erreurs”): une étape initiale pour que la bonne sorte de planète orbite autour du bon type de soleil, et une étape finale où l’humanité réussit, ou se détruit prochainement. Ensemble, ces onze étapes pourrait expliquer le Grand Filtre si la moyenne (logarithmique) de chaque filtre variait au moins d’un facteur cent. Autrement dit, il pourrait y avoir en moyenne, soit une chance d’un pour cent de passer une étape discrète, ou un temps attendu de 30 milliards d’années pour terminer une étape “essais et erreurs”.Evidemment, le Grand Filtre n’a pas besoin d’être réparti uniformément entre ces étapes; seule la question insidieuse de la proportion du filtre qui reste dans la dernière étape motive notre analyse.

L’indice récent de vie unicellulaire sur Mars

\[McKay. al. 96\]

est pertinente pour reconsidérer les étapes préalables à la vie unicellulaire. S’il y a vraiment eu de la vie unicellulaire au début de l’histoire de Mars, et si nous trouvons qu’elle était assez différente pour impliquer qu’elle ait probablement évolué indépendamment de la vie sur Terre, et à moins que la Terre et Mars aient partagé le même environnement inhabituel, l’étape totale depuis “matière inerte autour du bon soleil” jusqu’à “unicellulaires” doit être assez facile. Un optimisme futur pourrait alors être fondé sur d’autres étapes antérieures.

Si la vie a évolué sur une de ces planètes, et a été propagée à l’autre via une panspermie locale, alors nous n’en savons pas beaucoup plus qu’auparavant. Mais si la vie unicellulaire a commencé avant notre système solaire, et s’est répandue ici via un panspermie plus large

\[Crick 73, Weber & Greenberg\]

, alors ça pourrait aider. Il pourrait alors y avoir eu beaucoup plus d’étapes difficiles par “essais et erreurs"prenant peut-être dix milliards d’années. Cela semble particulièrement plausible étant donné la complexité étonnante de la vie primitive que nous voyons, et que cette vie ait survécu pratiquement inchangée jusqu’à ce jour.

Ce scénario de panspermie large permet aussi aux étapes antérieures à la vie unicellulaire d’être plus improbables dans une région donnée de l’espace, mais au prix de rendre l’étape suivante d’autant plus probable en offrant davantage d’endroits d’où commencer. Une panspermie large d’unicellulaires complexes pourrait également être possible mais semble moins probable étant donné que de telles formes de vie semblent moins robustes face aux environnements extrêmes, et davantage ajustées à l’environnement terrestre

\[Crick 81\]

Prometheus : un film décevant sur de bonnes idées…

Des signaux radio émis par des intelligences extraterrestres serait bien sûr des informations riches sur sur la taille complète du filtre jusqu’au point où ces signaux sont possibles. Non seulement cette information aiderait à cerner nos hypothèses biologiques, mais ce serait apparemment aussi de mauvaises nouvelles pour notre avenir explosif. Et plus l’origine de ces signaux serait proche, pire ce serait (voir cependant la discussion sur l’ “ ” ci-dessous). Inversement, des résultats négatifs serait de bonnes nouvelles, et cette perspective devrait encourager de telles recherches. Notez que ceci est le contraire de la justification habituellement offerte par , qui soulignent habituellement la valeur des informations que les extraterrestres pourraient nous envoyer.

La recherche sur SETI et l’évolution de la vie fait bien plus que satisfaire la curiosité intellectuelle : elle nous offre de l’information unique à long terme quant à l’avenir de l’humanité.

Reconsidérer l’astrophysique

Il y a aussi plusieurs façons dont nous pourrions reconsidérer notre compréhension de la physique et de l’astronomie pour aider à expliquer le Grand Filtre.

Une possibilité est que le voyage spatial et la colonisation rapide des étoiles et des galaxies est beaucoup plus difficile qu’il n’y paraît, et en pratique impossible, même pour des machines nanotechnologiques intelligentes. Le milieu interstellaire, par exemple, pourrait être beaucoup plus sévère que nous l’imaginons. Cela donne à penser que nous avons de bonnes chances de survivre, mais peu de quitter notre système solaire à une vitesse importante. Plus la vitesse maximale est faible, moins le Grand Filtre doit être expliqué.

Une autre possibilité est que l’univers est beaucoup plus petit que l’on croit, peut-être en raison d’une topologie non triviale, de sorte que notre cône de lumière passé contient beaucoup moins qu’il n’y paraît. Cela permettrait également de réduire la partie du Grand Filtre devant être expliquée.

Peut-être l’alternative physique la plus optimiste est qu’il serait relativement facile de créer de “bébé-univers” locaux de masse et de néguentropie illimitées, et que le processus de faire ceci très régulièrement empêche les colons spatiaux ordinaires de s’échapper de la zone, peut-être par l’intermédiaire d’une explosion de supernova locale. La portion du Grand Filtre que ceci pourrait expliquer ne dépendrait que de la régularité avec laquelle ces évasions de colons sont empêchées.

Il y a aussi trois alternatives astrophysiques “sauvant les apparences stellaires” qui pourrait expliquer pourquoi un univers apparemment mort serait réellement vivant, notre système étant un “zoo” isolé

\[Ball 73\]

Tout d’abord, l’ingénierie d’envergure comme les capteurs solaires en orbite faits à partir d’astéroïdes, les sphères de Dyson, et le démontage stellaire pourraient être impossibles en pratique, ce qui expliquerait pourquoi les étoiles proches ont l’air si naturelles. Deuxièmement, les structures qui utilisent le mieux ces ressources pourraient parvenir presque toujours à préserver les spectres naturels et d’autres apparences. Troisièmement, notre compréhension de l’astrophysique pourrait juste être fausse, de façon que les étoiles et les galaxies apparemment mortes qui nous entourent sont en réalité bien vivantes.

Encore une autre possibilité est que la vie avancée colonise principalement la “ ", laissant en friche les étoiles et la matière ordinaire que nous voyons. Ce scénario exigerait une version plus étendue de l’hypothèse du “zoo social” que j’appelle “zoo commun”, discutée ci-dessous.

Notre compréhension de la matière noire en tant que simple matière inerte progresse rapidement, et pourrait aider à confirmer ou infirmer cette possibilité. De récentes observations de

\[Bennett, et al. al. 96\]

indiquent que près de la moitié (et peut-être la totalité) de la matière noire dans notre halo galactique est constituée d’objets entre une masse solaire et un dixième de masse solaire, et relativement peu de dans la gamme en dessous jusqu’à la taille de la Terre. Le plus petit objet indépendant déjà , dans cette gamme est une naine brune de la masse de 20 à 50 masses de Jupiter qui a un spectre similaire à celui de Jupiter

\[Savage, Sahli, & Villard 95\]

, ce qui est compréhensible.

Repenser les théories sociales

Personnellement, je pense que la plus grande partie du Grand Filtre est susceptible d’être expliquée par les étapes dont je pense que nous comprenons le moins : les étapes de l’évolution biologique de la vie et de l’intelligence. Cependant, de nombreux spécialistes des sciences physiques se concentrent sur l’explication du filtre par les domaines dont ils semblent penser que nous comprenons le moins: les sciences sociales.

Les astronomes Sagan et Newman, par exemple, affirment que ce nous allons soit nous auto-détruire avec des armes nucléaires, soit apprendre à “vivre avec les autres groupes dans le respect mutuel” en perdant “nos prédispositions propres à la territorialité et l’agression. … Cette adaptation doit s’appliquer … avec une très grande précision, à … chaque individu de la civilisation” afin que nous devenions “moins susceptibles de nous engager dans un impérialisme galactique agressif.”

\[Sagan & Newman\]

De même, Papagiannis affirme que “ceux qui parviennent à surmonter leurs tendances innées vers la croissance matérielle continue de matière et la remplacent par des objectifs non-matériels seront les seuls à survivre à cette crise”, ce qui implique une galaxie “peuplé de civilisations stables sur le plan éthique et spirituel.”

\[Papagiannis 84\]

. Et Stephenson affirme que “Pour une intelligence véritablement avancée, la recherche de la qualité plutôt que de la quantité redondante serait primordiale.”

\[Stephenson 82\]

Maintenant, bien sûr que si une fraction substantielle des civilisations suivait de tels scénarios, ces théories pourraient expliquer une petite partie du Grand Filtre. Mais pour expliquer une partie substantielle du Grand Filtre, de tels scénarios devraient découler de situations telles que la nôtre avec une très grande fiabilité. Bien que cela soit logiquement possible, ces auteurs ne proposent aucune raison de s’attendre à une telle situation. Ces théories ressemblent donc plus à des vœux pieux qu’à des tentatives sérieuses d’expliquer le phénomène à l’aide de notre meilleure compréhension des sciences sociales.

Au contraire, alors que l’on s’attend à ce que des groupes temporairement puissants aient une plus forte tendance à la colonisation et à l’agressivité au combat, la vérification de ceci montre qu’il n’y a pas de corrélation connue entre ces facteurs, ni aucune raison théorique connue de s’attendre à une telle corrélation. Et même si un évènement ponctuel avait sélectionné une faible tendance colonisatrice, nous nous attendons à ce que de plus fortes tendances soient finalement re-sélectionnées si la variation était encore permise.

Les sociologues ont de bonnes raisons de s’attendre à ce que des populations en concurrence remplissent à la fois de nouvelles niches, et se détournent de guerres ayant de graves conséquences, et des sociologues qui ont étudié le sujet ont prévu de substantielle migrations interstellaires

\[Finney & Jones 85\]

Compte tenu de la confusion que ce sujet semble produire, il semble utile de mentionner qu’il ne faut pas mettre de grands espoirs sur l’idée que, puisque que nous avons le contrôle sur les processus génétiques, l’intelligence peut se libérer d’ “impératifs biologiques” et choisir de nouveaux buts. La mauvaise herbe ne colonise pas parce qu’elle a le but d’atteindre un impératif biologique. Les organismes biologiques ont toujours été libres de poursuivre leur but quel qu’il soit, et d’en inventer de nouveaux. Le fait est qu’en général les créatures dont les objectifs mènent à une reproduction maximale finissent par dominer l’avenir.

De même, le contrôle de l’homme sur la génétique va changer la façon dont la variation est codée, et accélérer considérablement le processus de variation, mais il ne va pas laisser l’homme échapper au processus évolutionnaire de base : la variation et la sélection. Éviter de ce processus exigerait un contrôle global de la reproduction, ce qui implique au moins qu’un gouvernement mondial fort régule les naissances, la croissance économique locale, et même la propagation des idées, avec un processus politique suffisamment anti-démocratique pour éviter que la variation et la sélection ne s’applique au processus politique lui-même.

Les hypothèses sociales suivantes, bien qu’apparemment peu probables, sont cependant au moins un peu plausibles et ancrées dans notre compréhension des sciences sociales.

Les scénarios sociaux les plus pessimistes sont ceux comme une guerre nucléaire massive ou une catastrophe écologique. Une telle guerre dévastatrice serait plus susceptible d’arriver avant la dispersion dans le système solaire, à moins qu’elle ne puisse détruire notre soleil. Et une catastrophe écologique devrait survenir avant notre capacité à transcender notre héritage biologique, par exemple l’intelligence des machines (artificielle ou téléchargée). Il semble possible, bien que peu probable, que seulement un monde sur un million de mondes à notre stade évite un tel destin. Comme ceci laisserait encore la plus grande partie du Grand Filtre à expliquer d’une autre manière, la perspective d’une telle possibilité est une forte motivation pour l’étude du Grand Filtre.

Un scénario similaire pourrait être une sorte de ruine sociale quelconque, du genre qui conduisit à la chute un certain nombre de civilisations anciennes relativement isolées (telles que l’Ile de Pâques), mais en beaucoup plus grave, de sorte qu’il ne reste rien qui puisse renaître de ses cendres et recommencer. Lorsque nous comprendrons mieux ces évènements historiques, peut-être serons nous en meilleure position pour écarter cette possibilité.

Un scénario de dévastation est implicitement compris dans la formulation habituelle de l’ équation de Drake. Pour les précédentes étapes de l’évolution, l’équation demande la probabilité pour que le système atteigne l’étape suivante, mais à notre niveau d’évolution, l’équation demande le temps prévu jusqu’à ce que la civilisation disparaisse, et une fois disparue elle est supposée ne jamais se rétablir.

Une approche différente conduisant à d’autres théories sociales est de réaliser que si nos descendants n’ont plus suffisamment de concurrence interne, le modèle évolutionniste n’a plus besoin de s’appliquer. Par exemple, si l’on est disposé à admettre un univers clos et que le voyage supraluminique à partir d’un point d’explosion est possible, on peut supposer que la première civilisation parvenue à un point d’explosion où que ce soit a du avoir un fort gouvernement central stable (comme la Chine impériale), qui a placé une très forte valeur de la préservation de l’aspect naturel de l’univers

\[Freiheit 93, Crawford 95\]

. En étant les premiers et en s’étendant très vite, ces défenseurs de l’environnement pourraient imposer leurs préférences à tous les retardataires.

Le voyage supraluminique pourrait être atteint par un “warp drive” comme dans

\[Alcubierre 94\]

. Des artificiels ne seraient pas suffisants pour s’étendre plus vite que la vitesse de la lumière parce que les extrémités des trous doivent se déplacer normalement. De “longs” trous de vers pré-existants pourraient cependant suffire.

Sans voyages supraluminiques, un scénario écologiste nécessiterait qu’une forte majorité des civilisations adhèrent d’une certaine manière à des valeurs écologistes, et qu’une politique écologiste n’impose pas à une civilisation du “laisser-aller” écologique un désavantage militaire qui l’empêcherait de tenir en respect ses concurrents. La taille moyenne et la densité des pouvoirs non-écologistes devraient également ne pas être en contradiction avec notre observation qui ne révèle pas de telles régions cosmologiques différentes.

Aucune théorie sociale particulière n’est nécessaire pour l’hypothèse du “zoo”

\[Ball 73\]

qui est livrée avec l’une des alternatives astrophysiques énumérées ci-dessus, qui impliquerait que les systèmes colonisés agressivement ressemblent à des systèmes naturels. Il est assez naturel de supposer que de petites fractions de l’espace seraient préservées comme réserves naturelles. Par contre on semble avoir besoin d’une théorie sociale particulière pour expliquer l’hypothèse d’un “zoo commun” selon laquelle toute la matière visible par nous a été mise de côté comme réserve naturelle.

La similitude des structures de la matière visible dans l’Univers observable devrait être expliquée par une préférence remarquablement commune pour la densité et la nature de ces réserves, et un manque généralisé de préférence pour tout “jardin” visible partiellement restructuré. Il faudrait de plus un effort remarquablement coordonné à large échelle pour punir les pouvoirs déviants qui pourraient essayer d’envoyer des signaux radio ou des sondes auto-reproductrices vers ces étoiles préservant la faune. Il faut par exemple considérer que l’énergie d’une seule étoile pourrait alimenter un signal intermittent à bande étroite détectable par la vie pré-explosive comme la notre dans l’univers entier

\[Gott 82\]

Je mentionne cette hypothèse du “zoo commun” non pas parce que je trouve qu’elle est particulièrement plausible, mais parce qu’elle figure parmi les scénarios les plus plausible je peux construire sans invoquer également des alternatives astrophysiques invoquant comme le voyage supraluminique. Il illustre également les extrêmes nécessaires à la construction d’explications purement sociales cohérentes du Grand Filtre.

Conclusion

Aucune civilisations extraterrestres n’a sensiblement colonisé notre système solaire ou des systèmes à proximité. Ainsi, parmi les milliards de milliards d’étoiles dans notre univers passé, aucune n’a atteint le niveau de la technologie et de croissance que nous pourrions bientôt atteindre. Ce seul point de donnée implique qu’un Grand Filtre se trouve entre la matière inerte ordinaire et la vie avancée explosive durable. Et la grande question est: où en sommes-nous dans ce filtre?

Pour soutenir l’optimisme quant à notre avenir, nous devons trouver des étapes particulièrement improbables parmi les étapes de l’évolution passée. Et en fait, nous pouvons trouver un certain nombre des candidats plausibles de groupes d’étapes biologiques difficiles par “essais et erreurs” : la vie, la complexité, le sexe, la société, le berceau et le langage. En présumant qu’il y a environ neuf étapes difficiles au total, le Grand Filtre pourrait s’expliquer si le temps prévu pour chacune de ces étapes était en moyenne (logarithmique) d’une trentaine de milliards d’années, si seulement un pour cent des étoiles pouvait accueillir ces étapes, et si nous avions seulement environ un pour cent de chances de ne pas nous auto-détruire rapidement (ou d’interdire de façon permanente la colonisation).

Alors que l’on pourrait aussi expliquer certaines parties du Grand Filtre par des approches inhabituelles de l’astrophysique ou des sciences sociales, ces hypothèses me semblent moins plausibles qu’une espérance de 30 milliards d’années pour franchir les étapes biologiques identifiées. Il y a cependant beaucoup de place pour des désaccords.

Plus la portion de filtre à laquelle nous faisons face est grande, plus l’humanité doit être prudente pour essayer d’éviter les scénarios négatifs. Afin d’effectuer des choix informés, nous ferions bien d’analyser toutes ces questions avec beaucoup d’attention et de recueillir des données plus pertinentes.

Heureusement, des progrès rapides ont été accomplis dans plusieurs domaines empiriques. L’astronomie de la matière noire pourrait bientôt confirmer ou infirmer l’hypothèse du “zoo commun”. De preuves de vie sur Mars pourraient bientôt indiquer la facilité des premières étapes de l’évolution de la vie.

D’autres progrès se poursuivent, à un rythme plus lent, mais encourageant. Une grande variété de recherches se poursuivent pour éclairer l’histoire des débuts de la vie sur Terre. La physique théorique étudie si le voyage supraluminique est possible. Et l’ingénierie spéculative contribue à estimer la faisabilité du voyage interstellaire et de grandes constructions dans le système solaire. Les astronomes et les modélisateurs globaux travaillent à évaluer combien de temps la Terre restera accueillante pour la vie (si on ne la détruit pas). Et les sociologues continuent à améliorer notre compréhension de ce qui pourrait susciter les tendances à la colonisation ou à l’auto-destruction

Il se pourrait que bientôt un vaisseau spatial puisse tester les théories de panspermie large, peut-être par la recherche d’unicellulaires dans les comètes. Et les chercheurs de SETI continuent à tester l’hypothèse selon laquelle la vie à notre stade est dense, de sorte que nous sommes toujours confrontés à un filtre énorme. (Ils pourraient aussi envisager la recherche de diffuseurs renégats de partout dans l’univers vers le “zoo commun”.)

Enfin, nous ferions bien de garder à l’esprit quelques aspects inhabituels de ce casse-tête du Grand Filtre. Tout d’abord, gardons à l’esprit sa nature interdisciplinaire. Bien qu’il puisse être réconfortant pour chaque discipline de prétendre que le Filtre doit sûrement se trouver dans une autre discipline de moindre réputation (à leurs yeux), ces litiges doivent certainement être appuyés par une analyse détaillée utilisant notre meilleure compréhension de ces disciplines. Il n’est plus acceptable que des astronomes prétendent simplement, sans autre analyse, que les gens vont perdre leur tendance à coloniser, pas plus qu’il n’est acceptable pour les biologistes de simplement déclarer que les astronomes ne peuvent pas savoir si l’univers est aussi grand qu’ils le prétendent.

Deuxièmement, il faut se méfier du phénomène du “ ” par lequel on qualifie de miracle tout ce que nous ne comprenons pas. Contrairement au célèbre ivrogne à la recherche de ses clés sous le réverbère, ici nous sommes tentés de conclure que les clés doivent se trouver dans quelque coin sombre que nous n’avons pas examiné, plutôt que de faire face à la conclusion désagréable que les clés peuvent être perdues à jamais.

Enfin, il faut nous rappeler que le Grand Filtre est si grand qu’il n’est pas suffisant de simplement trouver quelques étapes improbables; elles doivent être suffisamment improbables. Même si la vie ne se développe qu’une seule fois par galaxie, il reste à expliquer le reste du Filtre: pourquoi n’avons nous n’ai pas vu une explosion arriver ici depuis une galaxie quelconque de notre univers passé ? Et si nous n’arrivons pas à trouver le Grand Filtre dans notre passé, nous devrons le craindre pour notre avenir.

Remerciements

Je (Robin Hanson) remercie les personnes suivantes pour leurs commentaires: Curt Adams, Niklas Bostrom, Brandon Carter , John K. Clark, Mark Crosby, Bradley Felton, Eric Watt Forste , Sean , Hastings , Eugene Leitl, John Leslie , Sean Morgan , Pat Powers, Hara Ra, And Sandberg , Damien R. Sullivan , et Michael Wiik.

Annexe technique

Cette annexe contient une description plus précise de notre point de donnée unique, et un calcul de nouveaux résultats concernant les étapes difficiles de type “essais et erreurs” .

En ce qui concerne le point de donnée, examinons la probabilité cumulée F(t, dv) qu’un volume de l’espace dv donné (en expansiont cosmologique) aura contenu la première origine d’une voie évolutive qui résulte en une explosion (arrivant) au temps t depuis le big bang, et s’étendant pour coloniser et visiblement modifier la plupart de l’univers visible. (Plus précisément, laissons cette probabilité être contingente à l’univers survivant aussi longtemps dans son état physique familier, plutôt que, par exemple, subir une transition destructrice à un état de vide de plus bas niveau.)

Si ces probabilités sont indépendantes pour les petits volumes, le nombre attendu d’autres explosions arrivant ici jusqu’à T = l’âge de l’univers moins un million d’années est au minimum l’intégrale de F(t, dv) sur la surface du cône de lumière passé dont le sommet est un million d’années dans notre passé. En utilisant une approximation espace homogène (sans doute valide aux échelles cosmologiques), de telle sorte que F(t, dv) = F(t) * dv, on obtient:

$\int_{t=0}^{T}4\pi F(T-t)t^2dt$

Notre point de donnée unique donne une forte preuve probabiliste que cette intégrale ne vaut pas beaucoup plus de un. Cela implique que F(t) est très petit! Par exemple, si F est indépendante du temps, de sorte que F(t) = 1-e-f.t ou approximativement f.t pour f.t petit, alors f.T.(volume-moyen-par-étoile) n’est pas beaucoup plus grand que 1 / (nombre d’étoiles dans l’univers visible),soit environ 10 -22.

Maintenant, considérons N étapes difficiles de type “essais et erreurs” qui doivent être effectuées dans une fenêtre temporelle de durée W. Si la probabilité que l’étape i prenne moins que le temps ti est 1-exp (-fi.ti) ou environ fi.ti pour fi.ti petit, alors en supposant que tous les fi * W sont petits, la densité de probabilité jointe sur les différentes durées des étapes difficiles ti est environ le produit de tous les f i, indépendant de tout ti. Sous la condition que Σ ti< W et que tout ti>0, cette distribution traite donc tous les i à égalité, quel que soit fi. Ainsi sous condition de succès, toutes les étapes difficiles ont à peu près la même répartition des durées, quelle que soit leur difficulté. (Pour un traitement mathématique plus rigoureux , voir

\[Hanson 96\]

Références

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La glace-9 de Vonnegut peut-elle exister ?

Mon, 05 Nov 2012 00:00:00 +0000

Je viens de découvrir chez une réponse à la question que je me posais depuis la lecture du “Berceau du Chat”, encore un vieux mais bon livre de S.F \[1\]. Je traduis l’article complet:

Question: Est-il possible de créer une substance comme la de Kurt Vonnegut, qui pourrait se lier à l’eau, en particulier l’eau de mer et se répliquer comme un virus en solidifiant les océans et toute l’eau sur Terre?

Réponse du Physicien : Non. En fait il existe une , mais elle n’a rien de spécial.

Les cristaux sont en général “auto-réplicants”. Une fois qu’un cristal est présent, la matière première environnante qui se place dans dans le réseau cristallin cause une baisse de l’énergie totale, mais bizarrement il faut dépenser un peu d’énergie pour commencer le cristal. Vous pouvez voir ceci en action avec de l’ : l’eau est tellement froide qu’elle devrait geler, mais aucun arrangement des molécules d’eau ne permet de commencer le cristal de glace.

Eau surfondue gelant au contact de glace existante

Le premier minuscule cristal qui démarre la boule de neige est appelé un “germe”. Souvent il n’est pas nécessaire car des impuretés de l’environnement peuvent ressembler à du cristal et les groupes d’atomes prêts à cristalliser peuvent s’y déposer. On appelle ces impuretés des “sites de ”.

Il pourrait paraître étrange de parler de formes d’eau solide différentes de la “glace” habituelle, mais il faut se souvenir que de nombreuses substances sont capables de cristalliser de plusieurs manières. Par exemple le et le sont fait d’exactement la même matière, l’oxyde d’aluminium, simplement arrangé différemment en fonction de l’environnement dans lequel ils se forment. (Note du 10.11.12: ceci n’est pas correct. Comme Ethaniel l’a soulevé dans un commentaire.)

L’oxyde d’aluminium sous formes saphir et rubis

L’eau en particulier cristallise sous un nombre surprenant de formes. Jusqu’ici, on a découvert 15 formes différentes de glace d’eau, mais une seule peut se former naturellement sur la Terre, la Glace-I. Même au fond de la fosse des Mariannes, la pression n’est de loin pas suffisante pour une autre .

Les différents états de l’eau et de la glace en fonction de la pression et de la température. La ligne rouge horizontale correspond à la pression à la surface de la Terre

Une règle générale est que si quelque chose veut cristalliser et se trouve dans un environnement ou c’est possible, ça arrivera. Même s’il n’y a pas de germe cristallin présent, un site de nucléation apparaîtra tôt ou tard et le cristal pourra se former et croître.

L’idée de la glace-9 de Vonnegut est qu’il pourrait exister une forme cristalline de l’eau qui cristallise rapidement à la pression et température de la surface terrestre. Si ça se pouvait, alors à un certain moment en quelques milliards d’années, à un certain endroit de nos gigantesques océans, un petit cristal de glace-9 aurait du apparaître et envahir le monde.

Nous avons déjà vu ça sur d’autres mondes précisément baptisés “lunes glacées”. Par exemple, a beaucoup d’eau, et son environnement (pression et température) permet la formation de glace-I. Sans surprise, Europe a subi il y a longtemps une “catastrophe du type Glace-I” qui a solidifié toute son eau, du moins à sa surface.

Pour résumer, si l’eau terrestre avait trouvé un moyen de cristalliser à température ambiante, elle l’aurait fait dès que possible, il y a très longtemps.

Bon, je retiens quand même qu’on a toujours pas démontré que la glace-I correspond à un minimum global d’énergie de l’eau à pression/température ambiante, et que le fait que la permet de maintenir le suspense science-fictionnesque.

Référence: Kurt Vonnegut (1972). Le Berceau du chat. Seuil.

Anneau-Monde et surpopulation

Sun, 28 Oct 2012 00:00:00 +0000

“ ” (“Ringworld”) de Larry Niven , est un bouquin de S.F. des années 1970 auquel je repense souvent. En première lecture, c’est un classique. En explorant la Galaxie, les Terriens ont rencontré deux autres espèces intelligentes, les et les . Après quelques siècles de conflits, ils vivent en paix et s’allient pour une mission d’exploration vers un système solaire qui révèle la présence d’une quatrième civilisation, inconnue.

Cette civilisation très avancée a “étalé” la matière de toutes les planètes du système pour construire un anneau entourant son étoile sur l’orbite habitable. La gravité est générée sur la face interne par la rotation de l’anneau. De très hautes chaines de montagnes continues bordent l’anneau pour empêcher l’atmosphère l’Anneau-Monde de s’échapper dans l’espace. Sur une orbite plus proche de l’étoile, d’immenses panneaux reliés par des câbles produisent l’alternance jour/nuit à la surface ce l’anneau. On voit tout ceci sur cette très jolie vidéo, avec les continents terrestres pour donner l’échelle de la chose:

Larry Niven se rapproche de la lorsqu’il calcule les de l’anneau, mais s’en éloigne lorsqu’il constate que la résistance des matériaux nécessaires dépasse de très loin celle du diamant ou du nanotube de carbone. Il doit inventer deux types d’ : le scrith constituant la structure de l’anneau et le nanofilament reliant les panneaux.

En passant, il y a un dicton Kzinti auquel je repense chaque fois que je vois un vaisseau spatial surarmé : “l’efficacité d’un moteur à réaction comme arme est directement proportionnelle à son efficacité comme moteur.” C’est vrai ça : pourquoi monter des petits lasers sur un énorme canon à particules ?

Mais je m’éloigne du véritable thème de l’Anneau-Monde et de la raison qui le rend vraiment intéressant : la .

Chacune des civilisations du livre de Larry Niven a trouvé une solution différente à la tendance naturelle de la vie à se multiplier de façon exponentielle:

les Kzinti ont développé un tempérament très agressif qui les fait s’entre-tuer en combats singuliers ou lors de guerres suicidaires
les Marionnettistes, grégaires au point de ne pouvoir envisager vivre sur plusieurs planètes, ont éloigné de leur Soleil leur planète surchauffée par la surpopulation et formé une avec les planètes dont ils extraient les ressources. Arrivés à 1000 milliards d’individus sur une planète, ils se sont résolus à introduire un contrôle des naissances draconien : seuls les individus particulièrement méritants sont autorisés à se reproduire.
les Terriens ont fini par devenir étonnamment sages : les femmes n’ont droit de donner naissance qu’à deux enfants. Si je me souviens bien, elles sont stérilisées après, à moins qu’elles ne gagnent à une loterie le droit de faire un troisième enfant pour maintenir la fécondité au . Ceci a une conséquence marrante quoique scientifiquement incorrect *: les femmes chanceuses se reproduisant plus que les autres, la chance devient un et donne naissance à des lignées de femmes chanceuses…
les mystérieux ingénieurs de l’anneau-monde ont énormément multiplié la surface habitable. En effet, la sphère étant la surface d’aire minimale enfermant un volume donné, vivre à la surface d’une planète sphérique utilise très mal la matière. L’Anneau-Monde, d’une masse comparable à celle de Jupiter offre une surface 26000 fois plus élevée que notre géante gazeuse, soit environ 3 millions de fois la surface terrestre. Avec des conséquences inattendues que je vous laisse découvrir en lisant le livre.

Dans un prochain article, nous verrons que la démographie humaine du 21ème siècle est assez différente de celle que Larry Niven pouvait imaginer en pleine “explosion démographique” , au moment où le commençait à envisager des limites à la croissance . Néanmoins, il me semble que le choix de “société durable” qui se profile pour nous se situe quelque part entre celui des Marionnettistes végétariens entassés sur une planète surchauffée et celui des Kzintis carnivores en guerre perpétuelle.

Mais si nous consacrons toutes les ressources de la planète à notre survie, nous serons irrémédiablement limités à une bloquée au fond de son . Ne sommes-nous pas devant un choix plus fondamental encore ? Ne devrions-nous pas réduire drastiquement (mais pacifiquement, par une politique mondiale de l’enfant unique étalée sur un siècle par exemple) notre population pour disposer des énormes réserves d’énergie et de ressources nécessaires pour partir, construire des et essaimer dans l’espace à la conquête de plus de ressources, d’énergie et de surface ?

The Return to Abalakin d’Alexander Preuss : un "vaisseau-monde" qui fait presque envie, non ?

Note*: la chance n’étant pas un caractère héréditaire, elle ne peut pas être un avantage sélectif.

Références:

Larry Niven (1970). Ringworld. Ballantine Books.
Larry Niven (2003). L'anneau-monde. J'ai lu.
Albert Jacquard (1993). L' explosion démographique: un exposé pour comprendre : un essai pour réfléchir. Flammarion.
Donella H. Meadows, Dennis Meadows, Jorgen Randers, Dennis L. Meadows, Behrens, William W., III, Dennis L. Meadows, Jørgen Randers (1972). The limits to growth: a report for the Club of Rome's project on the predicament on mankind. Universe Books.

igNobel 2012 et dangers de la coloscopie

Fri, 21 Sep 2012 00:00:00 +0000

Comme chaque année, l’éditeur des “ ” a décerné ses aux recherches scientifiques les plus désopilantes, et 2012 est un bon cru :

Le prix de psychologie va à une équipe hollandaise qui a montré que la tour Eiffel parait plus petite lorsqu’elle est représentée inclinée vers la gauche

Un prix d’acoustique est décerné aux jeunes inventeurs japonais du “SpeechJammer” , un appareil qui embrouille les orateurs pénibles. Ils auraient aussi mérité le prix de publicité:

Une équipe américaine reçoit le prix de neurosciences pour avoir détecté, à l’aide d’instruments très sophistiqués, une activité dans le cerveau d’un saumon mort :

Johan Pettersson reçoit le prix de chimie pour avoir expliqué pourquoi certains habitants du village suédois de ont les cheveux verts. C’est à cause du cuivre présent dans l’eau chaude en raison de la mauvaise qualité de la plomberie !

Le prix de littérature est attribué au bureau de la comptabilité générale du gouvernement états-unien pour le rapport intitulé “Actions nécessaires pour évaluer l’impact des efforts pour estimer les coûts des rapports et études” . C’est mérité, mais je suis sur qu’une autre administration peut faire mieux…

Quatre physiciens anglo-saxons se partagent le prix de physique pour leur contributions à la compréhension des complexes mouvements dynamiques des queues de cheval humaines ,

Une étude internationale d’importance au moins équivalente est récompensée d’un prix de mécanique des fluides : pourquoi le café déborde-t-il lorsqu’on marche en tenant une tasse, et comment l’éviter

gare à la résonance !

Le prix d’anatomie est décerné à l’équipe hollando-américaine qui a prouvé que les chimpanzés se reconnaissent entre eux tout aussi bien en s’observant la face que l’arrière train

Cette illustration de l’article est particulièrement limpide…

Sinon, le prix igNobel de la paix va à l’entreprise russe SKN qui produit des diamants en utilisant de vieilles munitions . Ils auraient presque mérité le vrai Nobel, non ?

Mais ce sont les travaux de chercheurs français récompensés par le prix de médecine qui m’ont causé un fou rire irrépressible. Emmanuel Ben-Soussan et ses collègues ont rendu la plus sûre par des méthodes réduisant le risque de d’ , . Je ne sais pas pourquoi ça me fait rigoler, parce que c’est très dangereux, voire mortel.

Et trop rire,

Références:

avec les liens qui font toutes la différence entre cet article et les articles cutandpastés :

Anita Eerland, Tulio M. Guadalupe and Rolf A. Zwaan, “Leaning to the Left Makes the Eiffel Tower Seem Smaller: Posture-Modulated Estimation” Psychological Science, vol. 22 no. 12, December 2011, pp. 1511-14.
Kazutaka Kurihara, Koji Tsukada, “ ”, . February 28, 2012.
Craig M. Bennett, Abigail A. Baird, Michael B. Miller, and George L. Wolford, “ : An argument for multiple comparisons correction” , vol. 1, no. 1, 2010, pp. 1-5.
" ", 17 décembre 2011, The Local
" " US Government General Accountability Office report GAO-12-480R, May 10, 2012.
Raymond E. Goldstein, Patrick B. Warren, and Robin C. Ball “ .” , Physical Review Letters, vol. 198, no. 7, 2012.
Joseph B. Keller, “Ponytail Motion” , SIAM \[Society for Industrial and Applied Mathematics\]Journal of Applied Mathematics, vol. 70, no. 7, 2010, pp. 2667–72
Hans C. Mayer and Rouslan Krechetnikov “Walking With Coffee: Why Does It Spill?” Physical Review E, vol. 85, 2012. ( )
Frans B.M. de Waal and Jennifer J. Pokorny “ ”, Advanced Science Letters, vol. 1, 99–103, 2008.
page “ ” sur le site de SKN
Spiros D Ladas, George Karamanolis, Emmanuel Ben-Soussan, “Colonic Gas Explosion During Therapeutic Colonoscopy with Electrocautery,” , World Journal of Gastroenterology, vol. 13, no. 40, October 2007, pp. 5295–8. DOI :
E. Ben-Soussan, M. Antonietti, G. Savoye, S. Herve, P. Ducrotté, and E. Lerebours “Argon Plasma Coagulation in the Treatment of Hemorrhagic Radiation Proctitis is Efficient But Requires a Perfect Colonic Cleansing to Be Safe” European Journal of Gastroenterology & Hepatology, vol. 16, no. 12, December 2004, pp 1315-8.

Le rapport suisse sur l'homéopathie

Tue, 17 Jul 2012 00:00:00 +0000

Jetez ce livre dans une piscine et buvez un verre de son eau : selon le principe de similitude, ça devrait vous soigner de l’inconduite scientifique…

Sous des titres comme “ ”, la presse suisse a récemment mentionné un dans lequel il démonte point par point le rapport qui a servi de justification au remboursement de l’homéopathie par l’assurances maladie obligatoire en Suisse.

En tant que citoyen suisse, je suis effaré que mon gouvernement apporte sa caution à un rapport clairement partial voire frauduleux et réintroduise l’homéopathie avec un alibi pseudo-scientifique. Les stipulaient clairement page 9 sous “Prise en compte des médecines complémentaires dans l’assurance de base”:

“Une large majorité (de parlementaires) s’est accordée sur la nécessité de soumettre les prestations de médecines complémentaires aux critères de l’efficacité, de l’adéquation et de l’économicité”

Non seulement le rapport ne répond pas à ces questions avec l’objectivité requise, mais il risque de jeter le discrédit sur la recherche scientifique helvétique, plusieurs sites homéopathiques clamant désormais que la Suisse a officiellement reconnu l’homéopathie comme efficace. ( par exemple)

De plus ce rapport n’a apparemment pas été traduit dans une langue officielle suisse ni mis à disposition gratuitement alors qu’il a été financé par mes impôts. Pour contribuer à révéler publiquement le peu de sérieux de ce rapport, j’ai obtenu l’aimable autorisation de David Martin Shaw (et du Swiss Medical Weekly) de traduire son article en français.

N’étant ni docteur en médecine ni traducteur certifié, ce travail est l’oeuvre d’un amateur assisté de deux relecteurs bénévoles (merci à Marc et David). Veuillez donc vous référer à l’article original en cas de doute.

\[altmetric doi=" 10.4414/smw.2012.13594" float="right"\]

Référence de l’article original : David Martin Shaw (2012). The Swiss report on homeopathy: a case study of research misconduct Swiss Medical Weekly (142) DOI:

Le rapport suisse sur l’homéopathie : une étude de cas d’inconduite* en recherche

David Martin Shaw, Université de Glasgow, Royaume-Uni

Introduction

En 2011, le gouvernement suisse a publié un rapport sur l’homéopathie . Ce rapport a été commandé à la suite du référendum de 2009 par lequel le peuple suisse a décidé que les thérapies alternatives telles que l’homéopathie et d’autres devraient être couvertes par l’assurance médicale privée. Avant la mise en œuvre de cette décision, le gouvernement a voulu établir si l’homéopathie fonctionne réellement. En février 2012, le rapport a été publié en anglais et les partisans de l’homéopathie ont immédiatement proclamé qu’il offrait une preuve concluante que l’homéopathie est efficace. Cet article analyse le rapport et conclut qu’il est scientifiquement, logiquement et moralement erroné. Plus précisément, il ne contient pas de nouveaux faits et interprète de manière erronée des études précédemment dénoncées comme étant faibles, il crée un nouveau standard de preuve conçu pour faire apparaître l’homéopathie comme efficace, et il tente de discréditer les essais contrôlés randomisés comme étalon-or de la preuve. Plus important encore, presque tous les auteurs ont des conflits d’intérêts, en dépit de leurs affirmations selon lesquels il n’en existe pas. Entre autres, ce rapport prouve que les homéopathes sont prêts à fausser les preuves afin de soutenir leurs croyances, et ses auteurs semblent avoir violé les principes des Académies suisses des sciences régissant l’intégrité scientifique.

Mots clés: médecine alternative, éthique, homéopathie, assurance, intégrité en recherche, inconduite en recherche

La “preuve”

Le rapport prend la forme d’une “ ” ( ), ce qui est différent d’une ou d’une . Les auteurs affirment que c’est une “procédure scientifiquement établie qui

\[...\]

examine non seulement l’efficacité d’une intervention particulière, mais aussi et surtout son efficacité dans le monde réel, sa pertinence, sa sécurité et son économie.” Cela semble être une tentative de prêter une crédibilité objective au rapport, mais le rapport est très loin d’une HTA typique. Les HTA entreprennent normalement de nouvelles recherches afin d’évaluer l’efficacité d’une nouvelle technologie ou procédure , mais le rapport suisse examine simplement les recherches existantes. De plus, il est trompeur de prétendre que les méta-analyses et revues systématiques ne considèrent que l’efficacité ; au contraire, elles comprennent souvent des informations sur le coût et la sécurité, et incluent invariablement aussi des données sur l’efficacité (bien que les auteurs aient peut-être une conception différente de l’efficacité à l’esprit ; voir ci-dessous). En outre, ce que les auteurs entendent par “appropriée” n’est pas clair; s’ils veulent dire “qui bénéficie aux patients”, alors les revues et analyses incluent aussi ces données.

La tentative des auteurs de prétendre que leur HTA dépasse la portée d’un examen systématique normal s’explique peut-être par le fait que leur rapport ne comporte pas de nouveaux éléments de preuve. Elle accepte cependant des faits qui seraient normalement exclues d’une analyse typique, comme les “ , les bonnes et les longitudinales “. L’avantage supposé par l’inclusion de ces sources est qu’elles sont “politiquement plus informatives”, un terme ambigu qui n’est pas expliqué. Cependant, l’affirmation selon laquelle les HTA ont la particularité d’inclure ces données est également trompeur, car des examens systématiques peuvent inclure de telles sources de preuves. La principale différence entre les critères de preuve d’une revue systématique et ceux de ce rapport est que le premier n’inclut que des preuves de haute qualité tandis que le second accepte des faits de moins bonne qualité.

La méthode des auteurs pour sélectionner la littérature pour l’analyse est révélatrice. Ils n’ont pas procédé à un examen en ligne parce que “la simple recherche en ligne n’aurait pas été suffisante pour fournir un aperçu représentatif de la recherche homéopathique” . Ils ont donc aussi inclus des “contacts avec des experts et des numérisations de références bibliographiques.” C’est une stratégie de recherche suspecte pour trois raisons. Tout d’abord, toute recherche de haute qualité est presque certainement disponible en ligne. Deuxièmement, l’utilisation de “contacts avec des experts” suggère une méthodologie biaisée et informelle. Troisièmement, les références à des documents qui ne sont pas disponibles en ligne suggèrent des recherches périmées ou qui n’ont pas subi d’examen par les pairs. En outre, il n’est pas clair pourquoi une recherche en ligne n’aurait pas fourni un échantillon représentatif ; il est probable qu’elle l’aurait fait, mais que les résultats auraient montré que l’homéopathie est inefficace.

Comme déjà indiqué, aucun nouveau fait de haute qualité n’est présenté dans le rapport. Au contraire, il tente de réanalyser sous un éclairage plus symathique des études connues pour être imparfaites.

En fait, les auteurs basent leur conclusion que l’homéopathie est efficace sur quatre études qui ont toutes plus de dix ans et qui ont été clairement reconnues comme faibles et erronées (voir référence 3 pour des détails sur les vérifications) . La plupart des auteurs de ces études reconnaissent qu’ils n’ont pas montré que l’homéopathie était efficace, mais cela n’empêche pas les auteurs du rapport de réanalyser ces travaux à la lumière de leur curieux critère d’ “efficacité dans le monde réel” et de certaines études précliniques dont les auteurs prétendent qu’elles lèvent tout doute sur la plausibilité de l’homéopathie. A ce propos, les auteurs affirment que le mécanisme de l’homéopathie “est soutenu par un assez grand nombre de tests de haute qualité dans la recherche préclinique fondamentale”, mais que ces études “sont incapables de fournir des explications concernant les autres piliers de l’homéopathie: le et le test du médicament sur le sujet en bonne santé.” . Ainsi, les auteurs estiment que l’homéopathie est plausible grâce à des études précliniques qui n’établissent aucun des principes clés de l’homéopathie et ne montrent aucune efficacité chez les humains. Comment alors peuvent-ils conclure que l’homéopathie fonctionne? Les auteurs réécrivent effectivement les règles normales de validité :

Contrairement à l’idée désormais habituelle que la fiabilité des résultats croît avec la , nous pensons que - grosso modo - il y a un risque de résultats faussement positifs si la est surfaite et un risque de résultats faussement négatifs si la validité interne est surfaite. Du point de vue homéopathique, la validité externe de la plupart des études est faible … parce qu’elles ont tendance à ignorer les fondements essentiels de l’homéopathie classique .

Cela équivaut à une apologie de l’homéopathie : plutôt que d’admettre que les méthodes normales d’évaluation montrent que l’homéopathie ne fonctionne pas, les auteurs supposent que cela signifie que les méthodes ne fonctionnent pas. Ce thème est permanent dans leur référence à “l’efficacité dans le monde réel.”

“L’efficacité dans le monde réel” et les ERC

Nous avons déjà noté que les revues systématiques et les méta-analyses tiennent souvent compte de l’efficacité. Qu’est-ce donc que les auteurs du rapport entendent par “efficacité dans le monde réel”? Les auteurs affirment que ce critère prend en compte la sécurité alors que les revues systématiques ne le font pas. Nous avons également vu que les examens tiennent en fait compte de la sécurité, mais qu’ironiquement, le rapport lui-même ne le fait pas. Les auteurs déclarent qu’ “une recherche systématique de cas dans la littérature homéopathique et juridique n’a pas été possible en raison de problèmes d’infrastructures, de méthodologie et de temps” Il est plutôt trompeur de la part des auteurs de prétendre que leur critère inclut des éléments que les revues systématiques n’incluent pas, alors que les revues le font et leur propre rapport ne fait pas. Il est également éthiquement suspect de conclure que l’homéopathie est sans danger si aucune revue n’a été effectuée.

Un indice sur la vraie nature de “l’efficacité dans le monde réel” est fournie par une question posée par les auteurs eux-mêmes, à savoir :

Si l’homéopathie est très susceptible d’être efficace, mais que cela ne peut pas être formellement prouvé dans des test cliniques, la question se pose de savoir quelles sont les conditions nécessaires pour que l’homéopathie puisse montrer son efficacité et réaliser son potentiel, et quelles conditions menacent de l’empêcher.

Il est quelque peu surprenant que les auteurs soient assez hardis pour inclure cette question dans le rapport. Ici, ils semblent admettre qu’ils cherchent à montrer que l’homéopathie est efficace et à aider la pratique à se développer, et qu’ils sont prêts à sélectionner n’importe quelles conditions de recherches qui permettront d’atteindre cet objectif. Plutôt que d’accepter que la méthode scientifique montre que l’homéopathie est inefficace, ils font valoir que la méthode elle-même est erronée et créent leur propre méthode pour produire les réponses qu’ils souhaitent. En substance, cela ressemble à un aveu de faute professionnelle* en recherche, et soulève de sérieuses questions sur l’objectivité des auteurs.

Non contents d’affirmer que leur critère d’efficacité est supérieur alors qu’il est en fait biaisé, les auteurs attaquent également la pierre angulaire de la : l’ (ERC). En fait, ils consacrent un chapitre entier du rapport à le faire, bien qu’ils n’aient apparemment pas eu assez de temps pour effectuer une revue de la littérature sur la sécurité. Ironie du sort, certaines de leurs préoccupations sont de nature éthique. Ils soutiennent qu’il est contraire à l’éthique de répéter des ERC lorsqu’un traitement efficace est connu, car certains participants se verraient refuser le meilleur traitement. C’est évidemment vrai, mais n’est pas un argument contre les ERC. Qui voudrait répéter un ERC si le traitement est déjà connu pour être efficace ? Ils font également valoir que le consentement ne compense pas le fait que les ERC ne peuvent pas garantir l’ , et concluent que les autorités n’ont pas le droit d’insister sur les ERC en raison de ces problèmes éthiques. Les auteurs soutiennent donc essentiellement qu’il est contraire à l’éthique d’établir si un traitement donné fonctionne; la plupart des gens pensent le contraire. (Pour les homéopathes, bien sûr, il peut être avantageux de ne pas avoir à établir l’efficacité de leurs remèdes.)

Notez que le seul passage du document où le mot “éthique” est utilisé concerne l’argumentation contre les ERC. Étant donné le grand nombre d’articles soulevant des préoccupations sur les aspects éthiques de l’homéopathie, il est troublant de constater que les auteurs ne mentionnent même pas les questions de préjudice potentiel pour les patients qui choisissent l’homéopathie plutôt qu’un traitement conventionnel efficace, ainsi que le gaspillage de ressources lié au financement de traitements inefficaces, plus le problème de tromper des patients afin d’en bénéficier .

Conflits d’intérêts

Étant donné les paragraphes précédents de cet article, personne ne sera surpris d’apprendre que la majorité des auteurs du rapport sont des homéopathes. En fait, un seul des auteurs qualifié en médecine n’est pas un homéopathe ou un praticien de médecine alternative. Bien sûr, le fait que quelqu’un soit homéopathe ne veut pas dire qu’il ne peut pas être objectif sur l’homéopathie, mais le risque potentiel de biais est considérable, et ce potentiel semble avoir été réalisé dans le rapport. Les auteurs du rapport fournissent une déclaration de conflits d’intérêt:

Aucune personne impliquée dans la compilation n’a de conflit d’intérêt, financier ou autre. Chaque fois que des avis d’expert ont été demandés à un médecin qui utilise lui-même la méthode en question, des experts indépendants ont également été consultés .

Malheureusement, la première phrase est fausse. Les homéopathes croient que l’homéopathie fonctionne, et en tant que tels ils ont un conflit d’intérêt inhérent lorsqu’ils sont impliquées dans une évaluation de l’homéopathie. Même si ils sont capables d’objectivité, ils ont l’obligation de déclarer cela comme un conflit d’intérêts potentiel. Mais ce n’est pas le principal problème ici. Comme homéopathes, la carrière de beaucoup des auteurs serait compromise si leur rapport indiquait que l’homéopathie ne fonctionne pas. En outre, l’inclusion de l’homéopathie dans le régime d’assurance, qui nécessiterait un verdict favorable du rapport, apporterait des avantages potentiels à un grand nombre des auteurs tant en termes de prestige que d’argent. La déclaration de conflits d’intérêts devrait en fait déclarer que la plupart des auteurs ont des conflits d’intérêts financiers et professionnels. Notez que les auteurs ont non seulement omis de déclarer ces conflits d’intérêts, mais ont également nié leur existence. Si un rapport approuvant un nouveau médicament avait été écrit par les employés d’une société pharmaceutique et qu’ils aient affirmé qu’ils n’avaient pas de conflit d’intérêts, ils seraient méprisés ; il est troublant de constater que la même chose ne semble pas s’appliquer ici. Notez également que dans la citation ci-dessus, les auteurs admettent que la consultation d’un médecin homéopathe constitue un conflit d’intérêts ; il est difficile de comprendre pourquoi ils ne s’appliquent pas cette logique à eux-mêmes.

Un aspect particulièrement inhabituel des conflits d’intérêt des auteurs, c’est qu’ils forment effectivement une partie de leur argumentation en faveur de l’homéopathie. Par exemple, le rapport réinterprète la et fait valoir que ses conclusions étaient négatives uniquement parce que les auteurs croyaient que le mécanisme de l’homéopathie n’était pas plausible. Compte tenu de leur acceptation (basée sur des tests de laboratoire) que l’homéopathie est plausible, les auteurs prétendent que cela signifie que les résultats de l’étude originale ont été positifs. Ainsi, leur conflit d’intérêts - ils croient que l’homéopathie fonctionne malgré les preuves du contraire - est la clé de leur réinterprétation biaisée des résultats.

L’intégrité scientifique

En plus de nier leurs conflits d’intérêts, nous avons déjà vu que les auteurs du rapport semblent avoir triés sur le volet et mal interprété les preuves sur lesquelles ils voulaient baser leur affirmation selon laquelle l’homéopathie est efficace. Cela peut sembler compréhensible étant donné leur foi dans la médecine alternative, mais c’est en fait une infraction grave à l’éthique. Les Académies suisses des sciences ont publié des lignes directrices sur l’intégrité en recherche. Sur le sujet des conflits d’intérêts, celles-ci précisent :

Toutes les personnes qui participent à un projet de recherche doivent signaler leurs intérêts, financiers et autres, ainsi que leurs liens à leurs supérieurs hiérarchiques, aux instances responsables et à d’autres personnes habilitées, pour autant que leur activité scientifique puisse les placer dans une situation conflictuelle. Les intérêts personnels ne doivent pas influencer la prise de position objective, lors de l’évaluation de projets et de publications **

Les auteurs du rapport semblent violer ces exigences. Ils nient explicitement les conflits d’intérêts, malgré les enjeux personnels et financiers du résultat du rapport qu’ils écrivent. Les auteurs pourraient objecter qu’ils ne menaient pas une recherche mais une évaluation. Toutefois, les lignes directrices condamnent également “la dissimulation délibérée des conflits d’intérêts … la mauvaise évaluation délibérée ou par négligence de projets, de programmes ou de manuscrits …

\[et\]

les jugements sans fondement visant à créer des avantages, que ce soit personnels ou pour le bénéfice de tierces parties “dans les expertises et examens par les pairs. La sélection biaisée des éléments de preuve et l’interprétation sélective des résultats dans le rapport sont à tout le moins négligentes, voire susceptibles d’être intentionnelles. Ceci n’est pas nouveau en l’homéopathie, comme Edzard Ernst l’a souligné:

Les homéopathes prétendent souvent qu’il existe des revues systématiques qui montreraient que l’homéopathie fonctionne. Par exemple la récente
\[précédente\]
évaluation de technologie de la santé (HTA) suisse par Mathie. Le problème est que ces articles ne remplissent pas les critères formels pour une revue systématique, proviennent d’homéopathes, sont ouverts à la partialité et peuvent être critiqué sur d’importants points méthodologiques .

L’ethos de la ligne directrice de l’intégrité de la recherche est que “l’‘inconduite scientifique ne doit pas être tolérée.” Dans ce cas, elle n’a pas seulement été tolérée, mais a reçu le sceau de l’approbation du gouvernement suisse et a été utilisée pour influencer la politique de santé : à partir de Janvier 2012, l’homéopathie sera incluse dans la couverture d’assurance maladie, contribuant en partie à une hausse des primes d’assurance jusqu’à 4,4% . Contrastant avec le rapport suisse, l’enquête du gouvernement du Royaume-Uni sur l’homéopathie a entendu le témoignage de deux homéopathes et de deux adversaires de la pratique, et le rapport a été rédigé par un comité indépendant de membres du parlement. Ce rapport est disponible en ligne gratuitement et a conclu que “l’homéopathie ne devrait pas être financé par le et le devrait cesser d’autoriser des produits homéopathiques” .

Conclusion

Le présent article a établi que les auteurs de ce rapport ont adopté une stratégie très inhabituelle dans ce qui aurait du être une appréciation impartiale des faits. Il révèle que leur but n’était pas de fournir une évaluation indépendante, mais de choisir des critères qui conduisent à leur conclusion préétablie selon laquelle l’homéopathie est efficace. À cette fin, ils ont choisi d’adopter un critère hautement discutable d’ “efficacité dans le monde réel”, d’ignorer des résultats négatifs concernant l’homéopathie en faveur d’une invraisemblable réinterprétation des résultats, et d’attaquer les ERC. Cette utilisation d’une méthodologie unique et suspecte lors d’une évaluation visant à évaluer les soins de santé est objectivement une source de préoccupation particulière ; on imagine que le gouvernement suisse voulait que l’homéopathie soit jugée par rapport aux normes existantes plutôt que d’en créer de nouvelles spécialement créés pour cette évaluation. Ce faisant, les auteurs ont déformé la preuve et induit en erreur le public ; ces actions, combinées avec leurs conflits d’intérêts, suggèrent fortement qu’ils se sont rendus coupables de faute professionnelle en recherche. Il est extrêmement regrettable que le gouvernement suisse ait légitimé ce rapport en lui attachant son nom, et aussi injuste que le texte en langue anglaise ne soit pas disponible gratuitement pour le public alors qu’il est largement déformé et présenté dans le monde entier comme une preuve de l’efficacité de l’homéopathie . Il reste possible que l’homéopathie soit efficace, mais les auteurs de ce rapport rendent à la pratique un très mauvais service.

Correspondance: David M. Shaw, PhD, MSc, MA, MML, PGCE, Institut d’éthique biomédicale, Université de Bâle, Missionsstrasse 24, CH-4055 Bâle, Suisse,

References

Gudrun Bornhöft and Peter Matthiessen (eds.) Homeopathy in healthcare: effectiveness, appropriateness, safety, costs. Springer, 2012.
NHS National Institute of Health. .
Ben Goldacre. Benefits and risks of homeopathy. The Lancet. 2007;370:1672–3.
David Shaw. Homeopathy is where the harm is. Five unethical effects of funding unscientific remedies. J Med Ethics. 2010;36(3):130–1.
Académies suisses des sciences :
Edzard Ernst. Written submission. In: House of Commons Science and Technology Committee (see reference 8), p.88 (Evidence 28).
. 2009.
Dana Ullman. . The Huffington Post.

Note du traducteur:

J’ai ajouté quelques liens vers la Wikipédia pour expliciter quelques termes techniques, et mis en gras une citation du rapport qui me parait particulièrement révélatrice.
* le terme anglais “misconduct” utilisé plusieurs fois dans le texte . Je l’ai traduit par “inconduite” dans le titre et par “faute professionnelle” dans le texte.
** paragraphe copié/collé de la version française de la ref. \[5\]

Fables scientifiques

Sat, 16 Jun 2012 00:00:00 +0000

WorldCat • Open Library • LibraryThing • Google Books • BookFinder Découvert par hasard hier, dévoré avec passion aujourd’hui et chaleureusement recommandé ici même instantanément : Darryl Cunningham, Luis Alfonso Gámez (2012). Fables scientifiques. ça et là. .

Cette “BD documentaire” regroupe 7 démystifications parues initialement sur sur:

L’homéopathie
l’affaire du docteur , le fraudeur qui a lié l’autisme au vaccin contre la rougeole
le canular lunaire (selon lequel les images des missions Apollo ont été tournées sur Terre)
le réchauffement climatique (ou plus exactement la contestation du …)
l’évolution (ou plutôt le cré(a)ti(o)nisme )
la chiropraxie
le déni de la science.

Le dessin et la mise en page sont très sobres : 6 cases par page, une seule couleur et une seule bulle de texte par case. Parfois un graphique ou une photo décolorée remplace le dessin comme sur cette planche d’exemple:

En fait, le dessin ne sert que de support au texte, le rendant peut-être plus lisible pour les lecteurs réfractaires à la prose scientifique, fut-elle vulgarisée. Et c’est bien l’objectif de ce livre, que l’on peut prêter à sa tante Juliette adepte d’homéopathie, ou au petit voisin qui ne croit pas que j’aie vu des hommes gambader sur la Lune pour de vrai. La première de couverture contient même la docte sentence à prononcer dans ces cas là:

“Chacun est en droit d’avoir sa propre opinion, mais les faits sont les mêmes pour tous” ( )

Pour ma part, j’ai aussi appris plein de choses dans ce livre bien documenté (il y a même une liste de références à la fin… une première en BD ? ). Voici quelques faits que j’ignorais, et que vous ne pouvez ne pas lire si vous voulez préserver la surprise de la lecture:

a participé à la vérification des travaux de sur la mémoire de l’eau
l’homéopathie propose un traitement préventif contre la malaria…
la recherche frauduleuse de Wakefield était qui souhaitait déposer une plainte collective contre les fabricants de vaccins
Dans notre atmosphère, la flamme d’une fusée est maintenue dans un cône par la pression atmosphérique, mais dans le vide les gaz expulsés partent dans toutes les directions. C’est pour cela que le LEM n’a expulsé qu’un peu de poussière en alunissant au lieu de créer un cralune.
Les Mythbusters ont tenté de reproduire le “moon hoax” et vous pouvez maintenant voir cet épisode fantastique complet et légalement ici : \[embed\] \[/embed\]
L’existence des prouve que Dieu n’existe pas. J’adore ce passage !
J’ai découvert le , mais bonne nouvelle, ma fille l’avait appris en cours de biologie. Tout n’est pas perdu !
Je ne connaissais ni l’historique ni les “théories” à la base de la , mais maintenant je sais où la classer : pseudo-médecine inefficace, voire dangereuse.
, ministre de la santé d’Afrique du Sud de 1999 à 2008 a proposé de traiter le SIDA avec de l’ail et des patates douces. Bilan : 300'000 morts de plus.

Le dernier chapitre, “le déni de la science”, se distingue un peu des autres. Il décrit la démarche scientifique et l’oppose résolument au mécanisme de la croyance. L’auteur y défend aussi, peut être un peu naïvement, la controverse constructive résultant de la “revue par les pairs”. Il fustige les débats publics entre savants d’une part et croyants soutenus par d’obscurs intérêts économiques d’autre part., arbitrés par des journalistes comme s’il s’agissait de débats politiques dans lesquels deux opinions se valent.

Bien que j’adhère à 100% à ce point de vue, il me semble que Darryl Cunningham ne parvient hélas pas à éviter de présenter la science comme un brin élitiste, fonctionnant selon des principes bien distincts de ceux de l’économie ou de la démocratie, et donc en définitive peu compréhensible. Mais peut-être devrais-je relire ce chapitre à tête plus reposée, car cet excellent ouvrage ne devrait pas se lire d’une traite.

La route que nous n'avons pas prise

Sun, 06 Nov 2011 00:00:00 +0000

A la base, c’est le titre de l’article “ ” d’io9 qui m’a fait bondir. Aucune théorie ne “permet” ou “rend possible” quelque chose. Les théories décrivent en langage humain les lois de l’Univers, et ce sont elles seules qui fixent les limites. Si la théorie permet quelque chose que l’Univers interdit, ou vice-versa, c’est une mauvaise théorie. Je ne sais pas si la mentionnée dans l’article a été formellement infirmée, mais tant qu’elle n’aura pas été confirmée expérimentalement, elle ne “permet” rien du tout.

Sauf de rêver.

Grâce à un commentaire de l’article, j’ai découvert “The Road Not Taken”*, une nouvelle de science-fiction d’ écrite en 1985, et que l’on peut trouver dans les ouvrages cités en référence, ou en ligne en cherchant bien… Voici ses 18 pages résumées en quelques lignes.

Un énorme vaisseau extraterrestre Roxolani se pose sur la Terre dans un futur proche. La mission de son capitaine est claire : conquérir cette planète arriérée dont les habitants ne maîtrisent visiblement ni l’antigravité ni le voyage supraluminique. Il envoie rapidement ses soucoupes volantes bombarder les environs du lieu d’atterrissage et ses troupes au sol massacrer les premiers habitants rencontrés afin de terroriser les autres et obtenir une reddition rapide, comme sur les nombreuses autres planètes sous-développées envahies auparavant.

Après quelques minutes de surprise, les humains s’aperçoivent que les bombes des Roxolani sont des tonneaux de poudre noire, et que leurs fantassins sont alignés comme au 19ème siècle, tirant des salves avec des mousquets. Lorsque les Terriens ripostent avec mitrailleuses, chars et missiles à tête chercheuse, ils mettent rapidement en pièces les agresseurs sidérés, et font prisonniers quelques survivants.

Après quelques cours de langue anglaise, les Terriens demandent aux Roxolani pourquoi ils utilisent des armes si primitives alors qu’ils peuvent voyager plus vite que la lumière. Les Roxolani, vexés, expliquent que la poudre noire est une découverte récente et qu’ils maîtrisent également depuis peu la fabrication de l’acier et disposent de lunettes astronomiques, technologies qui leurs manquaient pour voyager dans l’espace. Par contre, ils s’étonnent que les humains disposent d’un armement si puissant alors qu’ils ne connaissent pas les principes pourtant élémentaires de la propulsion hyperspatiale…

Les Terriens s’aperçoivent qu’en manquant une découverte essentielle, ils ont suivi une voie qui les a confinés sur Terre et conduits à développer un armement sophistiqué au cours de conflits fratricides. Les Roxolani se rendent compte que l’épave de leur vaisseau apporte aux Terriens la technologie qui leur manquait pour dominer la Galaxie…

J’aime beaucoup cette histoire pour plusieurs raisons, mais surtout parce qu’elle pose une question intéressante : est-il possible que nous passions à côté d’un principe physique fondamental ? Ou est-il possible que les découvertes scientifiques et technologiques d’une autre civilisation se fassent dans un ordre très différent de celui que nous avons connu ?

Je pense que non.

D’une part, les expériences réalisables dépendent beaucoup de la maîtrise de l’énergie, or les niveaux d’énergie correspondant aux sont très différents. A moins d’habiter une planète où on allume un feu en frottant deux morceaux d’Uranium pur, il faut maîtriser l’électromagnétisme avant les forces atomiques.

Une autre raison est le de Gell-Mann : “tout ce qui n’est pas interdit est obligatoire” en physique des particules. Selon la mécanique quantique en effet, toute interaction permise a une probabilité non-nulle de se produire, et donc se produit forcément. D’après ce principe, les particules prédites par la théorie de Heim ou l’une de ses consoeurs folkloriques doivent apparaître lors des collisions réalisées au CERN ou ailleurs pour peu que les niveaux d’énergie soient suffisants. Puisque nous n’avons rien vu, c’est comme pour le boson de Higgs : soit la théorie est complètement fausse, soit elle est un peu fausse et il nous faut plus d’énergie pour maîtriser la physique associée à ces particules. S’il est possible, le voyage intersidéral est forcément devant nous, à des énergies plus élevées. Nous n’avons pas pu passer à côté.

*Note : le titre est celui d’un

Références

Recueils contenant la nouvelle “The road not taken”: ( )

Jerry Pournelle (1986). Warrior. T. Doherty Associates.
Harry Turtledove (1990). Kaleidoscope. Del Rey.
Orson Scott Card (2004). Masterpieces: The Best Science Fiction of the 20th Century. Ace Books.
Orson Scott Card (2001). Masterpieces: the best science fiction of the century. Ace Books.

20 ans de Science Simpson

Sun, 07 Mar 2010 00:00:00 +0000

Pour les 20 ans des , alors que le sexe n’est qu’un thème très secondaire dans la meilleure série animée du monde. Par contre la science y est très présente, ce qui justifie amplement un article sur Dr. Goulu, en plus des livres existant déjà sur le sujet

\[1,2,3\]

Maths

Il faut dire que , comme diplômé en physique de Harvard et en informatique de Berkeley

\[5\]

. C’est à lui qu’on doit l’égalité 1782¹² + 1841¹² = 1922¹² devant laquelle Homer passe sans sourciller en entrant dans la 3ème dimension (séquence “Homer³” de l’épisode S07E06)

Mais vous qui savez que le dit qu’il n’existe pas de solution de l’équation an+bn=cn pour a,b,c,n entiers et n>2, vous bondissez sur votre calculatrice et, ô stupeur, vous croyez l’espace qu’il existe un contre exemple invalidant la démonstration de plusieurs centaines de pages due à ! En réalité il s’agit d’un hommage à ce résultat impressionnant publié en 1994 quelques semaines avant l’épisode des Simpson, et il faut effectuer le calcul avec beaucoup de chiffres significatifs ou être assez observateur

\[5\]

pour voir que l’égalité est fausse.

Médecins, inventeur et vrais scientifiques

Les thèmes liés à la santé sont abondamment traités dans les Simpsons : les médicaments et leurs effets secondaires, la fécondation assistée , la transplantation d’organes, l’obésité, les dépendances diverses, les épidémies, les OGM et toutes les problématiques possibles liées à l’alimentation. Les deux médecins de Springfield sont le , qui abuse largement des assurances de santé, et , un authentique charlatan qui vit des habitants qui en sont dépourvus.

A part les deux médecins, le est le seul véritable scientifique de Springfield. Inventeur complètement déjanté, sa productivité est exceptionnelle. On retiendra en particulier

le Citrobon, un bonbon au citron tellement acidulé qu’il doit être conservé à l’intérieur d’un champ magnétique. (S06E09)
Une fusée qui doit détruire la comète avant qu’elle ne s’abatte sur Springfield. Ca rate, mais la comète se désintègre avant l’impact grâce à la densité de la couche de pollution sur la ville. (S06E14)
Il enlève Lisa en la rapetissant à l’aide de son degrandulateur (S07E06)
Un téléporteur, vendu à Homer pour 35 cents (S09E04)
Il a inventé le monstromètre, le glouglouteur, le canularscope, le surgrenouillateur, le délochnessateur.
Evidemment, une machine à remonter le temps (S06E06, S14E01)
Il invente le marteau qui fait tournevis de l’autre côté.
Il cryogénise son père et le refait revivre en remplaçant de nombreux organes vitaux par de l’électronique.
Il reçoit le Prix Nobel de Physique des mains de , prix Nobel de Chimie 1986 (S15E01)

En effet, on trouve dans la série les avatars de véritables scientifiques, et non des moindres, qui ont de plus prêté leur voix à leur personnage. Outre Hershbach il y a le paléontologiste apparait dans l’épisode S09E08 consacré au créationnisme, dont nous reparlerons plus bas.

Physique

Et surtout il y a , physicien cosmologiste a dit des Simpson que c’était la . Il a participé à trois épisodes (S10E22, S16E16, S18E20) , notamment en utilisant sa voix synthétique lors d’une discussion avec Homer sur la topologie en donut de l’Univers.

Dans les Simpson, les références sont souvent très discrètes, à l’intention du public qui peut les percevoir, mais sans frustrer ou ennuyer les autres. Par exemple, la célèbre formule d’Einstein apparait dès le deuxième épisode (S01E02), oùt Maggie, un an écrit MCSQU (MC squared, MC²) avec ses blocs de jeu.

De même lorsque Lisa construit une machine à mouvement perpétuel, c’est de façon très surprenante Homer qui la rappelle à l’ordre (S06E21)

Lisa, viens voir papa… Dans cette maison, on respecte les lois de la thermodynamique !

Le créationnisme

L’un des meilleurs épisodes de la série (S09E08) est consacré à cette plaie des USA, et qui s’étend désormais partout. Suite à la découverte d’un étrange fossile que le bigot et d’autres Springfildiens considèrent comme celui d’un ange, Lisa souhaite appliquer une approche scientifique. A cela Ned Flanders rétorque cette réplique mémorable:

“Moi je dis qu’il y a des choses qu’on n’a pas envie de savoir, des choses importantes!”

Lisa se retrouve au tribunal, accusée d’avoir abimé l’ange pour envoyer un échantillon à Stephen Jay Gould. Au moment d’être condamnée, l’ange s’envole… Si vous ne devez voir qu’un seul épisode des Simpsons dans votre vie, voyez celui-là !

Environnement

Outre le nucléaire dont nous parlerons plus bas, les questions environnementales sont fréquemment abordées dans les Simpson. Souvent Lisa se préoccupe d’un problème grave, mais se retrouve seule contre tous ses concitoyens. Par exemple elle devient végétarienne (S07E05) alors que son cours sur la chaine alimentaire est pourtant clair:

Elle s’oppose aussi au pourtant très populaire et traditionnel massacre des serpents (S04E20), et se montre sceptique sur l’intervention humaine dans les processus naturels (S10E03) :

Skinner : Et bien j’avais tort, les lézards sont une bénédiction ! Lisa : Je trouve que c’est prendre des risques. Qu’est ce qu’il se passera quand on sera envahis par les lézards ? Skinner : Pas de problème, on lâchera des vagues de serpents aiguilles venus de Chine, ils extermineront les lézards ! Lisa : Mais avec des serpents se sera pire ! Skinner : Oui mais, on a prévu le coup. On a déniché une étonnante race de gorilles qui se nourrissent de viande de serpent ! Lisa : Et on aura les gorilles sur les bras ! Skinner : Non, c’est là qu’est l’astuce : quand arrivera l’hiver et le gel, les gorilles mourront de froid !

Lisa se rapproche même d’un mouvement écologiste radical (S12E04) pour sauver une forêt millénaire, avant de militer contre la pollution lumineuse (S14E16) qui l’empêche d’observer les étoiles. Brave petite.

Plusieurs épisodes des Simpson concernent le syndrome “ ” (“Not In My Backyard”) : la société moderne requiert des infrastructures ou des services ayant des effets secondaires un peu désagréables, mais pourquoi les placer devant chez moi plutôt que chez le voisin ?

Le nucléaire

La centrale nucléaire de Springfield est le véritable poumon économique de la ville, et la source de la fortune et du pouvoir absolu de . Dès le troisième épisode de la série (S01E03), on constate que le nucléaire influence jusqu’à la prière du soir d’Homer, (ir)responsable de la sécurité de la centrale (S02E07):

Seigneur, on vous est surtout reconnaissant pour l’énergie nucléaire, la plus sure et la plus propre de toutes les sources d’énergies, mis à part l’énergie solaire, mais ça, c’est du pipeau.

Évidemment, Springfield frôle plusieurs fois la catastrophe. On apprend même que le père de avait sacrifié sa vie pour sauver la centrale (S13E05). Homer, quant à lui, évite de justesse un accident majeur que sa fainéantise avait déclenché (S07E07), ce qui lui vaut les félicitations de Mr. Burns: “Homer, vous avez promptement réagit et fait d’un Tchernobyl un petit pétard radioactif foireux, bravo!”

Lorsqu’ apparaissent des poissons à trois yeux (S02E04) et que 342 manquements à la sécurité sont constatés, Mr. Burns fait la seule chose raisonnable pour éviter la fermeture de sa centrale : devenir gouverneur de l’Etat afin de changer la loi. Dans ce but il produit un clip électoral remarquable:

Burns : Oh ! Bonjour mes amis. Je suis Montgomery Burns, votre futur gouverneur. Aujourd’hui, j’aimerais vous parler de mon petit copain Noenoeil. Nombreux sont ceux qui le considèrent comme un horrible poisson mutant. Ceux-là sont bien loin de la vérité, mais vous n’êtes pas obligé de me croire. Alors demandons à cet acteur qui campe Charles Darwin, ce qu’il en pense. Acteur : Bonjour, M. Burns. Burns : Bonjour, Charles. Soyez gentil, expliquez à nos téléspectateurs votre théorie de la sélection naturelle. Acteur : Avec joie, M. Burns. Voyez vous, régulièrement, notre Mère Nature transforment ses animaux en leur donnant de plus grandes dents, des griffes acérées, des pattes plus longues, ou dans ce cas, un troisième œil. Et s’il s’avère que ces changements représentent une amélioration, le nouvel animal se développe, se reproduit et se répand bientôt à la surface de la Terre. Burns : Ainsi, vous voulez dire que ce poisson pourrait être avantagé par son troisième œil ? Qu’on aurait affaire en quelque sorte à un super poisson ? Acteur : J’aurais envie d’avoir un troisième œil. Et vous ? Burns : Non. Vous voyez mes amis, si nos adversaires, les antinucléaires et écologistes de tout poil, venaient par hasard à tomber sur un éléphant en train de s’ébattre dans les eaux proches de notre centrale, ils mettraient certainement son pauvre nez ridicule sur le compte de la vilaine énergie nucléaire. Non, la vérité c’est que ce poisson au goût exceptionnel est un miracle de la nature. Alors pour conclure, dîtes tout ce que vous voulez sur moi. Je suis en mesure d’encaisser les coups les plus rudes. Mais, je vous en prie, cessez de vous en prendre à ce pauvre Noenoeil sans défense. Bonsoir. Et Dieu vous garde.

Selon Malaspina

\[1\]

, ce discours est “remarquable” par le fait qu’il est structuré selon les concepts de Peter Sandman, un spécialiste de la communication du risque connu aux USA

\[4\]

Science, technique et business dans les Simpson

Comme le montre de façon très convaincante Marco Malaspina

\[1\]

dans son livre, la science et les scientifiques sont souvent caricaturés dans les Simpson, mais l’approche scientifique des problèmes est plutôt valorisées, ou du moins opposée aux croyances et idées toutes faites, souvent ridiculisées.

L’inventivité et le sens pratique sont aussi permanents dans les Simpson. Valeur américaine entre toutes, il y a toujours une solution simple au problème le plus complexe. Et si ça cause des problèmes encore plus graves, d’autres solutions simplistes et absurdes s’imposent. Heureusement pour les Simpson, les problèmes se résolvent souvent tout seuls, d’une manière aussi inattendue qu’hilarante.

Dans les Simpson, les vrais problèmes viennent plutôt des (nombreuses) faiblesses humaines, et en particulier l’attrait de l’argent. Pour M. Burns, mais aussi pour tous la plupart des personnages jaunes à un moment ou un autre, la fin justifie les moyens du capitalisme le plus sauvage. On peut y voir une critique acerbe de la société états-unienne, mais soyons francs : nous nous retrouvons tous dans les Simspon. Peut-être est-ce ce qui nous fait rire si jaune…

Episodes:

(la notation SxxEyy dénote l’épisode yy de la saison xx, le code entre parenthèses étant le code de production de l’épisode)

Sources:

Marco Malaspina (2008). Les Simpson et la science. Vuibert.
Paul Halpern (2007). What's science ever done for us?: what the Simpsons can teach us about physics, robots, life and the universe. John Wiley.
Simon Singh (2013). The Simpsons and Their Mathematical Secrets. Bloomsbury.
“ ” le blog de Paul Halpern
“ ” sur , le site de référence en français
Peter M. Sandman “ ”,

EPA Journal (U.S. Environmental Protection Agency), November 1987, pp. 21–22
Dossier “ ” sur l’Internaute

(article légèrement édité le 24.10.2014 à l’occasion de la découverte de la référence \[3\] dans )

2012 et l'ennemi intérieur

Sun, 29 Nov 2009 00:00:00 +0000

Astromachin de 2012. Cliquez dessus pour un ramassis d’absurdités, si vous y tenez vraiment…

D’après la , nous échappons à la fureur divine ou à un cataclysme cosmique définitif en moyenne tous les 3 ans. Mais en , c’est du sérieux. Rendez-vous compte : le calendrier Maya arrive à échéance ! Ca vaut bien un film hollywoodesque et un buzz planétaire, non ?

Et si ça marche, on vous fera la fin du monde façon Papou, Tchoutchke ou Wolof, promis. Avec le nombre de calendriers, de mythologies, d’ sur ou sous la surface de notre planète, on devrait arriver facilement à une fin du monde par mois, de quoi faire une série…

Mais pourquoi diable y’a-t-il toujours de gens pour se demander : “et si c’était vrai ?” En y réfléchissant, je me suis rappelé la :

“Le lecteur est prié de noter les remarques sur l’astrologie. Elles démontrent que l’ennemi intérieur
\[chez Kepler\]
, vaincu et devenu inoffensif, n’était pas encore complètement mort.” ¹

Cette phrase a été par Serge Bret-Morel, astrologue fréquentable, et avec Denis Hamel, sceptique québécois². Il en ressort que ce qu’Einstein appelait “ennemi intérieur” serait " une manière de penser animiste et téléologiquement orientée omniprésente dans les recherches « scientifiques » de l’époque.“³

L’ , on voit un peu ce que c’est : tout a une âme, donc les planètes ont leur caractère… La téléologie, ça a l’air compliqué d’après de la Wikipedia, mais c’est plus clair traduit depuis :

Une école de pensée téléologique considère toute chose comme étant conçue dans un but, ou dirigée vers un résultat final, et qu’il y a un but inhérent, ou une à tout ce qui existe.

Voilà un bel ennemi intérieur pour un scientifique : présupposer un but à ce qu’il observe, . Il me semble que bon nombre d’erreurs de la science sont attribuables à cet ennemi intérieur qui nous incite obstinément à croire que nous occupons une place privilégiée dans l’Univers ou parmi les êtres vivants.

Soulignons au passage qu’ et ne prétendait pas que le scientifique doit nier toute finalité, mais plutôt travailler à la découvrir :

Ce qui m’intéresse vraiment c’est de savoir si Dieu avait un quelconque choix en créant le monde. (A. Einstein)

Voilà donc pourquoi tant de gens lisent leur horoscope et flippent en attendant 2012 : ils sont “téléologiques”. Ils présupposent que les astres ont un but, une finalité. Comment leur instiller la vertu essentielle de la pensée scientifique, à savoir le doute ? Peut être en proposant ici une…

Méthode pour calculer vous-même votre fin du monde astrologique préférée:

Choisissez 3 ou 4 périodes de rotation ou de révolution de vos planètes préférées. Par exemple 225, 365, 687, les révolutions de Vénus, la Terre et Mars arrondies au jour près.
Calculez le de ces nombres (en ligne, c’est ). Avec l’exemple on obtient 3'761'325 jours.
Choisissez une date de référence où l’Univers a commencé un nouveau cycle par un événement d’importance. Quel meilleur choix que ma date de naissance, le 25.12.1963 ?
En ajoutant le nombre de jours calculés sous 2 à la date de référence choisie sous 3, vous obtiendrez la date à laquelle les astres choisis se retrouveront dans la même configuration les uns par rapport aux autres.

L’Apocalypse selon Goulu aura donc lieu . Si ce jour là il ne se passe rien de spécial, promis je fais : plus de prédictions.

A part ça, 2012 sera effectivement une année assez rare : , ce qui n’est plus arrivé depuis .

Références

préface de “Johannes Kepler: Life and Letters”, Carola Baumgardt, New York, Philosophical Library, 1951.
Denis Hamel “ ”, - Numéro 57
sur Wikipedia

Rezoscience et les Parcours Alpha

Wed, 21 Oct 2009 00:00:00 +0000

En ballade dominicale au (un parc surplombant le Lac Léman, entre Genève et Lausanne), je suis tombé sur une excellente initiative : le “Parcours Alph@” de “ ”.

Rezoscience est le “Réseau Romand Science&Cité”, une association regroupant . Elle coordonne un , des . Le site web est un peu “statique” et mériterait un lifting 2.0 (des flux RSS svp !) car on y trouve beaucoup de contenu intéressant qui devrait être mieux mis en valeur, comme l’espace .

Les “ ” sont une vraiment bonne idée : avec Madame G. et nos deux adolescentes, nous avons passé un bon moment à nous triturer les neurones et à apprendre des choses intéressantes avec que vous pouvez . Les thèmes abordés sont variés, tous intéressants et favorisent plutôt la réflexion que les connaissances, ce qui permet aux plus jeunes de ne pas être frustrés.

Mon poster préféré est celui là :

La . Un autre panneau nous a retenu assez longtemps:

On voit bien des choses étonnantes sur cette photo, mais à mon humble avis certaines sont discutables:

Le drapeau ne que sur la photo originale de la mission Apollo. On voit bien la tige, ce n’est donc pas une erreur.
Pour le réveil, ok on ne peut pas l’entendre sonner dans le vide, mais on peut aussi arguer qu’il n’y a pas d’heure sur la Lune puisqu’elle ne tourne pas sur elle-même…
Pas sur du tout que le ballon aurait explosé. Tout dépend de la pression avec laquelle il a été gonflé. La pression dans un ballon de baudruche est d’environ 20 hectopascals supérieure à l’extérieur, donc un ballon gonflé à cette pression devrait survivre dans le vide.

On trouve aussi un peu d’auto-dérision science-fictionesque grâce à cette magnifique contribution de la d’Yverdon:

J’avoue avoir voté en désespoir de cause pour “Des yeux de phocapotame” alors qu’il s’agissait de “deux globes de verre surmontant ”, plus et dont le principe de fonctionnement me parait décidément très nébuleux…

J’espère que rezoscience continuera à proposer des “parcours alph@”, ou mieux encore, que cette excellente idée soit reprise un peu partout pour stimuler les neurones scientifiques des promeneurs. Bravo !

de Graetzel aux great cells

Tue, 15 Sep 2009 00:00:00 +0000

Un événement me permet de consacrer un article complet aux relations complexes entre science, technique (industrielle) et économie : le professeur de l’EPFL vient de remporter le , presque aussi prestigieux que le Nobel, “ ses nombreuses contributions à la Science des matériaux nouveaux et en particulier pour avoir inventé et développé un nouveau type de cellule solaire photovoltaïque, la , la cellule à pigments photosensibles, plus connue sous le nom de ”. ,

Les premières cellules de Grätzel ont fonctionné au début des années 1990 alors que j’étais étudiant à l’EPFL. Pleins d’optimisme, on les surnommait déjà “great cells”. J’ai suivi (de loin) leur aventure, que je considère comme un exemple de la difficulté à transformer une magnifique avancée scientifique en produit commercial. Comme l’avait si bien dit un prof de marketing:

Les questions des scientifiques commencent par “ “, les techniciens se demandent “comment”, et les managers “combien”. Pour que ça marche, il faut répondre aux trois.

Pourquoi

D’un point de vue scientifique, l’invention de Grätzel est merveilleuse : un colorant qui se comporte comme une sorte de artificielle, convertissant le rayonnement solaire absorbé en électricité par un procédé très différent des habituelles en silicium.

Les DSSC sont faites d’un mélange colorant/solvant liquide, emprisonné entre deux électrodes transparentes, ce qui permet d’en faire des panneaux transparents de diverses couleurs suivant le colorant choisi:

Comment

Contrairement à la production de panneaux photovoltaïques en silicium, la production de cellules de Grätzel ne nécessite ni beaucoup d’énergie ni opérations délicates. On trouve même des soi-même. Le tout est de disposer des colorants et solvants ad-hoc, que l’on pourrait en principe produire en quantités industrielles.

Évidemment, il y a quelques problèmes à résoudre:

Les rayons UV dégradent la cellule, il faut ajouter une couche filtrant ce rayonnement indésirable
A basse température, le solvant peut geler : la cellule ne fonctionne plus jusqu’au dégel, ou définitivement…
Les colorants ne convertissant qu’une fraction limitée de la lumière en énergie, le rendement des DSSC est de l’ordre de 10%, nettement inférieur à celui des cellules au silicium (à moins de combiner plusieurs colorants)
La cellule doit être étanche pour éviter que le solvant ne fuie
La stabilité chimique à long terme des cellules a posé, et pose encore, de sérieux problèmes ,

Depuis près de 20 ans, plusieurs entreprises suisses, européennes et plus lointaines se sont heurtées à ces problèmes d’industrialisation avec plus ou moins de succès. Leurs chercheurs contemplent désormais les arbres avec un soupçon d’envie : ils savent que l’Evolution ne fait pas repousser chaque année des feuilles gorgées de chlorophylle toute neuve pour rien…

Combien

On a donc des cellules de rendement plus faible que les cellules au silicium, dont la durée de vie n’est pas supérieure, et dont le prix de revient actuel (2400 €/kWc) n’est pas meilleur marché que le silicium, que l’on produit désormais en couches minces et en grandes quantités…

Un avantage des cellules Grätzel que l’on voit au premier coup d’oeil, c’est la transparence, ou plutôt la translucidité. Depuis 20 ans Grätzel et les promoteurs des DSSC rêvent d’immeubles dont les vitrages produiraient de l’électricité. Mais encore beaucoup de “comment” barrent le chemin de la fortune : comment intégrer les “great-cells” a des vitrages isolants de grande surface ? Comment réaliser une connexion électrique fiable entre des centaines de fenêtres que l’on doit pouvoir ouvrir, laver ?

Un autre avantage de la technologie Grätzel est de pouvoir réaliser des cellules flexibles. est même parvenu à rendre le mélange solvant+colorant suffisamment pâteux pour être imprimé . Mais et d’autres arrivent à un résultat similaire avec du , à un prix comparable….

Certains imaginent pouvoir réaliser un jour des DSSC sous forme de couches de peinture : il suffirait de passer trois ou quatre couches différentes sur un mur ou un toit pour que la surface produise de l’électricité. Ca serait vraiment fantastique, mais dans ce domaine on en est encore au début des “comment”.

Après plus de 20 ans de recherche scientifique fructueuse et de développements spectaculaires de cette technologie, les cellules de Grätzel cherchent toujours un marché, une application où leurs avantages seraient décisifs. Après tant de publications, de brevets, de rapports et de mémos sur tous les “pourquoi” et les “comment”, il faut maintenant répondre aux “combien”. Ils sont tout simples : combien ça coûte, combien on peut en vendre, combien ça rapportera. Sans réponses à ces questions, les cellules de Grätzel ne deviendront hélas pas des “great cells”.

Références

Gratzel, Liska, “Photo-electrochemical cell”, 1990,
Graetzel, Nazeeruddin, O’regan, “Photovoltaic cells”, 1994,
Bari, “Electrolyte Composition”, 2009, Patent
Tributsch H., “Dye sensitization solar cells: a critical assessment of the learning curve”, Coordination Chemistry Reviews, 2004, 248, p1511-1530
A. Hinsch et al “ ” in “Progress in Photovoltaics: Research and Applications”, 2001, Volume 9 Issue 6, Pages 425 - 438

Il y a plein de place en bas

Thu, 11 Jun 2009 00:00:00 +0000

tentative de modélisation de la pensée de Feynman

Traduction de la présentation que a donné le 29 décembre 1959 à la réunion annuelle de l’American Physical Society à (Caltech). Intitulé “ ”, ce discours visionnaire pose les bases de la course à la miniaturisation qui nous fournit chaque année des ordinateurs et autres gadgets plus puissants, plus fiables et moins chers, et qui nous amène vers les .

Traduit par Philippe Guglielmetti ( ) et Maxence Dolle* en 2009

Introduction

J’imagine que beaucoup de physiciens expérimentateurs doivent envier les hommes comme Kamerlingh Onnes, qui a découvert un domaine sans fond comme la basse température, dans lequel on peut creuser indéfiniment. Un tel homme est un chef de file et a un quasi monopole, temporaire, dans une aventure scientifique. Percy Bridgman, en concevant un moyen d’obtenir des pressions supérieures, a aussi ouvert un nouveau domaine pour lui et pour nous. La technique du vide de plus en plus poussé est un développement continu de même nature.

Je voudrais décrire un domaine dans lequel peu a été fait, mais où d’énormes progrès peuvent en principe être fait. Ce domaine n’est pas tout à fait de la même nature que les autres dans la mesure où il nous apporte pas beaucoup sur la physique fondamentale (“Quelles sont les particules étranges?’’), mais il concerne plus l’état solide de la matière, et pourrait nous dire beaucoup de choses très intéressantes sur les phénomènes étranges qui se produisent dans des situations complexes. En outre, le point le plus important, c’est qu’il aurait un très grand nombre d’applications techniques.

Ce dont je veux parler est le problème de la manipulation et le contrôle des choses à très petite échelle.

Dès que je mentionne cela, les gens me parlent de la miniaturisation, et dans quelle mesure elle a déjà progressé aujourd’hui. Ils me parlent de moteurs électriques de la taille de l’ongle de votre petit doigt. Et il y a un appareil sur le marché, me disent-ils, avec lequel vous pouvez écrire la prière du Seigneur sur la tête d’une épingle. Mais ceci n’est rien, ce n’est que le premier arrêt dans la direction dont je veux parler. Le monde qui est en dessous est incroyablement petit. En l’an 2000, date à laquelle ils auront du recul sur notre époque, ils se demanderont pourquoi il a fallu attendre 1960 pour que le monde commence sérieusement à aller dans cette direction.

Pourquoi ne pourrions-nous pas écrire l’ensemble de 24 volumes de l’Encyclopedia Brittanica sur une tête d’épingle?

Voyons ce qui serait en cause. Une tête d’épingle a un diamètre de un seizième de pouce. Si vous agrandissez son diamètre d’un facteur 25'000, la surface de la tête est alors égale à la surface de toutes les pages de l’encyclopédie Brittanica. Par conséquent, tout ce qu’il serait nécessaire de faire serait de réduire la taille tous les textes de l’encyclopédie 25000 fois. Est-ce possible? Le pouvoir de résolution de l’œil est d’environ 1 / 120 de pouce, ce qui est à peu près le diamètre d’un des petits points sur la trame des illustrations en noir/blanc de l’Encyclopédie. Ceci, lorsque vous le réduisez 25'000 fois, a encore un diamètre de 80 angströms, soit 32 atomes d’un métal ordinaire. En d’autres termes, un de ces points couvrirait encore environ 1000 atomes. Ainsi, chaque point peut être réduit à cette taille comme l’exige la photogravure, et il ne fait aucun doute qu’il y a assez de place sur la tête d’une épingle pour contenir toute l’Encyclopédie Brittanica.

En outre, si on peut l’écrire ainsi, elle pourra être lue. Imaginons qu’on écrive les lettre de métal en relief, en embossant le noir et les lettres réduites à 1 / 25'000ème de leur taille ordinaire. Comment pourrions-nous lire?

Si nous avions quelque chose d’écrit ainsi, nous pourrions le lire à l’aide des techniques couramment utilisées aujourd’hui. (Il y aura sans doute de meilleures façons une fois que nous serons capables de l’écrire, mais pour rendre mon argument convaincant, je ne vais utiliser que des techniques connues aujourd’hui.) Nous presserions contre le métal un matériau plastique afin d’en faire un moule, puis pèlerions le plastique très délicatement et évaporerions de la silice dans le plastique pour obtenir un film très mince, puis masquerions par évaporation de l’or contre la silice de sorte que toutes les petites lettres apparaîtraient clairement, et nous pourrions les lire avec un microscope électronique une fois le plastique dissout!

Il ne fait aucun doute que si le texte était réduit 25'000 fois sous forme de lettres gravées sur l’épingle, il serait facile pour nous de le lire aujourd’hui. De plus, il ne fait aucun doute que nous trouverons un moyen facile de faire des copies de l’original; nous suffirait d’appuyer sur la même surface de métal à nouveau du plastique et nous aurions une autre copie.

Comment peut-on écrire petit?

La question suivante est: Comment pouvons-nous écrire? Nous n’avons pas de moyen technique pour le faire maintenant. Mais permettez-moi de soutenir que ce n’est pas aussi difficile que ça semble l’être.Nous pouvons inverser les lentilles du microscope électronique afin de réduire plutôt que grossir. Une source d’ions traversant les objectifs du microscope en marche arrière pourrait être focalisée sur une très petite surface.Nous pourrions écrire à cet endroit comme nous écrivons sur l’écran d’une TV à rayons cathodiques, ligne par ligne, en ajustant la quantité de matière qui va être déposée pendant que nous balayons les lignes.

Cette méthode pourrait être très lente en raison des limites de charge de l’espace. Il y aurait des méthodes plus rapides.Nous pourrions peut-être en premier lieu faire par technique photographique un écran avec des trous ayant la forme des lettres. Ensuite, nous pourrions créer un arc derrière les trous et tirer des ions métalliques à travers les trous, en utilisant à nouveau notre système de lentilles pour focaliser les ions, ce qui créerait le dépôt de métal sur la broche.

Il y aurait peut être même un moyen plus simple que cela (même si je ne suis pas sûr que cela fonctionnerait): Prenons de la lumière et, à travers un microscope optique fonctionnant à l’envers, nous la concentrons sur un très petit écran photoélectrique. Donc des électrons sortent de l’écran où la lumière brille. Ces électrons sont concentrés à la bonne taille par le microscope électronique et éroderaient directement la surface du métal. Est-ce qu’un tel faisceau enlèverait du métal assez vite?Je ne sais pas. Si cela ne marche pas pour une surface métallique, il doit être possible de trouver une surface avec laquelle recouvrir les épingles qui, une fois bombardée par les électrons, est modifiée d’une façon que l’on pourrait reconnaître plus tard.

Il n’y a pas de problème d’intensité avec ces dispositifs, rien de ce que vous connaissez avec le grossissement, où vous devez prendre un peu d’électrons pour les diffuser sur une plus grand écran, c’est tout le contraire. La lumière obtenue d’une page est concentrée sur une très petite zone, où elle est très intense. Les quelques électrons qui proviennent de l’écran photoélectrique sont réduits sur une très petite zone de sorte que, là encore, ils sont très intenses. Je ne sais pas pourquoi cela n’a pas encore été fait!

Voilà pour l’encyclopédie Brittanica sur la tête d’une épingle, mais nous allons maintenant examiner tous les livres du monde. La Bibliothèque du Congrès possède environ 9 millions de volumes, la bibliothèque du British Museum a 5 millions de volumes, il y a aussi 5 millions de volumes de la Bibliothèque nationale de France. Il ne fait aucun doute qu’il y a des doublons, mais disons qu’il y a quelque 24 millions de volumes intéressants dans le monde.

Que se passerait-il si je les imprimais tous à l’échelle dont nous avons discuté?Combien de place cela prendrait-il ?Il faudrait, bien sûr, la superficie d’environ un million de têtes d’épingle parce que, au lieu d’avoir juste les 24 volumes de l’Encyclopédie, il y a 24 millions de volumes. Le million de têtes d’épingle peut être mis dans un carré d’un millier d’épingles de côté, soit environ 3 mètres carrés. Ca signifie que la réplique en silicium avec la feuille de plastique mince utilisé pour effectuer les copies, avec l’ensemble de ces informations totalise une superficie d’environ 35 pages de l’Encyclopédie. C’est environ la moitié du nombre de pages de ce magazine. Toutes les informations que l’humanité tout entière a enregistré dans les livres peuvent être transportés dans une brochure tenant dans votre main, et pas seulement le texte, mais aussi la reproduction des photos, gravures, et tout le reste à une petite échelle sans perte de résolution.

Que dirait notre bibliothécaire à Caltech, si je lui disais que dans dix ans à compter de maintenant toutes les informations dont elle a la charge, soit 120'000 volumes empilés du sol au plafond, les tiroirs plein de cartes, les locaux d’entreposage pleins d’anciens livres pourront être conservées sur une seule carte de bibliothèque! Si l’Université du Brésil, par exemple, constate que sa bibliothèque a brûlé, nous pourrions lui envoyer un exemplaire de chaque livre de notre bibliothèque en gravant une copie de notre plaque en quelques heures et en l’envoyant dans une enveloppe pas plus grosse ni plus lourde qu’une lettre ordinaire de poste aérienne.

Mais le nom de cet exposé est “Il y a beaucoup de place en bas”, pas seulement “il y a de la place à la bas”. Ce que j’ai démontré est qu’il est possible que nous puissions réduire la taille de choses d’une manière pratique. Je vais maintenant montrer qu’il y a beaucoup de place. Je ne vais pas discuter maintenant comment nous allons le faire, mais seulement ce qui est possible en principe, en d’autres termes ce qui est possible selon les lois de la physique. Je ne suis pas en train d’inventer l’anti-gravité, ce qui ne sera possible un jour que si les lois ne sont pas ce que nous pensons. Je vous le dis ce qui pourrait être fait si les lois sont ce que nous pensons, nous ne le faisons pas déjà simplement parce que nous n’avons pas encore trouvé comment le faire.

L’information à petite échelle

Supposons que, au lieu d’essayer de reproduire les photos et toutes les informations directement dans leur forme actuelle, nous écrivons seulement le contenu de l’information dans un code de points et de tirets, ou quelque chose comme ça, qui représentent les diverses lettres. Chaque lettre représente six ou sept “bits” d’information, c’est-à-dire que vous n’avez besoin que d’environ six ou sept points ou des tirets pour chaque lettre. Maintenant, au lieu d’écrire tout sur la surface de la tête d’une épingle comme je l’ai fait auparavant, je vais aussi utiliser l’intérieur du matériau.

Représentons un point par une petite tache de métal, le prochain point par une autre tache de métal, et ainsi de suite. Supposons, pour être large, qu’un bit d’information nécessite un petit cube d’atomes 5 fois 5 fois 5, soit 125 atomes.Nous avons probablement besoin d’une centaine d’atomes pour faire en sorte que l’information ne soit pas perdue par diffusion ou par tout autre effet.

J’ai estimé combien de lettres il y a dans l’Encyclopédie, et j’ai supposé que chacun des 24 millions de livres est gros comme un volume d’encyclopédie volume, et j’ai calculé combien de bits d’information y sont stockés : 10^15.Pour chaque bit je consacre 100 atomes. Il s’avère que toutes les informations que l’homme a soigneusement accumulé dans tous les livres dans le monde peut tenir sous cette forme dans un cube de 0.127 mm de côté, soit le plus fin morceau de poussière visible à l’oeil humain. Donc, il y a beaucoup de place en bas! Et ne me parlez pas des microfilms!

Ce fait, que d’énormes quantités d’information peuvent être transportées dans un très petit espace, est bien sur connu des biologistes et résout le mystère qui existait avant que nous comprenions tout clairement, à savoir la manière dont toutes les informations sur l’organisation d’une créature aussi complexe que nous puisse être stockées dans une minuscule cellule. Toutes ces informations, si nous avons les yeux bruns, ou si nous pouvons penser, ou que dans l’embryon le maxillaire devrait d’abord développer avec un petit trou sur le côté afin que plus tard, un nerf puisse se développer à travers lui, toutes ces informations figurent dans une très infime partie de la cellule sous la forme d’une longue chaîne de molécules d’ADN dans laquelle environ 50 atomes de la cellule sont utilisés pour un bit d’information.

De meilleurs microscopes électroniques

Si j’avais un code écrit avec 5x5x5 atomes par bit, comment pourrais-je le lire aujourd’hui?Le microscope électronique n’est pas tout à fait assez bon : avec beaucoup de soin et d’effort, il n’a qu’une résolution d’environ 10 angströms. Je voudrais essayer de vous convaincre de l’importance d’améliorer le microscope électronique par un facteur cent. Ce n’est pas impossible : ce n’est pas contraire aux lois de la diffraction de l’électron. La longueur d’onde de l’électron dans un tel microscope est de seulement 1/20 d’angström. Donc, il devrait être possible de voir les atomes. Mais à quoi bon voir distinctement des atomes individuellement?

Nous avons des amis dans d’autres domaines, en biologie, par exemple.Nous les physiciens, nous les regardons souvent en disant “vous savez pourquoi vos chercheurs font si peu de progrès?"(En fait je ne connais pas d’autre domaine où les progrès sont plus rapides qu’en biologie aujourd’hui).“Vous devriez utiliser plus les mathématiques, comme nous le faisons.“Ils pourraient nous répondre, mais ils sont polis, donc je vais répondre pour eux: “Ce que vous devriez faire pour que nous puissions faire des progrès plus rapides, c’est un microscope électronique 100 fois meilleur.”

Quels sont les problèmes les plus centraux et fondamentaux de la biologie aujourd’hui?Ce sont des questions telles que: qu’est-ce que la séquence de bases dans l’ADN?Que se passe-t-il lors d’une mutation?Comment l’ordre des bases dans l’ADN est-il lié à l’ordre des acides aminés dans les protéines? Quelle est la structure de l’ARN, est-ce une chaîne unique ou double, et comment est-il lié à l’ordre des bases de l’ADN?Quelle est l’organisation des microsomes? Comment sont synthétisées les protéines ?Où va l’ARN ? Où réside-t-il ?Où résident les protéines? Où interviennent les acides aminés? Dans la photosynthèse, où est la chlorophylle, comment est-elle organisée, les caroténoïdes sont-ils impliqués dans ce processus? Quel est le mécanisme de la conversion de la lumière en énergie chimique?

Il est très facile de répondre à bon nombre de ces questions biologiques fondamentales : il suffit regarder la chose! Vous verrez l’ordre de bases de la chaîne, vous verrez la structure des microsomes. Malheureusement, le microscope actuel voit à une échelle qui est juste un peu trop grossière.Faites un microscope une centaine de fois plus puissant, et de nombreux problèmes de la biologie seraient beaucoup plus faciles. J’exagère, bien sûr, mais les biologistes vous seraient certainement très reconnaissants et vous pardonneraient la critique selon laquelle ils doivent avoir recours à plus de mathématiques.

La théorie des processus chimiques d’aujourd’hui est basée sur la physique théorique. En ce sens, la physique fournit la base de la chimie. Mais la chimie a également l’analyse. Si vous avez une substance étrange et vous voulez savoir ce que c’est, vous passez par le processus long et complexe de l’analyse chimique.Vous pouvez analyser presque tout aujourd’hui, je suis donc un peu en retard avec mon idée. Mais si les physiciens voulaient, ils pourraient également creuser le problème de l’analyse chimique. Il serait très facile de faire une analyse de toute substance chimique complexe, tout ce qu’il y aurait à faire serait de la regarder et de voir où sont les atomes. Le seul problème est que le microscope électronique est une centaine de fois trop mauvais. (Plus tard, je demanderai : qu’est-ce que les physiciens peuvent au sujet du troisième problème de la chimie, à savoir la synthèse?) Y’a-t-il un moyen physique de synthétiser n’importe quelle substance chimique?

La raison pour laquelle le microscope électronique est si mauvais, c’est que la focale (f-value?) des lentilles n’est que de 1/1000. Vous n’avez pas une assez grande ouverture numérique. Et je sais qu’il ya des théorèmes qui prouvent qu’il est impossible, avec des lentilles a symétrie axiale à champ stationnaire, de produire une valeur f plus grande que tant, et donc que le pouvoir de résolution à l’heure actuelle est à son maximum théorique. Mais dans tous les théorème existent des hypothèses.Pourquoi le champ doit être symétrique?Je pose ceci comme un défi: n’existe-t-il aucun moyen de rendre le microscope électronique plus puissant?

Le merveilleux système biologique

L’exemple biologique de l’écriture d’information informations à petite échelle m’a incité à penser à quelque chose qui devrait être possible. La biologie ne consiste pas simplement à écrire des informations, c’est faire quelque chose avec. Un système biologique peut être extrêmement petit.Bon nombre des cellules sont très petites, mais très actives, elles fabriquent des substances diverses, elles se promènent, se tortillent, et font toutes sortes de choses merveilleuses, tout ceci à une très petite échelle. En outre, elles stockent de l’information. Envisagez la possibilité que nous puissions également faire des chose très petites qui feraient ce que nous voulons, imaginez que l’on puisse fabriquer un objet qui manœuvre à cette échelle!

Il y aurait peut-être même un intérêt économique de faire des choses très petites. Permettez-moi de vous rappeler quelques-uns des problèmes des machines à calculer. Dans les ordinateurs, nous devons stocker une énorme quantité d’informations. Le type d’écriture que j’ai mentionné précédemment, dans lequel tout serait gravé dans le métal, est permanente. Mais pour les ordinateurs il est beaucoup plus intéressant de pouvoir écrire, effacer et écrire autre chose. (C’est d’ailleurs parce que nous ne voulons pas gaspiller les éléments sur lesquels nous venons d’écrire.Pourtant, si nous pouvions écrire dans un très petit espace, cela ne ferait aucune différence, il pourrait simplement être jeté après avoir été lu, car le matériel ne couterait presque rien.)

Miniaturiser l’ordinateur

Je ne sais pas comment les rendre petites en pratique, mais je sais que les machines informatiques sont trop grandes, elles remplissent des pièces.Pourquoi ne pouvons-nous pas les rendre très petites, avec de petits fils et de petits composants, et par petits, je veux dire vraiment petits ? Par exemple, les fils devrait avoir 10 ou 100 atomes de diamètre, et les circuits ne devraient avoir que quelques milliers d’angströms. Tous ceux qui ont analysé la théorie logique des ordinateurs parvient à la conclusion que les possibilités des ordinateurs seraient très intéressants, s’ils pouvaient être rendus moins complexes de plusieurs ordres de grandeur. S’ils avaient des millions de fois plus d’éléments, ils pourraient émettre des jugements. Ils auraient le temps de calculer le meilleur moyen de faire le calcul qu’ils sont sur le point de faire. Ils pourraient choisir la méthode d’analyse qui, par leur expérience, serait meilleure que celle que nous leur fournirions. Et ils auraient plusieurs nouvelles caractéristiques qualitatives.

Si je regarde votre visage, je sais immédiatement que je l’ai vu avant. (En fait, mes amis vont dire que j’ai choisi un exemple malheureux pour illustrer ce sujet. Mais au moins, je reconnais que c’est un homme et pas une pomme.)Pourtant, il n’existe pas de machine qui puisse aussi vite prendre une image d’un visage et dire qu’elle représente un homme, et encore moins que c’est le même homme que sur une précédente photo, à moins que ce ne soit exactement la même image. Si le visage est changé, si j’en suis plus proche, ou plus loin, si la lumière n’est pas la même, je le reconnais quand même. Mais ce petit ordinateur que je porte dans ma tête est capable de le faire facilement. Les ordinateurs que nous construisons ne sont pas en mesure de le faire. Le nombre d’éléments dans ma boîte osseuse est énormément plus élevé que le nombre d’éléments dans notre plus “merveilleux” ordinateur. Mais nos ordinateurs mécaniques sont trop gros; alors que les éléments dans cette boite sont microscopiques. Je veux en faire qui soient sub-microscopiques.

Si nous voulions faire un ordinateur ayant tous ces merveilleuses capacités supplémentaires, il devrait avoir, peut-être, la taille du Pentagone. Ceci a plusieurs inconvénients. Tout d’abord, il faut trop de matériel: il n’y a pas assez de germanium dans le monde pour tous les transistors qui doivent être mis dans cette énorme chose. Il y a aussi le problème de la production de chaleur et de la consommation d’énergie; la TVA# serait nécessaire pour faire tourner l’ordinateur. Mais une difficulté plus importante est que l’ordinateur serait limité à une certaine vitesse. En raison de sa grande taille, il faut un certain temps pour transférer l’information d’un endroit à l’autre. L’information ne peut pas aller plus vite que la vitesse de la lumière, donc si, nous voulons obtenir des ordinateurs de plus en plus rapides et de plus en plus élaborés, nous aurons à les rendre de plus en plus petits. Mais il y a beaucoup de place pour les rendre plus petits. Il n’y a rien que je puisse voir dans les lois physiques qui dise que les composants des ordinateurs ne peuvent pas être considérablement plus petits qu’ils ne le sont maintenant. En fait, il y aurait même des avantages.

La miniaturisation par évaporation

Comment pouvons-nous réaliser un tel dispositif? Quel genre de procédés de fabrication utiliserions-nous?Une possibilité que nous pourrions envisager, puisque nous avons parlé d’écrire en positionnant des atomes dans un certain arrangement, serait de faire évaporer le matériau, puis de faire évaporer l’isolant à côté. Ensuite, pour la couche suivante, faire évaporer une autre position du fil, un autre isolant, et ainsi de suite. Ainsi, il vous suffit de faire évaporer jusqu’à ce que vous ayez un bloc de choses qui contienne les éléments - bobines et condensateurs, transistors et ainsi de suite - de dimensions extrêmement fines.

Mais je voudrais examiner, juste pour le divertissement, les autres possibilités.Pourquoi ne pouvons-nous pas fabriquer ces petits ordinateurs un peu comme nous fabriquons les plus gros?Pourquoi ne pouvons-nous pas percer des trous, couper, souder, ou emboutir des choses, modeler différentes formes à un niveau infinitésimal?Quelles sont les limites quant à la façon dont une chose doit être petite avant que vous ne puissiez plus la modeler?Combien de fois lorsque vous travaillez sur quelque chose de frustrant car très petit comme la montre-bracelet de votre femme, avez-vous dit à vous-même, “Si seulement je pouvais dresser une fourmi pour faire ça !”. Ce que je voudrais proposer est la possibilité de former une fourmi pour qu’elle forme un acarien qui fasse cela. Quelles sont les possibilités des machines petites mais mobiles? Elles pourraient être utiles ou non, mais elles seraient certainement plaisantes à réaliser.

Pensez à n’importe quelle machine - par exemple, une automobile - et renseignez vous quant aux problèmes de réalisation d’une telle machine infinitésimale. Supposons, en particulier dans la conception d’une automobile, que nous ayons besoin d’une certaine précision des parties; nous avons besoin d’une précision, disons, de 10 microns. Si les choses sont plus imprécises que cela, tolérances cylindriques etc. , ça ne marchera pas très bien. Si je fais quelque chose de trop petit, je dois m’inquiéter de la taille des atomes; je ne peux pas réaliser un cercle de “balles” pour ainsi dire, si le cercle est trop petit. Donc, si je fais une erreur, correspondant à 10 microns, soit une erreur de 10 atomes, il vient que je peux réduire les dimensions d’une automobile 4.000 fois, approximativement, afin qu’elle fasse 1mm.Évidemment, si vous reconcevez la voiture afin qu’elle marche avec une tolérance plus grande, ce qui n’est pas complètement impossible, alors vous pouvez en réaliser une encore plus petite.

Il est intéressant d’examiner quels sont les problèmes de telles petites machines.Premièrement, avec des contraintes sur les pièces proportionnelles, les forces diminuent d’autant que vous réduisez la surface, de sorte que les choses comme le poids et l’inertie sont relativement sans importance. En d’autres termes, la résistance du matériau est proportionnellement beaucoup plus grande. Les contraintes et la déformation du volant dûs à la force centrifuge, par exemple, seront dans les mêmes proportions seulement si la vitesse de rotation est augmentée dans la même proportion que la diminution de taille. D’un autre côté, les métaux que nous utilisons ont une structure en grain, et cela serait très ennuyeux à petite échelle car le matériau n’est pas homogène. Les plastiques, le verre et les choses de nature amorphe sont beaucoup plus homogènes, et donc nous pourrions avoir à réaliser nos machines avec de tels matériaux. Il y a des problèmes relatifs à la partie électrique du système avec les fils en cuivre et les parties magnétiques. Les propriétés magnétiques à très petite échelle ne sont pas les mêmes qu’à grande échelle; il y a le problème des “domaines” qui serait en cause. Un gros aimant constitué de millions de champs ne peut être fait à petite échelle qu’avec seulement un champ. L’équipement électrique ne sera pas simplement réduit; il doit être repensé. Mais je ne vois aucune raison pour laquelle il ne peut pas être reconçu pour fonctionner à nouveau.

Les problèmes de lubrification

La lubrification soulève quelques points intéressants. La viscosité réelle de l’huile devrait être proportionnellement de plus en plus grande lorsque nous descendons vers le petit. (et si nous augmentons la vitesse autant que possible). Si nous n’augmentons pas autant la vitesse, et que nous passons de l’huile au kérosène, ou à quelque autre fluide, le problème est moindre. Mais en fait, nous pourrions ne pas avoir pas à lubrifier du tout!Nous avons beaucoup de force en réserve. Laissons les roulements tourner à sec; ils ne chaufferont pas parce que la chaleur s’échappe très, très rapidement d’un tel petit système. Cette perte rapide de chaleur devrait empêcher l’essence d’exploser, donc un moteur à combustion interne est impossible. D’autres réactions chimiques, libérant de l’énergie à froid, peuvent être utilisées. Un générateur électrique externe serait probablement plus approprié pour de telles petites machines.

Quelle serait l’utilité de ces machines? Qui sait? Bien sûr, une petite automobile ne serait utile qu’aux mites pour conduire dans leur coin, et je suppose que nos motivations chrétiennes ne vont pas aussi loin. Cependant, nous avons noté la possibilité de fabriquer de petits éléments d’ordinateurs dans les usines complètement automatiques, qui contiennent des tours et autres machines-outils à très petite échelle. Le tour miniature n’aurait pas à être exactement comme nos gros tours. Je vous laisse imaginer l’amélioration de la conception à fin de tirer pleinement avantage des propriétés des choses à petite échelle, et de telle manière que l’aspect entièrement automatisé serait plus facile à gérer.

Un de mes amis (Albert R. Hibbs) suggère une possibilité très intéressante pour les machines relativement petites. Il a dit que, bien qu’il s’agissait d’une idée extrême, il serait intéressant en chirurgie d’avaler le chirurgien. Introduisez le chirurgien mécanique dans un vaisseau sanguin, et il ira dans le cœur pour “regarder” autour. (Bien sûr, l’information doit être récupérée.) Il trouve quelle valvule est défectueuse, prend un petit couteau et la tranche. D’autres petites machines pourrait être incorporées de façon permanente dans le corps pour assister un organe fonctionnant inadéquatement.

Maintenant vient la question intéressante : Comment réalise-on un si petit mécanisme?Je vous laisse l’imaginer. Cependant, permettez moi de suggérer une possibilité singulière. Vous savez que dans les centrales nucléaires ils ont des machines et du matériel qu’ils ne peuvent contrôler directement car ils sont devenus radioactifs.Pour dévisser des écrous et mettre des boulons, et ainsi de suite, ils ont un ensemble de mains maîtres et esclaves, de telle sorte qu’en opérant sur un jeu de leviers, vous contrôlez ces “mains”, et pouvez les utiliser de telle manière que vous puissiez gérer les choses correctement.

La plupart de ces machines sont en fait réalisées plutôt facilement, dans la mesure où il y a un câble particulier, comme une ficelle de marionnette, qui va directement des contrôles aux “mains”. Mais, bien sûr, de telles choses ont également été réalisées en utilisant des servomoteurs, de sorte que la connexion entre un élément et l’autre soit électrique plutôt que mécanique. Lorsque vous manipulez les leviers, ceux-ci activent un servomoteur, et cela change les courants électriques dans les câbles, ce qui repositionne un moteur à l’autre bout.

Maintenant, je veux construire à peu près le même dispositif -un système maître-esclave fonctionnant électriquement. Mais je veux que les esclaves soient réalisés soigneusement par des machinistes modernes à grande échelle, de sorte qu’ils soient à l’échelle un quart des “mains” que l’on manœuvre ordinairement.Vous avez donc un système par lequel vous pouvez faire faire des choses à une échelle un quart : les petits servomoteurs avec leurs petites mains dirigent de petits écrous et de petits boulons, ils percent de petits trous, ils sont un quart de fois plus petit. Aha! J’ai donc construit un tour à la taille un quart. Je construis des outils à l’échelle un quart; et je peux ainsi réaliser un autre jeu de mains é l’échelle relative d’un quart! Celui-ci a un seizième de la taille, depuis mon point de vue. Et après avoir fini de faire cela, je connecte directement mon système à grande échelle, peut-être par le biais de transformateurs, aux servomoteurs à l’échelle un seizième. Ainsi, je peux maintenant manipuler les mains à l’échelle un seizième.

Bien, vous avez là le principe. C’est un programme plutôt difficile, mais c’est une possibilité.Vous pourriez dire que l’on peut aller beaucoup plus loin avec une seule étape que de un à quatre.Bien sûr, tout cela doit être conçu très soigneusement et il n’est pas forcément nécessaire de faire cela simplement comme des mains. Si vous réfléchissiez à cela très sérieusement, vous devriez probablement arriver à un bien meilleur système pour faire de telle choses.

Si vous travaillez avec un pantographe, même aujourd’hui, vous pouvez obtenir beaucoup plus qu’un facteur quatre dans une seule étape. Mais vous ne pouvez travailler directement via un pantographe qui réalise un pantographe plus petit, qui alors en réalise un plus petit, à cause du jeu causé par les trous et les irrégularités de construction. Au final, le pantographe oscillera avec une irrégularité relativement plus grande que l’irrégularité avec laquelle vous déplacez vos mains. En descendant vers le petit, j’aurais le pantographe du pantographe du pantographe remuant tant et tant qu’il ne serait pas possible de faire quoi que ce soit de précis avec.

A chaque étape, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’appareil. Si, par exemple, ayant fait un tour miniature avec un pantographe, on voit que sa mèche est irrégulière -plus irrégulière que celle à large échelle- on pourrait faire chevaucher la mèche contre des écrous cassables pour lesquels vous pouvez inverser la procédure habituelle, jusqu’à ce que la mèche soit, a son échelle, aussi précise que notre mèche de départ, à notre échelle.

Nous pouvons faire des replats en frottant trois surfaces non planes ensemble -en trois paires- et le replat deviendrait alors plus plat que ceux dont vous êtes parti. Ainsi, il n’est pas impossible d’améliorer la précision à petite échelle à l’aide d’opérations adéquates. Donc, lorsque nous avons construit cela, il est nécessaire d’améliorer la précision de l’équipement en travaillant quelque temps dessus, en réalisant des mèches précises, des “blocs de Johansen”#, et tous les autres matériaux que l’on utilise dans le travail de machines précises de haut de gamme.Nous devons nous arrêter à chaque niveau et fabriquer tout ce qu’il faut pour passer au niveau d’après; un programme très long et très difficile.Peut-être pouvez vous imaginer une meilleure façon pour aller vers le bas plus rapidement.

Pourtant, après cela, vous avez un bébé tour quatre cent fois plus petit qu’habituellement. Mais nous étions en train de penser à la conception d’un ordinateur énorme, que nous allions construire en perçant des trous avec ce tour pour faire de petites rondelles pour l’ordinateur. Combien de rondelles peut on fabriquer avec ce tour?

Une centaine de petites mains

Au lieu de construire mon premier jeu de “mains” esclaves à l’échelle un quart, j’en fais 10. Je construis dix jeux de “mains”, et je les connecte à mes leviers de départ de afin qu’elles fassent exactement la même chose au même moment, en parallèle. Maintenant, lorsque je construis mes nouveaux systèmes d’un quart d’échelle plus petits, je laisse chacun en fabriquer dix copies, de sorte que j’aurais une centaine de mains à la taille un seizième.

Où vais-je mettre le millions de tours que je j’obtiendrai?Mais pourquoi cette question, il n’y a aucun problème : le volume total est beaucoup plus petit que celui du tour à pleine échelle.Par exemple, si je fais un milliard de petits tours, chacun à la taille 1/4000 d’un tour normal, il y reste beaucoup de matière et d’espace disponible, car dans le milliard de petits tours, il y a moins de 2 pour cent de la matière d’un gros tour.

Cela ne coûte rien en matériaux, voyez-vous. Donc je veux construire un milliard de petites usines, modèles les unes des autres, qui sont en train de produire simultanément, perçant des trous, poinçonnant des parties, et ainsi de suite.

En allant vers le petit, il y a de nombreux problèmes intéressants qui surviennent. Tout n’est pas simplement réduit de façon proportionnelle. Un problème est que les matériaux vont coller ensemble, par l’attraction moléculaire (de Van der Waals). Ainsi, après que vous ayez réalisé une pièce et que vous dévissez le boulon d’un écrou, il ne tombera pas parce que la gravité est négligeable; il sera même difficile de l’écarter de l’écrou. Ce sera comme dans ces vieux films, avec un homme avec les mains pleines de mélasse, essayant se débarrasser d’un verre d’eau. Il y aura plusieurs problèmes de ce genre que nous devons être prêts à résoudre.

Réarranger les atomes

Mais je n’ai pas peur d’attaquer la dernière question, qui est de savoir si en fin de compte, dans un futur lointain, on pourra réarranger les atomes comme on le veut, chaque atome, jusqu’au dernier!Que se passerait-il si l’on pouvait ordonner tous les atomes, un par un, comme nous le désirons (dans les limites du raisonnable, bien sûr; vous ne pouvez pas les mettre de sorte qu’ils soient chimiquement instables, par exemple).

Jusqu’à maintenant, nous nous sommes contentés de creuser dans le sol pour trouver des minéraux.Nous les chauffons et nous faisons des choses à large échelle avec, et nous espérons obtenir une substance pure avec en fait plein d’impuretés, et ainsi de suite. Mais nous devons toujours accepter quelques arrangements atomiques que la nature nous donne.Nous n’avons rien, disons, avec une disposition en “damier”, avec les atomes impurs disposés exactement à 1000 angströms d’intervalle, ou en quelque autre motif particulier.

Que pourrions-nous faire avec des structures en couches ayant juste les bonnes couches?Quelles seraient les propriétés des matériaux si nous pouvions arranger les atomes comme nous le voulons?IlIls seraient très intéressants à étudier théoriquement. Je ne vois pas exactement ce qui se passerait, mais je peux difficilement douter du fait que lorsque nous aurons quelque maitrise sur les arrangements des choses à petite échelle, nous aurons un éventail extrêmement large de propriétés possibles que les substances peuvent avoir, et des différentes choses que nous pouvons faire.

Prenons, par exemple, un morceau de matériau dans lequel nous faisons des petites bobines et des petits condensateurs (ou l’équivalent de leur état solide), de 1000 ou 10000 angströms dans un circuit, l’un à côté de l’autre, sur une large zone, avec des petites antennes dépassant à l’autre bout, toute une série de circuit. Est-il possible, par exemple, d’émettre de la lumière avec une série entière d’antennes, comme nous émettons des ondes radios avec une série d’antennes organisée pour transmettre le programme radio en Europe? L’équivalent serait d’émettre un rayon de lumière dans une direction définie avec une très forte intensité. (Peut-être qu’un tel rayon n’est pas très utile techniquement ou économiquement.)

J’ai pensé à quelques problèmes de construction de circuits électriques à petite échelle, et le problème de la résistance est important. Si vous construisez un circuit équivalent à petite échelle, sa fréquence propre augmente, puisque la longueur d’onde diminue avec l’échelle; mais l’épaisseur de peau ne décroît que comme la racine carrée du rapport d’échelle, et ainsi les problèmes de résistance sont de difficulté croissante.Peut-être pouvons-nous lutter contre la résistance par l’utilisation de la supraconductivité si la fréquence n’est pas trop haute, ou par d’autres astuces.

Les atomes dans un monde miniature

Lorsque nous allons vers le monde miniature des circuits de, disons, sept atomes- nous avons beaucoup de nouvelles choses qui se produisent et qui représentent de nouvelles opportunités pour la conception. Les atomes à petite échelle ne se comportent pas comme à grande échelle, afin de satisfaire les lois de la mécanique quantique. Ainsi, en descendant vers le bas, et en bidouillant les atomes, nous travaillons avec des lois différentes, et nous pouvons nous à attendre à faire des choses différentes.Nous pouvons les fabriquer de différentes manières. Nous pouvons utiliser non seulement des circuits, mais aussi des systèmes impliquant les niveaux d’énergie quantifiés, ou les interactions des spins quantifiés, etc.

Une autre chose que nous remarquerons est que, si nous descendons suffisamment vers le bas, tous nos systèmes peuvent être produits massivement, de sorte qu’ils soient les copies exactes les uns des autres.Nous ne pouvons pas construire deux grandes machines telles que leurs dimensions soient exactement les mêmes. Mais si votre machine n’est haute que de 100 atomes, vous n’avez à l’avoir précise qu’au demi pourcent pour être sûr que l’autre machine est exactement de la même taille, à savoir 100 atomes de haut!

Au niveau atomique, nous avons de nouvelles sortes de forces et de nouvelles sortes de possibilités, de nouvelles sortes d’effets. Le problème de la fabrication et de la reproduction des matériaux sera assez différent. Je me suis, comme je l’ai dit, inspiré par les les phénomènes biologiques dans lesquels les forces chimiques sont utilisées de façon répétitive pour produire toutes sortes d’effets bizarres (dont l’un est l’auteur).

Les principes de la physique, autant que je suis puisse le voir, ne vont pas contre la possibilité de manier les choses atome par atome. Ce n’est pas une tentative de violer quelque loi que ce soit; c’est quelque chose qui peut en principe être fait, mais qui en pratique n’a pas été fait car nous sommes trop grands.

En fin de compte, nous pouvons faire de la synthèse chimique. Un chimiste nous vient, et dit : “Regardez, je veux une molécule qui ait les atomes arrangés ainsi; faites moi cette molécule”. Le chimiste fait une mystérieuse chose quand il veut faire une molécule. Il voit que ça a un anneau, donc il mélange ceci et cela, et il le secoue, et il bidouille. Et, à la fin d’un processus difficile, il réussi souvent à synthétiser ce qu’il veut. Le temps que je j’obtienne mon système en train de fonctionner, de sorte que celui-ci puisse être fait par la physique, il aura trouvé comment synthétiser absolument tout, si bien que cela sera vraiment inutile.

Mais ce qui intéressant, c’est que ce sera, en principe, possible (je pense) pour un physicien de synthétiser toute substance chimique que le chimiste noterait. Donnez les ordres et le physicien le synthétise. Comment? Placez les atomes là où le chimiste le dit, et ainsi vous réalisez la substance. Les problèmes de la chimie et de la biologie peuvent être grandement aidés si notre capacité à voir ce que nous faisons, et de faire des choses au niveau atomique, était enfin développée -un développement que je pense inévitable.

Maintenant, vous devez vous dire, “Qui devrait faire cela, et pourquoi le ferait-on?“Eh bien, j’ai montré quelques applications économiques, mais je sais que la raison pour laquelle vous le feriez serait juste le plaisir. Mais amusez-nous! Organisons une compétition entre des laboratoires. Laissons un laboratoire faire un moteur minuscule, qui l’envoie à un autre laboratoire qui le renvoie avec quelque chose qui tienne à l’intérieur de l’axe du premier moteur.

Compétition de lycées

Juste pour le plaisir, et afin d’intéresser les enfants à ce domaine, je suggérerais que quelqu’un qui a des contacts avec les lycées envisage de faire une sorte de compétition de lycées. Après tout, nous n’avons même pas débuté dans ce domaine, et même les enfants peuvent écrire plus petit que ce qui a pu être écrit auparavant. Les lycées pourraient participer à des défis. Le lycée de Los Angeles pourrait envoyer une épingle au lycée de Venise avec marqué “Que pensez-vous de ça?“Ils recevraient l’épingle en retour, et dans le point du “i”, il serait écrit “Pas si dur.”

Peut-être que ça ne vous excite pas de le faire, et que seuls les aspects économiques vous intéressent. A ce propos, je veux faire quelque chose, mais je ne peux le faire en ce moment, car je n’ai pas préparé le terrain. Mon intention est d’offrir un prix de 1.000$ au premier capable de prendre les informations d’une page d’un livre et de les mettre sur une surface 1/25.000 fois plus petite avec une échelle linéaire de telle sorte que cela puisse être lu par un microscope électronique.

Et je voudrais offrir un autre prix, si j’arrive à trouver comment formuler cela de sorte que je ne m’engage pas dans un tas de débats quant aux définitions, de 1.000$ au premier qui réalisera un moteur électrique opérationnel -un moteur électrique rotatif qui peut être contrôlé depuis l’extérieur et qui, sans compter les fils de connexion, aurait une taille de seulement 0.4 mm au cube.

Je ne m’attends pas à ce que de tels prix aient à attendre longtemps avant d’être réclamés.

(le texte complet a été inséré dans cet article de blog le 28.12.2012, réédité pour l’occasion)

MIROIR | ЯIOЯIM

Sat, 04 Apr 2009 00:00:00 +0000

Un long article divisés en quelques Pourquois, Comments et Combiens. On commence en douceur:

Pourquoi un miroir inverse-t-il la gauche et la droite et pas le haut et le bas ?

cette question “bête” en soulève deux autres moins triviales :

comment marche un miroir ?
comment définir la “gauche” et la “droite” ?

Un miroir réfléchit simplement la lumière en n’inversant rien du tout : en face d’un miroir, la lumière issue de votre main droite rebondit sur le miroir et arrive à vos yeux par la droite. La lumière venant de vos pieds vous parvient de même par le bas : tout est à sa place. Tout, sauf la “profondeur” : c’est en fait la distance des objets au miroir, autrement dit “l’avant” et “l’arrière” qui sont “inversés” par :

Toby Reflects par Kevin Steele sur flickr

Notre image dans un miroir est donc “retournée comme un gant” : un gant droit retourné devient un gant gauche, comme nos mains dans le miroir .

Même si nous nous regardons dans des miroirs artificiels ou naturels depuis pas mal de miliers d’années, nous avons toujours de la peine à comprendre que la symétrie ne correspond pas à une rotation (sauf dans un espace de dimension supérieur, comme le note ). Ce fait bien n’empêche pas certaines de tenter avec obstination d’orienter leurs mèches de cheveux à gauche ou à droite alors que personne ne les verra jamais comme elles se voient dans un miroir…

Ce qui nous amène à la seconde partie de la question : les notions de “gauche” et de “droite” ont-elles une réalité physique ? Autrement dit, existe-t’il des objets ou phénomènes dont l’image dans un miroir serait impossible ?

On pense tout de suite à l’écriture : un texte vu dans un miroir est illisible, ou du moins pas facilement. Mais ce n’est qu’une question de convention : on aurait très bien pu écrire de droite à gauche comme certaines langues, en utilisant des lettres “retournées” comme dans cette jolie affiche:

Du russe ou du ЯIOЯIM ?

Comment expliquer la gauche et la droite aux extraterrestres ?

Page 15 du message de Dutil et Durand. Le message de paix pourrait-être lu à l envers…

La question de la transmission de cette convention est d’ailleurs un problème intéressant : les messages que certains ont envoyé aux extra-terrestres ( ) sont composés de bits que les destinataires sont censés assembler en lignes et en colonnes pour produire des images en noir et blanc. Comment leur dire que les points doivent être disposés de gauche à droite plutôt que de droite à gauche ?

(On admet qu’on ne dispose pas de points de repère communs avec les extra-terrestres, sinon ça serait trop simple… Disons qu’ils vivent sous une couverture nuageuse perpétuelle et ne connaissent rien à l’astronomie …)

Cette question est équivalente à celle posée plus haut : il suffirait de décrire dans le message un objet ou un phénomène physique dont l’image dans un miroir ne peut pas exister dans la réalité .

Il existe bien quelques objets déroutants en version “miroir”, comme les tire-bouchons “tourne à gauche” vendus dans les farces et attrapes, mais ils sont tous aussi possibles à réaliser que leur version “normale”.

Une molécule chimique ? Il en existe beaucoup qui ont une forme différente de leur image dans le miroir. Par exemple le sucre existe sous forme de qui fait tourner le plan de polarisation de la lumière à droite et sous sa forme . La des molécules détermine donc parfois leur propriétés physiques, mais … tout reste cohérent vu dans un miroir.

Les effets de ces molécules peuvent être très différents selon leur forme dans le miroir : la catastrophe de la est due à l’énantiomère d’un bête calmant, et la L-métamphétamine débouche juste le nez, alors que la D- a d’autres effets…

D-méthamphétamine / L-méthamphétamine

La raison de ceci est que ces molécules interagissent différemment avec les molécules de notre organisme, qui ont elles-mêmes une certaine géométrie plutôt que leur image dans le miroir. Ainsi les êtres vivants sur Terre produisent ou consomme beaucoup plus de D-glucose (ou dextrose) que de L-glucose, et l’ADN présent dans tous les être vivants à la forme d’une double hélice tournant dans à droite. Mais il n’y a pas de raison fondamentale à ceci : la vie a probablement “préféré” une forme plutôt qu’une autre à ses débuts, et cette “brisure de symétrie” s’est propagée par contagion, mais une biochimie “dans le miroir” est parfaitement cohérente.

L’électromagnétisme alors ? Si on fait passer un courant électrique dans une bobine, on crée un champ magnétique avec un pôle Nord et un pôle Sud. Si la bobine est bobinée à l’envers, les pôles Nord et Sud sont inversés.

La main droite, pouce écarté, tient le solénoïde. Le courant sort par les doigts et le pouce oriente le vecteur champ mégnétique.

Oui… mais les notions de pôles magnétiques “Nord” et “Sud” sont tout à fait conventionnelles (jusqu’à ce qu’on trouve un ) : le schéma ci-dessus reste parfaitement cohérent vu dans un miroir.

Combien de fêlures dans les miroirs de la physique ?

Jusqu’en 1956, l’Univers observé dans un miroir était parfaitement cohérent. De fait, 3 des ont une parfaite. Mais en 1956, Mme démontra une concernant la 4ème force, l’ . Lors de désintégration β d’un noyau de Cobalt 60, un électron est émis dans une direction aléatoire. Mais il y en a statistiquement de plus qui part dans la direction opposée à celle du spin du noyau que dans la direction du spin (le spin indique le sens de rotation du noyau). En regardant l’expérience dans un miroir le spin change de sens et l’électron irait très légèrement plus souvent dans la direction du spin, ce qui est contraire à l’expérience. L’interaction faible “préfère” très légèrement la rotation à gauche et on pourrait donc expliquer aux extraterrestres notre convention gauche/droite en leur transmettant ce dessin:

Mais si par malheur nos extraterrestres vivent dans une Galaxie (hypothétique) formé d’ , on a un gros problème : l’antimatière peut également être considérée comme “vue dans un miroir”. Chaque particule de la physique possède son antiparticule dont toutes les caractéristiques sont les mêmes sauf la charge électrique, qui est inversée. Le “miroir” de la “ ” (C comme charge) est très semblable à celui de la symétrie P : toute la physique et la chimie est parfaitement identique avec de l’antimatière qu’avec de la matière, sauf pour l’interaction faible, exactement comme ci-dessus.

Autrement dit, si nos extraterrestres font l’expérience avec un noyau de ce que nous appellerions de l’anti-Cobalt 60 et observent la direction d’émission du , tout marchera parfaitement bien mais ils comprendront absolument tout à l’envers : la gauche et la droite, le signe des charges électriques, les pôles Nord/Sud magnétiques etc. Et la rencontre des deux civilisations fera des étincelles …

Le problème est que notre dessin implique en fait 2 miroirs, le C et le P qui inversent tous deux de la même manière l’expérience, et comme chacun sait, si on regarde notre reflet dans un miroir à l’aide d’un autre miroir, tout se remet en place.

"Two Mirrors" de Steven Scott

On appelle “ ” l’image de l’Univers qu’on obtient en inversant à la fois la gauche et la droite et les charges électriques, et cette symétrie était parfaite. Mais dans les années 1960, on a découvert une très légère brisure de la symétrie CP : la transformation d’un kaon en antikaon est 1 milliardième de fois plus rare que la transformation d’un antikaon en kaon.

Cette nanoscopique (10-9) fêlure a une conséquence pratique assez importante: nous existons.

En effet, c’est la violation de la symétrie CP qui fait que le Big Bang a eu la bonne idée de produire un milliardième de plus de matière “normale” que d’antimatière, et c’est ce milliardième qui ne s’est pas annihilé avec l’antimatière qui constitue tout ce qui nous entoure, sans quoi il n’y aurait pas eu grand chose après “que la lumière soit”.

Comment transformer une caméra vidéo en miroir temporel

Réponse : c’est très facile et amusant :

Même un extra terrestre très différent de nous devinerait assez vite qu’il regarde le film à l’envers parce que beaucoup de phénomènes macroscopiques ont une préférence pour le futur. Ce n’est pas le cas à petite échelle : toutes les interactions entre particules peuvent se produire “en sens inverse” : la mécanique quantique possède une “ ” que l’on retrouve dans les dont .

Voici donc un troisième miroir légèrement imparfait, qui peut se combiner avec les autres ! D’ailleurs, pour réaliser le film ci-dessus, je suppose que la demoiselle qui va “à l’endroit” regarde dans un miroir pour marcher à l’envers sans se heurter à la foule. En quelque sorte, la symétrie PT a permis de rendre le film plus réaliste qu’avec la symétrie T seule.

Mais à propos… pour la violation de la symétrie CP on a dit que la transformation d’un kaon en antikaon plus rare que son contraire, mais si on passe le film de l’expérience à l’envers ? On verra plus de kaons se transformer en antikaons, donc l’Univers observé dans les trois miroirs C,P et T sera parfaitement cohérent avec les observations dans l’Univers “normal”.

La “ ” est aujourd’hui considérée comme une loi fondamentale de la physique car c’est une des rares qui soit compatibles à la fois avec la mécanique quantique et la théorie de la relativité via le principe d’ . Mathématiquement, on a même réussi à montrer que la symétrie T était identique à la symétrie CP et donc que toute violation de la symétrie CP devait causer une violation de T équivalente, et vice-versa.

Les conséquences de la symétrie CPT

Avertissement : dans ce paragraphe, je m’avance un peu en terrain dangereux, mais c’est pour mieux vous faire réagir si vous maîtrisez le sujet mieux que moi …

Une conséquence fondamentale de la symétrie CPT est qu’il est impossible de distinguer:

une particule qui se promène entre les points A et B
son antiparticule qui suivrait la même trajectoire entre A et B, filmée dans un miroir, et dont on passe le film à l’envers (où on la verrait donc aller de B en A)

Si on suppose que comme une , on peut aller un peu plus loin en disant que ces deux observations sont parfaitement indiscernables :

une particule qui se promène entre les points A et B
son antiparticule qui remonte le temps entre B et A, vue dans un miroir.

Donc lorsqu’on reçoit par exemple un sous forme d’un antiproton à haute énergie, ne devrait-on pas vérifier s’il ne s’agirait pas d’un proton généré par un événement futur et qui remonte le temps? Est-ce que des installations comme l’ ont un “miroir” permettant d’observer la brisure de symétrie P qui distingue les deux cas ?

Dans le même ordre d’idée, l’ est décrit par des phénomènes quantiques représentés par des diagrammes de Feynman ressemblant à la figure ci-contre, et qui surviennent des milliards de fois chaque seconde dans chaque millimètre cube de vide de tout l’Univers…

La lecture classique est que 2 particules virtuelles, dont l’une est l’antiparticule de l’autre apparaissent spontanément par les fluctuations du , et leur annihilation mutuelle un court instant plus tard restitue “l’énergie du vide” empruntée par les particules.

Mais là aussi, je me demande comment distinguer cette interprétation de celle d’une particule tournant “en rond” dans le temps : pendant sa phase de retour dans le passé, la particule nous apparait exactement comme son antiparticule allant vers le futur … Existe-t-il une expérience permettant de vérifier la symétrie P du phénomène pour exclure cette interprétation ?

Références:

" " sur le Webinet des Curiosités
Michel Thévoz “L ”
Tom Roud “ ”
Tom Roud “ ”
Tom Roud “ ”

Pourquoi on aime le joli, le sexy, le sucré et le drôle

Wed, 25 Mar 2009 00:00:00 +0000

Regardez ce petit chef d’oeuvre de vulgarisation du darwinisme (en anglais sous titré)

commence sa présentation en présentant “l’étrange inversion de raisonnement de Darwin” à partir d’une citation d’un critique de l’époque :

“Dans la théorie qui nous est soumise, l’Ignorance Absolue est l’artificier; ainsi nous pouvons énoncer comme principe fondamental de tout le système que, pour faire une machine parfaite et magnifique, il n’est pas nécessaire de savoir comment la réaliser. On trouve dans cette proposition, après examen attentif, l’expression sous forme condensée de la Théorie qui exprime en peu de mots toute la pensée de Mr. Darwin; lequel, par une étrange inversion du raisonnement, semble penser que l’Ignorance Absolue est pleinement qualifiée pour prendre la place de la Sagesse Absolue dans toutes les réussites du talent de création.” (Robert Beverley MacKenzie, 1868, traduit par Dr. Goulu)

Dennett ponctue sa lecture animée de cette citation par deux profonds “Exactly! … Exactly!”, et explique qu’effectivement la théorie de l’évolution résulte d’une inversion du raisonnement qu’il illustre avec 4 thèmes:

Pourquoi aimons-nous le miel ? Pas parce qu’il a un goût sucré, mais parce que c’est un aliment à haute valeur énergétique et que l’évolution a développé nos papilles pour le détecter. Selon Dennett, c’est en quelque sorte parce que nous aimons le miel qu’il a un goût que nous trouvons délicieux. Inversion du raisonnement.
La séquence “sexy” dès 3:50 vaut son pesant de cacahuètes : que signifie “sexy” pour un chimpanzé ? Si nous ne trouvions pas sexy nos partenaires sexuel(le)s, nous ne nous reproduirions pas. Etre sexy est une conséquence, pas une qualité absolue. Inversion.
Pourquoi les bébés sont-ils mignons ? C’est une conséquence obligatoire de l’évolution que nous les trouvions jolis, sinon nous les abandonnerions ou au mieux ne changerions pas leurs couches. Inversion encore.
Pourquoi apprécions nous les blagues ? Selon Dennett et d’autres auteurs travaillant sur ce sujet, l’humour est un système neural qui récompense le travail intellectuel. Il n’y a rien de fondamentalement marrant : c’est faisant fonctionner notre cerveau que nous trouvons certaines choses drôles. La présentation de Dennett en est un excellent exemple.

Liens:

Daniel Dennett “ ”, New York Times, 28 août 2005

Inculture Scientifique

Sat, 14 Mar 2009 00:00:00 +0000

Selon un par la

Seuls 53% des adultes américains savent en combien de temps la Terre tourne autour du Soleil.
59% savent que les premiers humains et les dinosaures ne vivaient pas en même temps.
47% peuvent approximativement dire quel pourcentage de la Terre est recouvert d’eau (71%, réponse admise à 5% près)
Et seuls 21% ont répondu correctement aux 3 questions ci-dessus.

Hélas, il semblerait que les étatsuniens n’aient pas grand chose à nous envier, car les scores européens en matière de culture scientifique sont assez similaires, selon une étude datant de 2001

\[3\]

Paradoxalement, une grande majorité des sondés pensent que la recherche et l’enseignement scientifique sont importants. Pour 4 adultes sur 5, l’enseignement des sciences est “absolument essentiel” ou “très important” pour le système de santé des USA (86%), la réputation du pays (79%), et l’économie (77%).

On pourrait voir ceci comme une bonne nouvelle si on ne constatait pas simultanément une augmentation générale de la croyance au paranormal, à l’exception notable des cas de possession par le diable :

Comme le note BadAstronomer

\[2\]

, les résultats du sondage ne montrent pas non plus d’amélioration de la situation depuis 1997, date de la parution du livre “Worlds Apart”

\[4\]

qui traite de ce sujet et est disponible en ligne.

Si vous lisez l’anglais, vous pouvez tester votre culture scientifique sur des questions plus fondamentales

\[5\]

. On y trouve une approche intéressante : faire découvrir ce qu’est la science plutôt que ce qu’elle dit. Peut-être que c’est une voie pour une meilleure culture scientifique : plutôt que d’apprendre des choses que l’on oubliera peut-être à l’age adulte, commencer par faire découvrir la méthode scientifique. Il me semble que c’est un peu la tendance de ce qui se fait à l’école pour mes filles aujourd’hui. On verra si ça marche mieux que pour moi ;-)

Sources et Références:

sur Scientific Blogging
sur BadAstronomy
National Science Board “Science and Technology: ”, 2004
Jim Hartz, Rick Chappel “ : How the distance between science and journalism threatens America’s future” , 1997, First Amendment Center ( )
Richard Carrier “ ” sur infidels.org

Combien pour ce brevet ?

Sun, 08 Mar 2009 00:00:00 +0000

Je suis membre d’une société secrète dont voici le logo ci-contre.

Sur la société secrète je ne peux rien dire. Mais sur le logo je peux : c’est l’illustration du accordé le 1er novembre 2005 à Boris Volfson pour un “véhicule spatial propulsé par l’état du vide inflatoire” (“space vehicle propelled by the pressure of inflationary vacuum state”)

Un garantit à un inventeur un monopole sur l’utilisation de son invention pour une période pouvant aller jusqu’à 25 ans dans certains pays, pour autant que l’invention satisfasse trois conditions:

La nouveauté, évaluée par rapport à l’état de la technique au moment du dépôt.
Etre le résultat d’une activité inventive, et non le résultat d’une déduction ou d’une combinaison évidente d’éléments existants.
Etre réalisable, ce qui signifie que quelqu’un possédant les connaissances de base nécessaire doit être capable de réaliser l’innovation décrite par le brevet à l’aide des informations figurant dans celui-ci.

Le vaisseau spatial de Volfson satisfait assez clairement les conditions 1 et 2, mais est-il “réalisable” ? Etonnament, oui. Il faut des éléments peu abondants au Bricorama du coin tels qu’une coque supraconductrice et un réacteur nucléaire, mais la Nasa devrait être capable de construire ce bidule.

Notez bien que la “réalisabilité” ne suppose pas la fonctionnalité. Le brevet décerné à Volfson ne permet pas de l’attaquer en justice si d’aventure le vaisseau que vous construisez dans votre jardin en suivant scrupuleusement ses plans ne parvient pas à . Par contre, si ça marche, c’est Volfson qui peut vous attaquer en justice et se prévaloir du succès de l’opération…

A part les frais (élevés) de dépôt du brevet, Volfson n’a donc rien à perdre en déposant son invention. Le bureau d’avocats spécialisés qui l’a aidé à le rédiger a même tout à gagner. Et le bureau des brevets ? Aurait-il eu une raison de refuser ce brevet ?

En y regardant de plus près, probablement. Les premières pages du brevet décrivent la théorie physique sur laquelle se base le fonctionnement du vaisseau. Si l’examinateur avait considéré cette théorie comme faisant partie du brevet, il aurait du le rejeter car on ne peut breveter des théories.

Le fait d’avoir accepté le brevet signifie donc que la théorie physique sur la structure de l’espace-temps qu’il contient, appuyée par force références, est considérée comme l’état de l’art de la physique actuelle.

Examiner sérieusement un tel brevet demanderait des connaissances avancées en physique. Il y a un siècle, , mais aujourd’hui les scientifiques ont l’impression que les brevets sont accordés beaucoup trop facilement, et essentiellement sur des considérations juridiques et économiques, voire politiques. Il faut dire:

qu’un brevet accepté, c’est des sous qui entrent à l’office, et des politiques contents parce qu’ils y voient un résultat de l’investissement dans la recherche
un brevet refusé, c’est des sous qui sortent si l’inventeur dépose un recours, et un .

Bref, un office des brevets n’a aucune raison de passer un temps couteux à examiner un brevet. La preuve extrême se trouve dans le brevet australien de 2001 à John Keogh un pour un “appareil circulaire facilitant le transport” (“circular transportation facilitation device”) dont voici les deux figures illustrant l’invention :

On assiste donc à un formidable boum du nombre de brevets accordés, mais est-ce réellement l’image d’un boum de l’innovation ?

nombre de brevets déposés chaque année dans le monde

En parallèle on constate un boum encore plus colossal des actions en justice sur des questions de propriété intellectuelle.

En effet, si le brevet de John Keogh n’avait pas été annulé lorsqu’on s’aperçut que c’était un canular, il aurait fallu lui intenter un procès pour prouver que son “invention” n’était pas vraiment nouvelle puisqu’un autre appareil nommé “roue” remplit la même fonction depuis quelques millénaires. Facile contre un individu, mais contre une grande entreprise ?

Alors que le but des brevets était précisément de protéger les petits inventeurs contre l’appétit de grosses entreprises, cette protection n’est plus suffisante si la validité même du brevet peut être attaquée devant un tribunal.

Aujourd’hui on dit ouvertement dans les formations spécialisées qu’un brevet n’a de valeur que si on est (financièrement) capable de le défendre devant un tribunal, ce qui coute des millions et des années que seules les entreprises solides peuvent assumer.

Alors, combien vaut le brevet de Volfson ? Absolument rien, car à supposer que son vaisseau puisse fonctionner avant 2025, il sera construit par une organisation tellement puissante qu’il n’aura aucune possibilité de défendre son brevet face à elle, le pauvre.

A mon huble avis, Boris Volfson aurait du écrire un roman décrivant son vaisseau spatial au lieu d’en déposer le brevet. Ses idées auraient dès lors été protégées par le droit d’auteur, qui présente de nombreux avantages sur un brevet:

il ne coute rien et s’applique automatiquement dès la création, il n’y a même pas de formalités administratives à effectuer.
il est valable 70 ans après la mort de l’auteur, donc souvent plus d’un siècle…
on peut commercialiser des idées anciennes, évidentes ou irréalisables sous forme de nombreux bouquins vendus pas cher au lieu d’un énorme contrat très difficile à faire signer.
la copie et la reproduction des oeuvres étant interdite, je n’aurais pas eu le droit d’intégrer l’illustration en tête de cet article sans l’autorisation de son auteur, ou sans lui payer des droits. Mais comme c’est publié dans un brevet, je peux. (du moins je crois)

Liens

sur Numerama, 25 septembre 2008
au WIPO
et sur Wikipedia
“ ” sur uspto.gov : règles de “brevetabilité” aux usa
sur hautehorlogerie.org, un résumé très bien fait
avec beaucoup d’illustrations et de références de brevets rigolos.
quelques recueils de brevets exotiques et amusants:
- sur

Pourquoi Comment Combien

Fri, 06 Mar 2009 00:00:00 +0000

Pendant deux ans, ce blog était sous-titré “penser différemment”, un peu dans le sens de cette fameuse pub d’Apple:

Depuis que Dr. Goulu a rejoint le , je cherchais un nouveau slogan de couleur plus scientifique, tout en restant dans l’esprit critique face aux idées reçues. Ce sera “Pourquoi Comment Combien”, en souvenir d’un excellent prof de management qui avait dit en substance:

point-dinterrogation
Les questions des scientifiques commencent par “ ”,
les techniciens se demandent “comment”,
les questions des managers commencent par “combien”.
pour que tout marche bien, il faut répondre aux 3 questions.

A l’avenir, je souhaite développer dans ce blog le thème des relations entre science, technique et économie. Ces relations sont difficiles par la nature des questions, les échelles de temps et beaucoup d’incompréhension du public et des politiques.

Je vais donc essayer de formater mes articles futurs en paragraphes comme suit:

Pourquoi …

…la réponse successive aux 3 questions prend-elle des décennies, voire plus d’un siècle, par exemple de la découverte de l’ jusqu’à la compétitivité de l’électricité solaire , alors que existent depuis les années 1960 ?

A mon avis et selon ma modeste expérience, le processus qui mène de l’idée au produit est freiné par un phénomène fondamental : la dévalorisation, voire la négation de l’échec. On ne publie et documente que les quelques pourcents de l’activité humaine qui mène aux succès, pas les échecs, beaucoup plus nombreux. A l’école on apprend ce qui marche, ce qui est vrai, mais on ne dit que très peu sur les erreurs. De ce fait, les chercheurs, ingénieurs et managers sont condamnés à reproduire des échecs passés, sous les regards jouissifs de leurs prédescesseurs.

Comment…

… faire pour résoudre rapidement des problèmes aussi complexes que le réchauffement planétaire ? Au lieu de réponses du type “c’est simple, yaka taxer/interdire/faire …”, je vais continuer à promouvoir l’analyse systématique et la décomposition des problèmes. Est-il correct de considérer l’épuisement des ressources fossiles et le réchauffement climatique comme un problème unique ? Faut-il absolument réduire nos émissions de gaz (le peut-on vraiment?) ou y-a-t’il d’autres solutions ?

Combien…

… d’humains seront sur Terre en 2100 ? Et combien de lecteurs suivront ce blog en 2009 ? Vous le saurez en continuant à lire Dr. Goulu.

Merci de votre fidélité !

Ce qu'Einstein n'a jamais dit

Wed, 26 Nov 2008 00:00:00 +0000

L’autre jour, un titre de journal de boulevard a retenu mon attention : “Ce que Cécilia n’a jamais dit”. Merveilleux : un article entier sur ce qu’une célébrité n’a pas dit ! Ca laisse songeur … Puis Annick m’a expliqué que l’article est un interview ou elle révèle des choses qu’elle n’avait jamais dites avant. Ah! Trop facile… Je peux faire mieux!

Voici donc un article sur ce qu’Einstein n’a jamais dit, et ne dira jamais, mais qu’un grand nombre de personnes croient qu’il a dit.

Commençons par la pire “citation” d’Einstein:

L’ est une science en soi illuminatrice. J’ai appris beaucoup grâce à elle, et je lui dois beaucoup. Les connaissances géophysiques mettent en relief le pouvoir des étoiles et des planètes sur le destin terrestre. A son tour, en un certain sens, l’astrologie le renforce. C’est pourquoi c’est une espèce d’élixir de vie pour l’humanité .

Qui peut ne serait-ce qu’imaginer un fondateur de la physique moderne prononcer une telle stupidité ? Pourtant cette phrase figure dans la “thèse” d’Elisabeth Teissier, sans référence d’aucune sorte et personne n’a songé à demander au “docteur” de la vérifier. En fait, il s’agit d’une “citation” non seulement totalement bidon , , mais malhonnête. Ce qu’il a vraiment écrit sur l’astrologie, c’est :

Le lecteur est prié de noter les remarques sur l’astrologie. Elles démontrent que l’ennemi intérieur
\[chez Kepler\]
, vaincu et devenu inoffensif, n’était pas encore complètement mort.

Génial Albert qui définit la croyance comme “ennemi intérieur” du scientifique…

Une autre qui fait bien peur:

Si l’abeille disparaissait de la surface du globe, l’homme n’aurait plus que quatre années à vivre

à cette phrase attribuée à Albert sans aucune référence crédible. La aussi, il est peu probable qu’un scientifique sérieux ose une assertion aussi définitive à propos d’un sujet qui n’est pas le sien.

Il y a des citations plus inoffensives attribuées à Albert sans source avérée, comme :

Si les faits ne concordent pas avec la théorie, alors changez les faits

Remplir une feuille d’impôt est plus compliqué que la théorie de la relativité

et une ribambelle d’autres du même niveau.

D’autres “citations” sont des raccourcis compressés qui trahissent la pensée d’Einstein, comme

Croire en Dieu est un superstition enfantine

dont . Dans le même domaine :

Le Mal est l’absence de Dieu

est une récente, totalement inventée, mais qui circule partout sur le net…

Enfin beaucoup de phrases attribuées à Einstein sont très similaires à des citations réelles, mais dues à d’autres :

Tout doit être fait aussi simple que possible, mais pas plus simple

qui n’est qu’une formulation du

Deux choses m’inspirent crainte et respect : le ciel étoilé et l’univers moral à l’intérieur de moi

qui est du à Emmanuel Kant, environ 150 ans plus tôt.

La seule chose qui interfère avec mon apprentissage est mon éducation.

Ca c’est de Mark Twain, et enfin :

Si vous ne pouvez expliquer un concept à un enfant de six ans, c’est que vous ne le comprenez pas complètement

est parfois attribué aussi à Richard Feynman (ça aurait pu être lui), mais on trouve une phrase très similaire dans le roman “le berceau du chat” de Kurt Vonnegut

Et pour clore ce petit survol de ce qu’Einstein n’a jamais dit, voilà ce qu’il a entendu de la part de Charlie Chaplin :

Moi, on m’acclame parce que tout le monde me comprend et vous, on vous acclame parce que personne ne vous comprend.

et enfin , la prochaine fois que vous verrez une Vérité Suprême signée Albert Einstein, rappelez-vous de cet aveu de

J’aime citer Einstein. Vous savez pourquoi ? Parce que personne n’ose vous contredire.

références:

Jean-Paul Krivine “ ”, SPS n° 250, décembre 2001
Denis Hamel “ ”, Le Québec sceptique, Numéro 57
préface de “Johannes Kepler: Life and Letters”, Carola Baumgardt, New York, Philosophical Library, 1951.
(ajoutée le 3.12.2013) Kurt Vonnegut (1972). Le Berceau du chat. Seuil. : la phrase exacte est “Le Dr Hoenikker disait volontiers qu’un scientifique incapable d’expliquer ce qu’il fait à un enfant de huit ans est un charlatan.”

Sources:

(ajoutée le 7.1.2013) :

Bestiario

Fri, 10 Oct 2008 00:00:00 +0000

est une petite, jeune et très dynamique entreprise créant des “espaces digitaux pour la création collective de connaissance”. Autour du slogan “rendre le complexe compréhensible”, ils combinent art et science pour créer des sites interactifs en Flash utilisant la théorie des graphes, la topologie, la simulation physique et la visualisation géométrique et géographique.

Voici quelques unes de leurs réalisations (cliquez sur les images pour lancer le site interactif correspondant) :

SPISI : visualisation de données en spirale

SPISI permet de rechercher des périodicités dans des données. En bougeant un curseur, on agit sur le nombre de données par tour de spirale. Les données à explorer sont :

le nombre de diviseurs des nombre entiers. En approchant le curseur de 24 (ou 12…), on voit apparaitre la “ ”
les variations de la température de notre belle planète, mesurée sur 422766 ans grâce à une carotte de glace antarctique. avec le curseur sur 100'000, on voit apparaitre 3 cycles assez clairement.
l’index Dow Jones. Là on a beau chercher des cycles …

videosphère : toutes les vidéos du TED reliées

Videosphère permet de découvrir les fantastiques , (si vous ne connaissez pas, voyez au moins ). On peut évidemment trouver les conférences sur des thèmes donnés, mais aussi naviguer vers des conférences sur des sujets similaires en explorant un graphe liaant les vidéos représentées sur une sphère. simple, efficace, et beau.

drinkMe : un zoom de 10^36 dans un graphe

Si vous n’êtes pas impressionné par DrinkMe (drôle de nom) , c’est que vous n’êtes pas informaticien. Cette démonstration au graphisme primitif permet de zoomer dans des données un peu comme le film “ ” à travers l’Univers. Pour passer de façon continue d’une visualisation macroscopique à un microscope avec un grossissement de 1'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000'000 x , il faut une certaine maitrise de la programmation…

J’aurais souhaité décrire ici toutes les autres réalisations de , mais ce serait trop long. Sachez qu’elles valent toutes la peine d’être vues ou expérimentées : ces gars là font du très beau travail. à suivre.

source: , un blog à suivre si vous vous intéressez à la représentation des données et la communication visuelle.

Science et Humour

Sun, 14 Sep 2008 00:00:00 +0000

C’est assez facile de faire rire des scientifiques ou des ingénieurs, car ils sont sensibles à de nombreuses formes d’humour.

Blagues

Il y a bien sur les histoire classiques comme “Dans un jeu télévisé, un ingénieur, un physicien et un mathématicien doivent construire une clôture tout autour d’un troupeau de moutons en utilisant aussi peu de matériel que possible.

L’ingénieur fait regrouper le troupeau dans un cercle, puis construit une barrière tout autour.
Le physicien construit une clôture d’un diamètre infini et tente de relier les bouts de la clôture entre eux jusqu’au moment où tout le troupeau peut tenir dans le cercle.
Le mathématicien, voyant ceci, construit une clôture autour de lui-même et se définit comme y étant à l’extérieur.”

Vous en trouverez de nombreuses autres de ce genre

(Auto)-Dérision

Les désormais fameux récompensent les recherches les plus étranges, republiées dans le “ ”. Je vous avais , les 2008 ne vont pas tarder à être décernés, préparez vos zygomatiques. Ce qui me surprend le plus, c’est de voir la plupart des lauréats accepter leur prix avec le sourire et gratifier l’assistance d’une présentation en bonne et due forme de leur sujet de recherche farfelu, diffusée largement en .

L’autodérision est également très appréciée dans la communauté scientifique. En particulier, le “ ” publie des articles parodiques voire délirants, mais respectant scrupuleusement le formalisme formellement formel des publications scientifiques de plus haut niveau.

Dans le même ordre d’idées, quelques aménagements du ont été proposés pour étendre le domaine d’application de la science tout en intégrant de quelques expressions du langage populaire dans le formalisme scientifique. Voir en particulier la norme NF UNM 00-000 dite des “unités pifométriques”

Lois Universelles

Un moyen assez simple de faire coller la dure réalité expérimentale aux belles théories scientifiques consiste à tenir compte de quelques lois universelles additionnelles, complétant voire supplantant occasionnellement .

Les sont les plus connues puisqu’elles sont absolument fondamentales en ingénierie et dans la plupart des sciences expérimentales

les devises Shadok

Depuis 1968, les extraterrestres surréalistes de Jacques Rouxel continuent d’émailler les conversations de scientifiques et d’ingénieurs avec leurs devises célèbres, comme:

pourquoi faire simple quand on peut faire compliqué ? (oui, c’est bien des Shadoks, à l’origine …)
s’il n’y a pas de solution, c’est qu’il n’y a pas de problème.
il vaut mieux pomper même s’il ne se passe rien que risquer qu’il se passe quelque chose de pire en ne pompant pas.
pour qu’il y ait le moins de mécontents possible, il faut toujours taper sur les mêmes.

Pour notre plus grand bonheur, certains épisodes aussi épiques que surréalistes des Shadoks sont disponibles sur le web, et d’autres en DVD. Voici par exemple une merveille de mixture cours de maths + délire :

Les informaticiens

L’humour des informaticiens est particulièrement caustique car leur discipline repose sur essentiellement sur un sur-ensemble des lois de Murphy faisant qu’un ordinateur exécutant sans erreur un programme réalisant la fonction pour laquelle il a été conçu tient du pur miracle.

De ce fait, les informaticiens sont des mystiques assez prompts aux blagues métaphysiques, mais aussi aux blagues à connotation religieuse voire racistes visant les minorités comme les adeptes de Fortran ou les Cobolistes.

L’humour informaticien est notamment très présent dans les , tels que “Il y a deux manières d’écrire des programmes sans erreurs. Seule la troisième marche.”

N’hésitez pas à mettre en commentaire d’autres références que vous pourriez connaitre!

Science / Foi

Sun, 18 Feb 2007 00:00:00 +0000

renvoie à un .

Provocateur (volontairement?), il me semble qu’il aurait pu être plus intéressant en:

introduisant la possibilité d’une boucle infinie dans la “foi”, ou une fin possible à la science, telle que le positivisme de la fin du XIXème le postulait.
couplant les 2 parties du graphe : les “evidence” qui troublent la foi proviennent souvent de l’activité scientifique, et certaines théories scientifiques se sont basées à l’origine sur des convictions “religieuses”.

Poster de vaisseaux spatiaux

Fri, 19 Jan 2007 00:00:00 +0000

Dans l’article “How big is your starship”, Badastronomy présente une image compilant beaucoup de vaisseaux spatiaux des films et série de sci-fi à l’échelle :

Cliquer sur l’image pour accéder au site d’origine où vous pourrez télécharger des images énormes de chaque vaisseau.

A mon avis, un bon vaisseau spatial:

doit avoir la forme d’une tour pour que les passagers soient plaqués aux planchers par l’ pour les vaisseaux rapides
les vaisseaux rapides doivent avoir un imposant bouclier à avant pour absorber le rayonnement et les chocs avec les poussières interstellaires
pour les vaisseaux lents, les formes en anneau ou en cylindre permettent de créer une gravité par rotation

A part pour les petits vaisseaux censés pouvoir entrer dans une atmosphère, il n’y a évidemment aucune raison qu’ils aient une forme aérodynamique…

Accélération : Journal de bord d’un voyage relativiste

Mon, 09 Aug 2004 00:00:00 +0000

Ce petit texte est basé sur un calcul (faux*) fait : un vaisseau spatial accélère à 1G (9.81 m/s^2) de manière à créer une gravité artificielle. La vitesse augmente ainsi de manière constante jusqu’à approcher de très près la vitesse de la lumière. Arrivé à mi-parcours, le vaisseau se retourne et freine à 1G jusqu’à destination.

12 février 2022, Jour 0 : Après des semaines passées à tourner dans la station orbitale en gravité réduite, nous sommes contents de retrouver notre poids normal. Le vaisseau a démarré comme prévu, et ses moteurs nous accélèrent à 9.81 m/s^2, 1G, l’accélération gravitationnelle de cette bonne vieille Terre dont nous nous éloignerons plus loin qu’aucun autre avant nous, plus loin que l’imagination la plus folle ne peut nous porter.
13 février, Jour 1 : Le départ date d’un jour exactement. La douce accélération terrestre nous propulse à 848 km/s actuellement, et ce chiffre augmente chaque minute sur l’écran de contrôle. Nous saisissons chaque occasion de communiquer avec la Terre, car nous savons que ce privilège ne nous sera pas accordé bien longtemps.
16 février, Jour 4 : nous avons atteint 1% de la vitesse de la lumière. Jamais aucun objet construit par l’homme n’a été aussi rapide. Et l’accélération est loin d’être terminée.
12 mars, Jour 28 : un mois que nous sommes partis. Nous avons déjà parcouru 30 milliards de kilomètres. Nos messages mettent 100’000 secondes, soit plus d’un jour à atteindre la Terre, et autant pour que la réponse nous revienne. Autant dire que nous ne pouvons compter que sur nous mêmes désormais…
20 mars, Jour 36 : 10% de la vitesse de la lumière. Aucun moyen de réaliser que nous naviguons cette vitesse inimaginable car nous manquons de points de repère. Frank, l’ingénieur propulsion est tout excité et nous promet que son moteur n’a pas pris une ride depuis notre départ, et qu’il nous amènera jusqu’aux étoiles…
3 avril, jour 50 : deux “événements numériques”, comme nous les appelons à bord, à quelques heures d’intervalle : nous avons parcouru un centième d’année-lumière depuis notre départ, et le facteur Lorenz est passé à 1.01, ce qui signifie que le temps a ralenti de 1% pour nous par rapport à la Terre. Einstein est désormais notre passager clandestin.
14 mai, jour 90’ : nous avons passé 90 jours dans le vaisseau, et notre calendrier indique le 13 mai, mais sur Terre, 91 jours se sont écoulés et nos congénères vivent le 15 mai. Nous adoptons le “prime” pour différencier les vitesses et temps locaux du vaisseaux de ceux de la Terre. Nous avons atteint 25% de la vitesse de la lumière. Il y a plus d’un mois que nous ne recevons plus de messages de la Terre : s’ils obstinent à nous en envoyer, leur infinitésimale puissance est noyée par les parasites créés par notre moteur qui chuinte à peine en dégageant le torrent d’énergie qui nous accélère toujours et encore plus vite….
28 juillet, jour 161’ : nous avons parcouru notre premier dixième d’année-lumière en 5 mois. Depuis une semaine le Lorenz est à 1.1 : le temps a beau s’écouler 10% plus vite que sur Terre, il nous semble toujours s’écouler trop lentement.
26 août, jour 186’ : Rien de spécial, sauf que nous avons dépassé aujourd’hui la moitié de la vitesse de la lumière !
21 septembre, jour 208’ Le facteur Lorenz est passé de 1.1 à 1.2 en 47 jours seulement. La Terre a vécu presque 2 semaines de plus que nous.
14 octobre, jour 227’ 0.2 années-lumière parcourus : nous sortons à peine de la banlieue du Système Solaire. La probabilité de heurter un minuscule caillou s’abaisse. On s’habitue à l’idée d’une collision lorsqu’on réalise qu’elle libérerait plus d’énergie que la plus puissante bombe thermonucléaire. On se rassure en se disant que notre passage de l’état vivant à l’état de plasma ionisé serait si rapide que la douleur ne parcourait qu’un centimètre dans nos nerfs, n’atteignant jamais notre cerveau…
jour 246’, facteur Lorenz 1.3 atteint. Nous avons vécu 23 jours de moins que nos familles restées sur Terre. Nous avons enclenché la modulation du moteur, qui permet d’utiliser le jet de particules émis pour transmettre des messages à faible débit vers la Terre. Ils les recevront dans 3 mois, si leurs instruments sont assez sensibles…
Jour 298’, facteur Lorenz 1.5. les étoiles se colorent très légèrement en bleu par les hublots avant, en rougissent vers l’arrière.
12 février 2023, Jour 314’. Nos amis terriens fêtent l’anniversaire de notre départ, alors que nous déboucherons le Champagne dans 51 jours seulement.
Jour 354’ . A dix jours de notre année de vol, nous fêtons un événement fantastique : le franchissement apparent de la vitesse de la lumière ! En effet, comme le facteur Lorenz (1.85) comprime notre temps, nous parcourons 300’000 km à chaque seconde de notre chrono de bord, alors que notre vitesse mesurée par un observateur extérieur ne serait “que” de 84% de la vitesse de la lumière.
Jour 359’. Une demi-année-lumière franchie en moins d’un an “prime”… Le facteur Lorenz à 1.9 va commencer à rendre le voyage intéressant.
Jour 365’ Champagne ! Un an que nous avons enclenché les moteurs… Nous fonçons dans le vide interstellaire à 86% de la vitesse de la lumière, à 0.7 année-lumière de notre planète. Et le temps est comprimé d’un facteur presque 2 : la Terre vit le 13 mai 2023, soit trois mois “en avance” sur la date figurant au calendrier du vaisseau.
Jour 371’. Facteur Lorenz 2. La Terre vit deux jours pour chaque jour que nous passons dans ce vaisseau. Inimaginable !
Jour 396’. Nous avons atteint 90% de la vitesse de la lumière.
Jour 427’. Le 5 octobre 2023 restera dans les dates de l’Histoire celle qui a vu un vaisseau humain franchir une année-lumière !!! 600 jours se sont écoulés sur Terre, nous n’avons vieilli que de 14 mois.
Jour 436’. 94% de la vitesse de la lumière. Facteur Lorenz 3. Il n’y a que deux mois que le facteur est passé à 2… Einstein n’est plus un passager clandestin, mais un membre de l’équipage qui nous fait des farces à chaque instant. La Terre a déjà vécu 6 mois de plus que nous…
Jour 466’ 97% de c, un seul mois pour passer le Lorenz de 3 à 4… Et, coïncidence, la Terre fête le deuxième anniversaire de notre départ, 264 jours en avance sur nous…
Jour 484’. 98% de la vitesse de la lumière. Facteur Lorenz 5…
Jour 493’, La Terre a une année de plus que nous.
Jour 505’, Nous avons atteint 99% de la vitesse de la lumière “deux neufs” selon le jargon du bord
Jour 510’, nous avons parcouru une deuxième année-lumière en 3 mois “prime” seulement grâce à un facteur Lorenz qui vaut aujourd’hui 7.9. Bien sur, sur la Terre, un peu plus d’une année s’est écoulée depuis le 5 octobre 2023. Ils sont aujourd’hui le 14 octobre 2024.
Jour 539’, nous avons parcouru une troisième année-lumière en 1 seul mois “prime” seulement grâce à un facteur Lorenz qui vaut aujourd’hui 23 !. La vitesse est de “trois neufs” : 99.9% de c. Sur la Terre, c’est le 28 octobre 2025.
Jour 548’, 1 année-lumière franchie en 12 jours seulement ! La vitesse est de “quatre neufs” : 99.99% de c. Le facteur Lorenz est proche de 60 : Deux mois s’écoulent sur Terre chaque jour “prime”.
Jour 551’, 1 année-lumière de plus franchie en 3 jours seulement grâce à un Lorenz à plus de 100, augmentant chaque minute, “cinq neufs”, nous avons atteint la vitesse de particules à accélérées au CERN ! Mais surtout, nous avons enfin parcouru la moitié de la distance qui nous sépare de notre destination : l’étoile de Barnard, l’étoile de type solaire la plus proche du Soleil.

Il est donc temps de passer à la phase de freinage. Nous coupons le moteur, jouissons de quelques heures d’apesanteur pendant que le vaisseau se retourne sur sa trajectoire, puis relançons notre fidèle moteur qui va dorénavant nous freiner à 1G, en nous restituant l’agréable gravité à laquelle nous sommes habitués. La deuxième moitié du voyage sera donc la symétrie exacte de la première.

Jour 1102’ Moins de 3 ans après notre départ, nous nous mettons en orbite autour de Barnard, distant de 10 années lumière du Soleil. Les 7 ans que nous avons “gagné” ont un prix : près de 11 ans se sont écoulés sur Terre. Lorsque nous rentrerons après notre mission de 3 ans ici, nous retrouverons nos proches vieillis de 25 ans alors que nous aurons vécu une incroyable aventure de 9 ans “seulement”.

Je ne peux m’empêcher de penser que nous aurions pu parcourir des dizaines d’années lumières de plus en accélérant encore pendant quelques jours “prime”. En fait nous aurions pu traverser toute la Voie Lactée, parcourir peut être 20'000 années-lumière en un mois de notre vie. Peut-être coloniserons-nous l’Univers ainsi ? Peut-être sommes-nous même condamnés à le faire en vertu du Principe de Saturation Cubique…

note*(edit du 9.2.18) malheureusement ce calcul est faux. Les bonnes formules se trouvent et dans le commentaire de Jean Bossaert ci-dessous. je vais soit modifier ce texte (mais il ne sera plus aussi spectaculaire…) soit en écrire une version “intergalactique” …