La nature des découvertes et le caractère hasardeux des recherches, Evariste Sanchez-Palencia*

Lors d’une conférence à l’université d’été du PCF en 2014, Evariste Sanchez Palencia nous a fait part de ses réflexions sur le mouvement des sciences. Retour sur ce RDV marquant. 

*Evariste Sachez-Palencia est mathématicien et membre de l’Académie des sciences.

LA NATURE DE LA CONNAISSANCE SCIENTIFIQUE

Dans la vie courante, scientifique est souvent compris au sens de « exact », « sérieux », « objectif », ou « mettant en œuvre des moyens difficilement contestables ». En fait, d’une façon générale, la connaissance scientifique n’est pas exacte, mais approchée. La science nous permet de comprendre approximativement des parcelles de la réalité, et la recherche consiste principalement en un travail d’élaboration et d’amélioration des théories scientifiques. Prenons l’exemple de la chute des corps ; je connais trois types assez différents de chute : chute des petits corps denses (pièces de monnaie), chute des feuilles (d’arbre ou de papier) et chute des chats (censés tomber sur leurs pattes).

Les lois de la chute des corps ont été établies par Galilée, qui les a dégagées à partir d’expériences variées où il découvrit des coïncidences remarquables : en abandonnant une bille sans vitesse initiale, celle-ci tombe en augmentant sa vitesse proportionnellement au temps écoulé , et bien d’autres. Galilée observa cela pour des chutes dans l’air de quelques centimètres ou quelques mètres. Nous savons à présent que, en plus de la pesanteur, l’air exerce une force de résistance qui modifie ce type de mouvement. Ainsi, les parachutistes qui se jettent d’un avion à grande altitude tombent à peu près comme une pièce de monnaie, mais leur vitesse se stabilise à quelque 200 km/h.

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Un exemple de chute des corps : celle des chats…

Quant aux feuilles, lors de leur chute dans l’air, par leur forme et leur faible épaisseur, elles mettent en mouvement l’air autour d’elles bien plus que les parachutistes. Dans la chute d’une feuille, nous voyons la feuille ; mais, pour y comprendre quelque chose, nous devons tenir compte du mouvement de l’air environnant, qui s’écarte, certes, pour laisser tomber la feuille, mais qui ne manque pas d’appliquer des forces sur elle, modifiant son mouvement par rapport à celui qu’il aurait été dans le vide. C’est un problème extrêmement complexe, faisant intervenir des phénomènes et des théories difficiles et variés, dont le chaos déterministe et la turbulence, qui sont matière de recherche actuelle. 

Et les chats ? Il n’y pas une grande différence entre la chute des corps inertes et celle des êtres vivants peu développés; mais les animaux dotés d’un système nerveux développé disposent de modèles mentaux de certaines parcelles du monde extérieur. Ce sont des représentations simplifiées et schématiques de certains éléments du monde, qui concernent ce que les choses sont, comment elles évoluent, agissent entre elles et, surtout, avec le sujet. Ces représentations ont des natures variées ; certaines, les réflexes, sont par- faitement involontaires, inconscients et automatiques. C’est le cas du réflexe de redressement du chat, qui lui permet souvent d’atterrir sur ses pattes.

De manière générale, la science est notre connaissance de certaines parcelles de la nature, de leurs interactions et de leur évo- lution. Contrairement aux apparences, les lois scientifiques sont simples, en tout cas bien plus simples que l’infinie variété des questions ouvertes auxquelles elles s’appliquent et apportent des éléments de réponse, toujours partiels et approchés.

La recherche scientifique est en fait une recherche de compréhension de la causalité qui relie les éléments et phénomènes de la nature, elle n’est nullement une expérimentation pour simplement reporter les résultats, elle comporte des facettes où l’on imagine une structure cau- sale avec d’autres phénomènes, ce qui guide l’expérimentation. Il y a un va-et-vient entre une imagination ouverte, parfois débridée, et une observation patiente, perspicace et objective. Citons François Jacob qui, dans La Statue intérieure, écrit : «Contrairement à ce que j’avais pu croire, la démarche scientifique ne consistait pas simplement à observer, à accumuler des données expérimentales et à en tirer une théorie. Elle commençait par l’invention d’un monde possible, ou d’un fragment de monde possible, pour la confronter, par l’expérimentation, au monde extérieur. C’était ce dialogue sans fin entre l’imagination et l’expérience qui permettait de se former une représentation toujours plus fine de ce qu’on appelle la réalité. »

La science a vocation à étudier tout, mais elle ne connaîtra jamais tout. Des questions telles que « Comment va tomber cette feuille ? » n’ont pas de réponse scientifique et ne l’auront probablement jamais. Mais, au contraire, la science donne souvent des réponses à des ques- tions qui ne s’étaient pas posées. Plus exactement, le développement des connaissances fournit des outils nouveaux ou fait apparaître une nouvelle vision des choses où se posent des questions d’une nature différente, dont certaines admettent une réponse.

L’ÉVOLUTION DES CONNAISSANCES

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Fig. 1. – Les publications d’une nouvelle théorie ou méthode : a, b, c = avant-gardes ; A = articles fondateurs ; AB = montée en puissance; BCD = application exhaustive, D = fusion dans les connaissances générales.

Analysons maintenant la genèse d’une nouvelle théorie ou méthode. La figure 1 représente la courbe typique décrivant le flux de publications d’une nouvelle théorie ou méthode. 

On distingue clairement une première région faite des avant-gardes (parfois sans lendemain) et des articles fondateurs, suivie d’une deuxième d’approfondissement, développement et application systématique. La première région est dominée par l’originalité des idées et l’imprévisibilité des découvertes ; la seconde par le nombre de travaux, la compréhension des phénomènes et les applications. Il est clair qu’elle ne pourrait exister sans la première.

On peut illustrer le schéma qui précède avec une découverte bien connue, quoique de nature non scientifique, celle de l’Amérique. Les avant-gardes sont les expéditions sans lendemain des Vikings, qui ont été arrêtées car elles conduisaient à des régions à environnement trop hostile (les côtes américaines ne bénéficient pas du courant chaud du Golfe), la partie A est le premier voyage de Colomb, qui cherchait, à la suite d’erreurs de calcul, un chemin plus court pour atteindre les Indes et leurs richesses ; la partieBCD est constituée par les voyages des conquistadors. Seule cette dernière phase correspond au but visé : l’exploitation effrénée d’immenses richesses.

RECHERCHE, DÉVELOPPEMENT ET VOLONTARISME

Le volontarisme pour les applications (économiques en particulier) est voué à l’échec sans une recherche fondamentale de qualité, source vivante de nouveauté. À titre d’exemple, comparons les succès et échecs de trois grands programmes à finalité bien définie lancés par les États-Unis au XXe siècle. L’hyperconnu projet Manhattan a conduit à la construction des premières bombes atomiques. Il y a eu ensuite le programme Apollo, lancé par le président Kennedy le 25 mai 1961, visant à mettre un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Les deux ont atteint leurs buts en temps voulu.

Il est moins connu de nos jours que le président Nixon a signé le 23 décembre 1971 le National Cancer Act 1971, assorti de moyens et budget de rêve, dont l’objectif était de vaincre le cancer pour le bicentenaire de l’indépendance américaine, en 1976. Des sommes immenses ont été gaspillées avec un ren- dement dérisoire en matière d’avancées contre le cancer. L’euphorie initiale est vite retombée, et les engagements ont été discrètement abandonnés à l’approche d’une échéance gênante.

Pourquoi Manhattan et Apollo ont-ils réussi et le National Cancer Act 1971 a-t-il échoué ? N’en était-il pas la copie conforme ? Non, il en différait sur un point essentiel : le projet Manhattan est issu de la fameuse lettre d’Einstein à Roosevelt du 2 août 1939 dans laquelle le premier faisait état de la faisabilité réelle, au point de vue scientifique, des armes atomiques, si bien que l’enjeu se situait à un niveau technique et industriel. Il en était de même du projet Apollo ; la possibilité réelle de poser des hommes sur la Lune et de les récupérer était acquise, et l’enjeu s’inscrivait plutôt dans une course de vitesse avec l’Union soviétique pour la maîtrise des lanceurs puissants et des techniques de décollage et d’alunissage. Bien au contraire, « vaincre le cancer » était (et est) un véritable défi : personne ne savait (ni ne sait) comment s’y prendre. Qui plus est, la nature même du problème est scientifique, puisqu’on ne sait pas vraiment ce que c’est qu’un cancer, ni comment et pourquoi il se développe. La vraie nature de l’obstacle à surmonter pour vaincre le cancer était passée entièrement inaperçue du président Nixon et de ses conseillers ; ils pensaient que c’était un problème quantitatif ponctuel et isolé du reste de la science. Mais Cancer par rapport à Manhattan ou Apollo était une affaire de ne pas savoir par rapport à savoir, un obstacle essentiel qui – cela est bien plus difficile à comprendre – ne pouvait pas être surmonté par de l’argent et du volontarisme.

Or la recherche fondamentale remplit des fonctions autres que celle, primaire et affichée, d’étudier les propriétés de la nature et de son évolution. Les connaissances contenues dans des livres, revues et autres supports ne sont pas utiles en tant que telles ; ce ne sont pas les bibliothèques qui font des recherches ou qui en tirent des applications, même si elles sont nécessaires pour faire des recherches ou trouver des applications. Les connaissances, pour être utiles, doivent être actualisées et manipulées, vivifiées par une activité mettant en œuvre les hommes, seuls agents de leur évolution. Autrement dit, pour avoir une chance de pouvoir utiliser les connaissances il faut être en train de les manipuler. Ce point est extrêmement important, car il donne la clé de la nécessité d’une recherche fondamentale active – ou tout au moins d’une activation des connaissances – si l’on veut avoir une recherche appliquée efficace. Et si l’on songe à ce que l’innovation dans chaque domaine vient en général d’un autre, le plus souvent éloigné, on comprendra pourquoi un tissu global de recherche fondamentale éveillé aux problèmes ouverts est un élément nécessaire à toute politique de développement. L’oubli de ce point entraîne la désertification intellectuelle et le déclin programmé. 

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