Lumières révélées

"Physique et interrogations fondamentales"
13ème RENCONTRE

« Les nouvelles lumières - Comment la physique continue d’éclairer le monde »

 

Samedi 24 novembre 2012
de 9 heures à 18 heures

 

Bibliothèque nationale de France, site François Mitterrand,
Grand auditorium, hall est - Quai François Mauriac, 75013 Paris

Depuis longtemps la lumière n’est plus notre seule source d’information sur l’Univers. La physique a étendu progressivement la notion de rayonnement au-delà du spectre visible, depuis les ondes radio jusqu’aux rayons gamma, et ses instruments détectent bien d’autres particules que les photons. Les physiciens observent le monde au-delà de ce qu’en révèle la lumière. Toutefois, symboliquement, « éclairer le monde » demeure l’ambition de la science. En cherchant à comprendre la Nature, la physique répond toujours à la vocation de l’esprit humain à penser par soi-même, et, en lui montrant l’étendue de ses progrès et des efforts qu’il lui reste à accomplir, elle lui propose une estimation raisonnable de sa propre valeur. C’est pourquoi les découvertes récentes et les recherches en cours sur les « nouvelles lumières » de la physique sont aussi la source de nouvelles Lumières pour l’esprit.

L’observation astronomique du rayonnement des astres dans le spectre de la lumière visible est maintenant complétée par celles faites dans d’autres longueurs d’ondes : les astrophysiciens scrutent la lumière des origines, le rayonnement du fond cosmologique, grâce au télescope Planck, et ils s’interrogent aussi sur les processus qui conduisent à la naissance des étoiles dans des nuages de gaz qu’observe dans l’infrarouge le télescope Herschel. Il s’agit là encore d’ondes électromagnétiques. Mais il existe d’autres lumières, des particules qui ne sont pas des photons et qui peuvent tout de même nous renseigner sur la Nature, comme les neutrinos. Ceux-ci interagissent à peine avec la matière, ce qui les rend si difficiles à détecter ; y parvenir ouvre cependant de nouvelles perspectives sur l’Univers. Le laser, ce rayonnement lumineux particulier, est utilisé dans des caméras ultra-rapides qui permettent d’étudier les processus électroniques élémentaires au sein des molécules et des atomes. Le synchrotron « Soleil » produit dans ses « lignes de lumière » un rayonnement qui sert, par exemple, à examiner en profondeur et sans les altérer les vestiges archéologiques.

La complexité de tels dispositifs expérimentaux peut obscurcir la signification des résultats de la physique contemporaine et l’éclairage qu’elle apporte à la compréhension du monde. Mais cette relative opacité pour le profane n’est certainement pas la source de l’obscurantisme. Celui-ci résulte plutôt des « fausses lumières », c’est-à-dire des charlatans qui usurpent l’autorité de la science pour diffuser la superstition et leurs croyances intéressées. L’activité rationaliste de la physique est une lutte perpétuelle. Devant les difficultés à comprendre les enjeux de la physique actuelle, le retour chronique des idéologies antiscientifiques, les querelles incessantes et les abus de l’expertise qui troublent l’image du scientifique, certains désespèrent de la science.

Pourtant les progrès de la physique n’ont pas cessé de faire naître de nouvelles Lumières.
« Qu’est-ce que les Lumières ? ». À cette question le philosophe Kant répond qu’elles sont, pour chaque homme, le courage de se servir de son propre entendement au lieu d’obéir aveuglément. À la lumière des progrès accomplis par la physique, mais aussi des mutations institutionnelles et des transformations du champ scientifique, comment peut-on penser aujourd’hui une gouvernance éclairée pour la physique et la science en général ? Tel est le débat qui conclura la treizième rencontre « Physique et Interrogations Fondamentales ».

Vincent Bontems 

Inscription gratuite sur le site. L'inscription à l'accueil le jour même ne sera possible que dans la limite des places disponibles.
INSCRIVEZ-VOUS :
http://sfp.in2p3.fr/CP/pifn/fren13.htm

Comité d'organisation:
SFP: Vincent Bontems, Gilles Cohen-Tannoudji, Isabelle Cossin, Étienne Klein, Emmanuelle de Laborderie, Jean-Pierre J. Lafon, Valérie Lefèvre-Seguin, Jean-Michel Lévy, Marios Petropoulos, Sophie Rémy, Yves Sacquin, Gérard Tronel, Philippe Raccah
BnF : Aline Annabi, Angel Clemares, François Nida.
Attachée de presse : Claudette Duplan : clduplan@neuf.fr - 06 64 83 08 25
Chargée de communication : Isabelle Cossin, CNRS : cossin@lpnhe.in2p3.fr 

Conjecture & Cognition

La difficile ascension vers la résolution d'un problème mathématique

Par David Larousserie

Pour un mathématicien, avancer à petits pas ne signifie pas forcément se rapprocher du but. Ainsi, l'un des plus brillants chercheurs de cette discipline, Terence Tao (université de Californie), vient d'apporter sa pierre à la résolution d'un problème mythique de sa discipline, la conjecture de Goldbach. Mais sans pouvoir affirmer l'avoir totalement résolue.

Ce problème remonte au XVIII^e siècle, lorsque le mathématicien Christian Goldbach défie son collègue Leonhardt Euler en estimant peu ou prou que tout nombre entier pair peut s'écrire comme la somme de deux nombres premiers. Par exemple, 30 = 13 + 17 ou 90 = 17 + 73. Ou encore, que tout nombre entier impair peut s'écrire comme la somme de trois nombres premiers. Ainsi, 179 = 19 + 71 + 89. Les nombres premiers ne sont divisibles que par un et eux-mêmes et constituent en quelque sorte les briques élémentaires de la théorie des nombres.

"Cette conjecture est très importante. Elle est simple à énoncer et pourtant touche à un problème fondamental : comment se combinent, pour les nombres, les deux opérations de base, la somme et la multiplication [qui est liée aux nombres premiers]", explique Gerald Tenenbaum, de l'institut Elie-Cartan de Nancy, spécialiste de la théorie des nombres.

Ce problème n'est pourtant pas l'un des sept mis à prix un million de dollars par la fondation Clay en 2000. Il a néanmoins un rapport avec l'un deux, l'hypothèse de Riemann, qui donne la clé de la répartition de ces atomes des mathématiques que sont les nombres premiers. Si cette autre conjecture est vraie, alors l'énoncé de Goldbach pour les nombres impairs s'en déduirait par exemple.

"Nous ne pourrons pas aller jusqu'à la démonstration finale."

C'est dans ce contexte que Terence Tao, médaillé Fields en 2006 (récompense suprême en mathématiques), a démontré que tout entier impair peut se décomposer en cinq nombres premiers. Ce qui est donc un petit peu mieux que le précédent "record" d'Olivier Ramaré, de l'université de Lille et du CNRS, qui, il y a presque vingt ans, avait établi que tout nombre pair se décompose en six nombres premiers.

L'Américain a soumis cet article en février à une revue spécialisée pour expertise et publication, mais le magazine Scientific American l'a sorti de la confidentialité le 11 mai, repris par le site Web de la revue Nature. Le prestige de l'auteur et la méthode utilisée ne laissent guère de doute sur la solidité du travail, qui devrait donc être prochainement validé. Ce dernier reste modeste : "C'est un progrès incrémental dans la recherche sur la conjecture de Goldbach, mais pas une révolution", nous a-t-il écrit.

Le problème avec cette conjecture est que s'il semble possible d'atteindre les étapes suivantes, quatre nombres premiers, puis trois, la dernière restera inaccessible. "Avec la méthode que j'avais utilisée et que Terence Tao poursuit, nous savons que nous ne pourrons pas aller jusqu'à la démonstration finale. Il y a un obstacle théorique, constate Olivier Ramaré. On a même du mal à s'approcher d'une méthode différente permettant d'aborder cette ultime question. Peut-être qu'on ne verra pas la démonstration avant mille ans !"

"Ces travaux sont cependant intéressants, car pour aborder la démonstration finale, nous avons besoin de comprendre les entiers et les nombres premiers. Les outils et méthodes développés dans des cas plus 'simples' pourront donc être utiles. On ne sait jamais", poursuit le chercheur.

Article du journal Le Monde du 31.05.2012.

Ne serait-ce par sur nous, finalement, comme le sous-tendait H. Simon, que la mathématique nous en apprend le plus ?

Hypothèses & Science académique...

Le modèle du Big Bang est fragile

Entretien avec Jean-Marc Bonnet-Bidaud

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Jean-Marc Bonnet-Bidaud est astrophysicien au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), spécialiste de l'astronomie des hautes énergies et des étoiles en fin de vie. Avec l'historien et philosophe des sciences Thomas Lepeltier, il a co-dirigé la publication de l'ouvrage collectif Un autre cosmos ? qui vient de paraître dans la collection "Philosophie des sciences" de l'éditeur Vuibert (150 p., 19 €). L'idée centrale du livre est d'inciter les chercheurs à se pencher sur des modèles cosmologiques alternatifs à celui du Big Bang. Celui-ci suppose notamment l'existence d'une matière et d'une énergie dites noires, qui composent à elles seules plus de 95 % du contenu de l'Univers, et dont la nature reste inconnue à ce jour. La matière ordinaire dont sont faits les étoiles, les planètes et ce qui se trouve à leur surface ne compte en effet, selon ce modèle, que pour moins de 5 % du total.

Une étude à paraître dans The Astrophysical Journal signale, à partir de l’étude du mouvement de plus de 400 étoiles proches de nous, l'absence curieuse de la matière noire dans l’environnement immédiat du Soleil. Si d'autres travaux le confirment, cela pourrait poser un problème au modèle qui décrit notre Univers et son histoire. De manière plus générale, ce modèle standard de la cosmologie comprend 95 % d'inconnues. Est-ce que cela ne fait pas beaucoup ?

Cela me paraît vraiment beaucoup pour dire, comme l'affirment certains, que nous avons pratiquement tout résolu et que la cosmologie est devenue désormais une science de précision. Pour le physicien que je suis, ces inconnues fragilisent le modèle que l'on a de l'Univers. C’est la raison pour laquelle nous voulons, par ce livre collectif, essayer d’ouvrir d’autres horizons.

Quels sont les grands problèmes auxquels se heurte selon vous ce modèle cosmologique ?

Enormément de questions se posent et nous avons sélectionné six aspects différents, pour lesquels le débat scientifique devrait être ouvert mais ne l'est pas. Le modèle du Big Bang, qui nous explique comment l'Univers s'est construit et a évolué, est basé sur des hypothèses très strictes et très restrictives. Nous avons essayé d'avoir une vision plus large en analysant ces hypothèses et en expliquant qu'il pouvait avoir d'autres façons que celle du modèle standard d'aborder ces six grands domaines. Il y a tout d'abord la géométrie du cosmos et l'outil que l'on utilise pour y mesurer les distances. Un changement même mineur de cette mesure change totalement l’évolution de l’Univers. Le deuxième aspect, c'est la fameuse question de l'expansion de l'Univers : nous observons un décalage vers le rouge de la lumière d'objets lointains et nous en déduisons que l'Univers se dilate. Mais cette interprétation n'est qu’une des hypothèses possibles et l'on n'a pas forcément besoin d'avoir un Univers en expansion pour obtenir ce décalage vers le rouge de la lumière. C'est important car il s'agit de la base même du modèle du Big Bang. Le troisième point est la formation des éléments légers dans l'Univers, qui a longtemps été présentée comme une preuve absolue du Big Bang. En réalité, pour être cohérent, il faudrait maintenant revenir sur ces calculs pour y intégrer par exemple le rôle possible de la matière noire. Le quatrième aspect est un élément essentiel à l'heure actuelle de la cosmologie moderne : le fameux rayonnement fossile. C'est cette lumière diffuse, observée dans le domaine des micro-ondes, qui baigne tout l'Univers. Après sa découverte en 1965, elle a servi à la renaissance du modèle du Big Bang, qui la considère comme la trace refroidie d'un Univers autrefois dense et chaud. Cette interprétation est certes plausible mais elle reste seulement une hypothèse car aucune mesure physique ne peut actuellement confirmer de façon indiscutable qu’il s’agit du rayonnement du fond de l’Univers et ce rayonnement pourrait aussi bien être produit plus localement par d'autres processus physiques.

Il y a également la question de ces mystérieuses matière et énergie noires...

Thomas Buchert, qui enseigne la cosmologie à l'université de Lyon et qui a écrit un chapitre à ce sujet dans le livre, se dit, comme tout physicien, qu'il est très ennuyeux de décrire un Univers avec des inconnues. Il s'est donc intéressé aux hypothèses de base de la cosmologie. On a été amené, pour pouvoir résoudre les équations de la relativité qui concernent l'évolution de l'Univers, à adopter les hypothèses très simples – trop probablement par rapport à la complexité naturelle – d'un cosmos homogène et isotrope, c'est-à-dire identique dans toutes les directions. En introduisant de petites modifications dans l'homogénéité de l'Univers, Thomas Buchert et d'autres chercheurs sont capables de montrer que l'on peut se passer de matière et d'énergie noires ! Il reste encore à rendre compte de toutes les observations mais c'est une des avancées récentes de la cosmologie qui n'est guère mise en avant, alors même qu'elle n'invente pas de processus ou de composantes qui ne soient pas observables et qu'elle modifie seulement des hypothèses de départ probablement trop simplistes.

La dernière pierre d'achoppement que votre livre évoque est la question de l'inflation.

Pour que le modèle du Big Bang marche, en plus de lui rajouter de la matière et de l'énergie noires, il faut aussi que, dans les temps très proches du début de l'expansion, l'Univers ait connu une accélération phénoménale (une dilatation d'un facteur 10⁵⁰ en une fraction de seconde), qui aurait permis d'uniformiser sa densité et sa température. Or on ignore quel processus physique a pu l'engendrer car il faut injecter une énergie incroyable pour accomplir cette inflation. Là aussi, d'autres visions sont possibles qui s'en dispensent, et notamment un modèle cyclique de contractions-dilatations de l'Univers. Il faut cependant bien avouer que tous ces modèles restent très spéculatifs. Plus largement, nous voulions mettre le doigt sur le fait que nous n'avons sans doute pas de théorie correcte de la gravitation. Même chose pour la théorie de la matière : le modèle standard de la physique des particules doit lui aussi être amélioré. On est donc condamné à un pari sur l’avenir. Tous ces bémols devraient conduire les cosmologistes à être plus prudents et modestes...

En réclamant un réexamen sans tabou de notre façon de voir le cosmos, cet ouvrage de philosophie des sciences a un côté iconoclaste. Avez-vous rencontré des difficultés pour le réaliser ?

Nous tenions à avoir l'avis de chercheurs respectés qui travaillaient dans le cadre du Big Bang, en leur demandant de se faire l'avocat du diable dans leurs domaines. Nous voulions aussi travailler de préférence avec des auteurs français. Mais l'un d'eux a trouvé intolérable que des scientifiques puissent contester le Big Bang et il a fait campagne auprès de certains autres, qui ont ensuite poliment décliné notre offre... Malgré ces difficultés, le cahier des charges est respecté. Mais, en tant que scientifique, je ne comprends pas qu'un tel débat puisse poser des problèmes ni qu'on veuille faire obstacle à tout ce qui peut scientifiquement alimenter une vision critique du discours dominant. En lisant l'article dont vous faisiez état au début de notre discussion, sur l'absence surprenante de matière noire dans le disque de notre galaxie, j'ai relevé une phrase amusante : "Nous avons le sentiment que toute tentative d'interprétation ou d'explication de nos résultats qui irait au-delà de celle présentée dans cet article serait hautement spéculative à ce stade." Comme si les auteurs, effrayés eux-mêmes de ne pas avoir trouvé ce qu'il "fallait" trouver, disaient "Surtout n'utilisez pas nos résultats !". Il y a comme une pression pour diminuer l'impact des résultats discordants alors que normalement, dans la science, c'est le contraire qu'il faut faire.

Dans ce livre, vous "remerciez" les astrophysiciens et les cosmologistes qui vous ont traités par le mépris... En caricaturant, on a l'impression qu'il faut accepter le modèle dominant pour avoir le droit de faire de la cosmologie et d'entrer dans la caste. Qu'est-ce que cela nous dit sur le fonctionnement de la recherche ?

Cela nous dit quelque chose de pas très amusant. Il y a de nombreux cas dans l'histoire qui montrent que quand on s'accroche à une description, quand les pensées se figent et deviennent très peu perméables aux critiques, la science perd dix, vingt ans, voire des siècles. J'aimerais bien que la science bouge, que les débats s'instaurent, que les connaissances progressent, mais j'ai le sentiment personnel que cet aspect frigorifié ralentit l'avancée de la recherche. C'est peut-être lié à son économie : pour proposer un projet, il faut pratiquement que vous soyez sûr du résultat que vous allez trouver. Or ce n'est pas la démarche naturelle de la science : on devrait explorer et faire autant d'expériences pour invalider les concepts que pour les valider. Dans ce livre, nous voulions souligner à quel point notre conception de l'Univers est fragile. Le modèle du Big Bang nous sert de colonne vertébrale et je n'ai rien contre. Cette façon de penser l'Univers dans sa globalité et son évolution était un bon excitateur de neurones au départ. Mais cela fait sans doute vingt ou trente ans qu'on aurait dû s'apercevoir qu'on est sur une forme de fausse piste. Quand cela ne marche pas, il faut regarder ailleurs mais trop peu d'efforts sont faits dans cette direction. On ne veut pas trop aller dans l'inconnu et il faudra sans doute des découvertes fortuites très fortes pour faire basculer les choses. Je serais un jeune chercheur, je serais moyennement enthousiaste à l'idée de me lancer dans la cosmologie puisqu'on nous dit que tout est trouvé. Cela me fait penser à lord Kelvin qui prétendait, à la fin du XIX^e siècle qu'il n'y avait plus rien à découvrir en physique et qu'on allait seulement raffiner des décimales. C'était juste quelques années avant l'arrivée de la relativité et la mécanique quantique...

Propos recueillis par Pierre Barthélémy (@PasseurSciencessur Twitter)

(Crédit photo : François Guenet / Fedephoto.com)

La réalité c'est quoi ? (conférence)

Physique quantique et réalité, la réalité c'est quoi ?

Bernard d'Espagnat

Université Paris Diderot

Amphithéâtre Buffon

Mardi 22 mai 2012 de 18h à 20h

15 rue Hélène-Brion, Paris 13e
M° 14/ RER C Bibliothèque François-Mitterrand   
Entrée libre

 

 

La physique classique de nos pères passait pour lever le voile des apparences et décrire le réel tel qu'il est vraiment. Ses échecs la firent remplacer par la physique quantique, couronnée de succès dans ses multiples applications mais dont la structure est difficilement compatible - on verra pourquoi -  avec un tel pouvoir de description. La phrase  de Henri Poincaré : "les objets réels que la nature nous cachera éternellement" était-elle donc prémonitoire ?  Si oui quelles révisions cela nous incite-t-il à faire quant à notre  conception de la science en général ?  Quant à la signification des apports de nos sens ? Quant à ce qu'est "le monde" et notre relation à lui ?

• Conférence Bernard d'Espagnat, Professeur émérite de l'université Paris-Orsay, membre de l'Institut ;
•  Débat mené par Hervé Zwirn, Professeur associé à l'université Paris Diderot.

Colloque « Temps et Émergence »

École Normale Supérieure, Salle Dussane, 45 rue d’Ulm 
Paris - le 14 & 15 octobre 2011

(Métro Censier-Daubenton, Luxembourg, ou Monge.)

Le Colloque s'attachera à une approche résolument transdisciplinaire du sujet.
Participation libre, dans la mesure des places disponibles.

Rémy Lestienne et Yves Abrioux, pour le Comité d'Organisation.

Programme

Vendredi 14 octobre / Friday, October 14.

Session 1 : Universalité de l'émergence / The Universality of Emergence

• 09.30 : Claude Debru, « Introduction au colloque. »
• 09.50 : Paul Harris, Time and Emergence : « Passages between the Physical and Metaphysical. »
• 10.30 : Dennis Costa, « A Pre-modern Description of Emergence. »
• 11.10 : pause café / coffee break

Session 2 : Les niveaux de Temporalité / Levels of Temporality

• 11.30 : Alexis De Saint Ours, « The Emergence of Time in Quantum Gravity and its Philosophical Consequences. »
• 12.10: Helen Sills, « Emergent Temporalities in Stravinski’s  ‘Rite of Spring’. »
• 12.50 : pause déjeuner / lunch break –
• 14.40 : Elie  During, « Régimes de coexistence et niveaux de temporalité. »

Session 3 : Hasard et Emergence des Formes / Chance and the Emergence of Forms

• 15.20 : Roger  Balian, « Emergences dans un processus de mesure quantique. »
• 16.00 : Jacques Ricard, « Physical Bases of Emergence in Simple Biological Systems. »
• 16.40 : pause café / coffee break
• 17.00 : Frederic Turner, « Damn Lies and Statistics : an Emergentist Critique of Probability. »
• 17.40 : Yves  Abrioux, « Aiôn and Chronos in the Emergence of Semantic Forms. »
• 18 :20 : Fin de la journée / end of day 1

Samedi 15 octobre / Saturday October 15.

Session 4 : Universalité de l’Emergence / The Universality of Emergence

• 09.30 : Hervé  Barreau, « L’émergence comme fait métaphysique. »
• 10.10 : Gilles Cohen-Tannoudji, « Relativité générale et cosmologie quantique :l’universalité de l’émergence.  »
• 10.50 : Erica W. MAGNUS, « The Emergence of Theatrical Praxis as a Meditative Technology for Individual Consciousness. »
• 11.30 : pause café / coffee break

Session 5 : Les niveaux de Temporalité / Levels of Temporality

• 11.50 : Nicolas Go: « Temporalité et émergence en éducation. »
• 12.30 : pause déjeuner / lunch break
• 14.30 : Virginie Van Wassenhove, « Empirical Findings in the Theoretical Context of Time Perception/Processing. »
• 15.10 : Pierre Uzan, « Co-émergence et enchevêtrement temporel des aspects psychiques et physiologiques de l’unité psychosomatique. »

Session 6 : Emergence des formes / The Emergence of Forms

• 15.50 : Michael Crawford, « The Emergence of Form : Classical Embryology Meets Genome Biology. »
• 16.30 : pause café / coffee break
• 16.50 : Rémy Lestienne, « Emergence and the Mind-Body Problem in Roger Sperry’s Studies. »
• 17.30 : Hans Mooij, « Time and the Emergence of Values. »
• 18.10 : Clôture du colloque / End of  the conferency

Pendant le Colloque, un certain nombre de contributions écrites seront également distribuées : 

• Christophe Bouton : L'émergence du Temps.
• Pierre Martinetti : Émergence du Temps en gravité quantique 
• Nicholas Tresilian  : Time and Emergence – Attractors as a source of emergent meaning 
• Michelle VanNatta : Hypnotic manipulation of time. Perception as a technique of creation of a new self

Quel(s) modèle(s) pour la science ?

International Conference: The Collective Dimension of Science

Nancy, France

date: December 8-10th 2011

(http://poincare.univ-nancy2.fr/TheCollectiveDimensionofScience/?contentId=8901)

Keynote speakers

• John Greco (Saint Louis University)
• Philip Kitcher (Columbia University)
• Paul Thagard (University of Waterloo)
• John Woods (University of British Columbia)
• Jesus Zamora-Bonilla (UNED, Madrid)

Program Committee

Anouk Barberousse (IHPST, University Paris 1-ENS), Alvin Goldman (Rutgers), Gerhard Heinzmann (Archives Poincaré, University Nancy 2), Cyrille Imbert (Archives Poincaré, University Nancy 2), Johannes Lenhard (University of Bielefeld), Olivier Roy (Ludwig-Maximilians-Universität München), Roger Pouivet (Archives Poincaré, University Nancy 2), Jan Sprenger (Tilburg University), John Woods (University of British Columbia).

Presentation of the conference

The goal of the conference is to discuss philosophical issues related to the collective aspects of science, especially within computational science and "big science". While studies within social epistemology already investigate the social dimension of the production and validation of beliefs and knowledge, science is not their core object of study. This conference will be devoted to examining to what extent a too individualistic and resource-insensitive philosophical perspective about scientific practices and the making of scientific knowledge is insufficient and conversely to what extent a focus upon extended and/or social agents is needed. We wish to create fruitful interactions between researchers from different fields or subfields such as philosophy of science, (social) epistemology, epistemic logic, formal epistemology, philosophy of economics, philosophy of logic but also mathematics, computer science or cognitive science (especially distributed cognition).

Though this conference mainly addresses philosophical questions, submissions in history or sociology of science that are clearly connected with some of the research questions will also be considered.

The conference language is English.

A few travel grants will be available for students presenting a paper at the conference. To apply for a travel grant, please send an email to Cyrille.Imbert@univ-nancy2.fr after submitting your abstract and include a CV with description of status and affiliation.

Organizers

• Anouk Barberousse (CNRS, IHPST - University Paris 1 - ENS) 1
• Cyrille Imbert (CNRS, Archives Poincaré - University Nancy 2)

Information about submissions

We invite submissions of extended abstracts. Submissions should take the form of an extended abstract of 1000 words. All submissions must be made electronically through our automatic submission system (see the submission page) by May 30, 2011 at the latest. Papers should be suitable for a presentation of around 30 minutes with a 15 minute question-and-answer session. Decisions will be made by June 30, 2011 and authors notified by the beginning of July. All enquiries about the call for papers should be addressed to Cyrille.Imbert@univ-nancy2.fr.

Questions of interest include, but are not limited to:

• Similarities and differences (definitional, epistemological, etc.) between individual and collective or computer-based scientific knowledge
• Description and analysis of collective and/or computational scientific agents and their capacities
• Role and epistemology of various types of computer (personal computers, giant computers, parallel computers, etc.)
• How is collective scientific work achieved in practice?
• Scientific understanding within collective and computational science
• Role and modalities of scientific communication within collective and computational science
• Transmission and diffusion of scientific results: role of images, formats, summaries, versions of results, etc.
• The epistemology of scientific storage: (open) encyclopedias, public databases, scientific archives, etc.
• Division and distribution of scientific work, modularity of tasks and scientific optimality
• Empiricism, conventionalism and pragmatism at the age of collective and computational science
• Individual and collective scientific rationality
• Tacit knowledge within scientific interactions and practices
• Traditional questions within social epistemology (e.g. expertise, testimony, judgment aggregation, organization of knowledge communities, etc.) applied to science
• Comparative approaches between formal and empirical sciences about the listed topics
• Epistemological issues within “big science” e.g. climate science, explorative biological research programs (HGP, barcoding of life), collective science in high-energy physics, etc.

Dates and Deadlines

• May 30 2011: Abstract submission deadline
• June 30 2011: Notification of acceptance
• November 1 2011: Registration deadline
• December 8-10 2011: Conference

Financial support for the conference is provided by the MSH Lorraine, the Archives Poincaré and the IHPST.

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Etienne AUCOUTURIER

Ingénieur d'Etudes (remplaçant)

Médiation scientifique

IHPST-UMR8590 (Paris 1/CNRS/ENS)

13 rue du four 75006 Paris

Tél : +33 (0) 1 43 54 94 60

Fax : +33 (0) 1 43 25 29 48

http://www-ihpst.univ-paris1.fr/43,etienne_aucouturier.html

Du savoir à la pratique - De la pratique au savoir (Congrès)

Approche Systémique de la Diversité

Du savoir à la pratique - De la pratique au savoir

8ème Congrès de l'Union Européenne de Systémique

organisé par Systèmes & Organisations, les 20, 21 et 22 octobre 2011

à l’Institut de Sociologie de l’Université Libre de Bruxelles
avenue Jeanne 44 -1050 Bruxelles

Soirée inaugurale le 19 octobre à partir de 19h par le professeur Christian de Duve, Prix Nobel de Médecine

Titre de la conférence :  "Le poids du passé sur l'avenir du vivant"

Le congrès de 2011 à l'ambition de mobiliser tous les partenaires, des champs tant scientifiques, économiques, politiques, que de la santé mentale, du social, du culturel, du médical, des technologies et autour d'une lecture systémique de la diversité.

Les 3 journées s'articuleront autour des thèmes principaux suivants :

• Compréhension et connaissance disciplinaire - Systémique, transdisciplinarité et diversité ; 
• Actions et réponses pratiques - Des réponses systémiques face aux crises ; 
• Humanité et respect des différences - La diversité et l'approche systémique au service de l'humanité.

Andrée Piecq,
Présidente de l'Union Européenne de systémique
et de Systèmes & Organisations

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INFORMATIONS
http://www.systemica2011.eu 
info@systemica2011.eu

ORGANISATION
Systèmes & Organisations asbl
Ve n e l l e a u x J e u x , 4 3
1150 Bruxelles - Belgique
info@s-o.be
.

L'isomorphie entre systèmes intriqués et systèmes émergents est-elle fondée ? (thèse)

Sébastien POINAT

Département de Philosophie et Sciences de l’Éducation de l’IUFM Célestin Freinet,

Université de Nice-Sophia Antipolis

a le plaisir de vous inviter à la soutenance de sa thèse :

Mécanique quantique, émergence et réduction : entre formalisme mathématique et problèmes conceptuels

le mercredi 8 décembre à 14h30

Université de Nice-Sophia Antipolis, UFR Lettres, Arts et Sciences Humaines
98, Bd Édouard Herriot, à Nice, Salle du Conseil, bât. A

Devant le jury est composé de :

• Ali Benmakhlouf (Directeur de thèse, Professeur à l’Université de Nice-Sophia Antipolis)
• Jocelyn Benoist (Examinateur, Professeur à l’Université de Paris-I Panthéon-Sorbonne)
• Joseph Kouneiher (Rapporteur, Maître de Conférences Habilité à l’Université de Nice-Sophia Antipolis)
• Giuseppe Longo (Examinateur, Directeur de Recherche au CNRS, ENS Ulm)
• Thierry Paul (Co-directeur de thèse, Directeur de Recherche au CNRS, École Polytechnique)

Résumé :

L’émergence et la réduction sont des modèles d’intelligibilité des systèmes composés, qui sont au cœur de deux doctrines opposées, l’émergentisme et le réductionnisme. Selon le réductionnisme, le comportement de tout système composé peut être expliqué en le déduisant du comportement des parties qui le constituent. Au contraire, l’émergentisme considère que certains systèmes composés ont des comportements que l’on ne peut pas expliquer à partir de celui de leurs parties, et qu’ils doivent être appelés « des systèmes émergents ». Afin de prouver la validité de leur thèse, de très nombreux partisans de l’émergentisme se sont appuyés sur la mécanique quantique et sur le phénomène d’intrication, considérant que les systèmes intriqués apportaient la preuve irréfutable qu’il existe bien dans la nature des systèmes émergents. La mécanique quantique pourrait ainsi, à leurs yeux, arbitrer le conflit entre le réductionnisme et l’émergentisme, en donnant raison à ce dernier. Notre premier travail vise à discuter l’hypothèse implicite de cet argument, à savoir qu’un système intriqué est bien un système composé. Pour cela, nous proposons un critère général permettant, au sein du domaine de la physique, de distinguer les systèmes simples et les systèmes composés. On montre alors qu’un tel « critère de composité » a pour conséquence que les systèmes intriqués ne sont pas des systèmes composés, et donc qu’ils ne sont pas concernés par le débat entre l’émergentisme et le réductionnisme.

Plus largement, notre travail est une contribution à la question : comment faut-il penser la mécanique quantique ? Notre réponse est qu’il faut s’appuyer sur le langage utilisé, au sein de la communauté scientifique, dans le cadre des activités professionnelles de recherche et d’enseignement, par opposition à tout langage fondé sur des images classiques ou qui permettrait de formuler ce qu’on appelle « une interprétation » de la mécanique quantique. Le langage utilisé par la communauté des physiciens est pour nous le langage propre de la mécanique quantique et c’est à partir de lui qu’il faut penser cette dernière et la comprendre. L’argument émergentiste appliqué à la mécanique quantique est au contraire un exemple des apories qui apparaissent lorsqu’on ne pense pas la mécanique quantique dans son langage propre. Dans cette perspective, le travail de compréhension qu’il nous faut accomplir ne consiste ni à chercher une nouvelle interprétation de la mécanique quantique, ni à établir la meilleure parmi celles existantes, mais plutôt à expliciter le sens des concepts nouveaux de la mécanique quantique, à partir de leurs définitions et de leurs conséquences, et du contexte mathématique dans lequel ils opèrent.

Les séminaires du Temps

Séminaire sur le Temps

Jiri Benovsky (U. de Fribourg), Isidora Stojanovic (CNRS-IJN)

Le temps, 24h (Benovsky: 15h; Stojanovic: 9h)
jeudi de 14h à 17h ENS, Salle des conférences au RdC du 46 rue d'Ulm, Paris.

Dates confirmées : 4, 18 et 25 novembre, 2 décembre, 20 et 27 janvier, 3 février. 6 ECTS.

Site web : http://www.jiribenovsky.org/timejn.html

Nous existons tous dans le temps, et persistons à travers le temps.
Toutes nos expériences et toutes nos pensées sont localisées dans le temps, et durent. Tous les objets qui nous sont familiers et que nous côtoyons dans la vie de tous les jours sont également dans le temps.
Mais le temps, qu’est-ce que c’est ? Et que voulons-nous dire en disant que nous existons ‘dans’ le temps, que nous ‘persistons’ à travers le temps, que des événements ‘ont lieu’, que le temps ‘passe’ ? Nous étudierons dans ce séminaire ces questions ainsi que certaines questions reliées : le voyage dans le passé est-il possible ? peut-il y avoir du temps s’il ne se passe rien, s’il n’y a aucun changement ? le temps a-t-il un commencement ? une fin ? Nous nous intéresserons également au temps tel qu'il apparaît dans le raisonnement et dans le langage. Nous finirons avec un aperçu des logiques temporelles et de leur application en sémantique des langues naturelles.

Séminaire ouvert, les auditeurs/trices libres sont bienvenu(e)s.

Isidora Stojanovic
Institut Jean-Nicod
ENS - Pavillon Jardin
29 rue d'Ulm, 75005 Paris
http://ira.stojanovic.online.fr
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Corrélations et complexité du réel

A la recherche d'un éventuel Réel quantique

par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

En présentant dans notre rubrique Livres en bref (sur le site d'Automates Intelligents) le dernier livre de Stephen Hawking, The Great Design, co-écrit avec le physicien Leonard Mlodinow, nous indiquions ceci :

« Stephen Hawking et son collègue et co-auteur estiment que la découverte en 1992 d'une planète orbitant autour d'une autre étoile que le soleil (découverte suivie depuis de dizaines d'autres) oblige à déconstruire la vision d'Isaac Newton selon laquelle l'univers n'est pas sorti du chaos. On sait que, pour Newton, du fait de son ordre parfait, l'univers aurait été créé par Dieu.
Pour les auteurs, la découverte de systèmes planétaires lointains dément les affirmations des partisans du principe anthropique fort, selon laquelle des paramètres soigneusement choisis ont permis l'apparition de l'homme sur la Terre. Le fait que le Soleil soit unique (au lieu d'être double comme dans certains systèmes), qu'il soit situé à la bonne distance de la Terre et qu'il soit doté d'une masse adéquate, sont de simples coïncidences dues au hasard des lois physiques.
Ajoutons que l'on pourra en dire autant de ces lois et au-delà des constantes cosmologiques, dont les défenseurs du même principe anthropique disent qu'elles ont été réglées au millimètre près (fine tuned) pour que l'homme puisse apparaître.
Le livre ne se limite pas à énoncer ce qui pour les scientifiques matérialistes constitue une évidence. Il reprend les réponses que peuvent apporter les hypothèses de la physique et de la cosmologie moderne aux grandes questions philosophiques: quand et comment a commencé l'univers ? Pourquoi nous y trouvons-nous ? Pourquoi quelque chose au lien de rien ? Qu'est-ce que la réalité ? Pourquoi les constantes physiques semblent-elles justifier notre présence ? Et finalement, la science offre-t-elle d'autres perspectives que le recours à un Grand Dessein ou un Grand Créateur pour expliquer tout ce qu'elle observe ?
Parmi les réponses de la science qu'ils recensent, les auteurs se réfèrent à une interprétation de la mécanique quantique dite du multivers, souvent évoquée sur notre site, selon laquelle le cosmos n'a pas une seule histoire. Toutes les histoires possibles de l'univers coexistent simultanément. Mais cela, appliqué à l'univers dans sa totalité remet en question la relation entre la cause et l'effet, indispensable à la science quotidienne.
Pour Hawking et Mlodinow, le fait que le passé n'aurait pas une forme bien définie signifie que nous créons l'histoire de l'Univers en l' « observant » autrement dit en y agissant. Ce n'est donc pas l'histoire passée de l'univers qui nous crée. On retrouve là les conclusions des travaux de Mioara Mugur-Schächter, résumés par le concept de MCR, Méthode de Conceptualisation Relativisée. A leurs yeux, nous sommes nous-mêmes le produit de fluctuations quantiques inhérentes à l'univers dans sa toute première forme. Selon eux, la mécanique quantique prédit de façon très solide le multivers, hypothèse selon laquelle notre univers n'est que l'un des nombreux univers qui apparurent (ou peuvent encore apparaître) spontanément à partir du vide quantique, chacun d'eux doté de lois fondamentales différentes. »


Les lecteurs de notre site savent que le concept de multivers, souvent évoqué dans nos colonnes, rencontre à la fois un accord assez général des physiciens quantiques et une défiance de la plupart des autres scientifiques, du fait notamment qu'à ce jour il n'a pas paru directement observable. Il paraît donc intéressant de faire le point sur la façon dont il est aujourd'hui reçu, en s'appuyant sur les travaux récents.

Derrière l'hypothèse du multivers, se pose directement celle encore plus fondamentale de la Réalité. Nous venons de voir ce qu'en pensent Hawking et Mlodinow. Mais le profane pourrait se dire que le concept de multivers n'évacue pas l'idée qu'il existe une réalité sous-jacente aux descriptions de la science. Elle serait seulement plus complexe que ce que la science, elle-même limitée par les capacités cognitives de notre cerveau, pourrait se représenter.

Avec un petit effort cependant, on pourrait imaginer des univers multiples, s'étendant à l'infini. Le concept même d'infini est d'ailleurs utilisé depuis des temps immémoriaux par les religions, puis plus récemment par les mathématiques. Sans se le formuler nettement, ceux qui l'emploient considèrent qu'il correspond à quelque chose de réel, se situant « hors de notre réalité à nous » mais appartenant à un réel de catégorie supérieure. Dans cet esprit, les concepts mathématiques utilisés par les sciences dites réalistes, par exemple la mécanique newtonienne décrivant la gravité, sont des symboles pertinents pour se représenter le réel. Mais le réel ne s'éclipse pas derrière ces symboles. Il est toujours là. On doit par conséquent constamment améliorer les formulations mathématiques pour se rapprocher de ce réel en soi, quitte à se résigner à ne jamais pouvoir l'atteindre pleinement.

Dans l'esprit de ceux - sans doute rares selon Feynman - qui l'ont comprise, la mécanique quantique postule tout autre chose. Ses structures mathématiques, autrement dit son formalisme (fonctions d'onde, vecteurs d'état, matrices, espace de Hilbert), n'ont pas et ne cherchent pas à avoir de relations avec l'hypothèse d'un Réel dont, selon une formule célèbre de Laplace s'appliquant à Dieu, elle n'a pas besoin. Le paradoxe est que, si ces structures mathématiques opèrent parfaitement bien dans le monde de la physique macroscopique quotidienne, il n'est pas possible de les rattacher à un ensemble de principes ou postulats dont elles dériveraient. Certains diront qu'il en est de même de la physique newtonienne, dont les postulats de base ressemblent beaucoup à des choix philosophiques puisqu'ils ne sont pas vérifiables.

Mais, comme rappelé ci-dessus, Newton et ses successeurs n'ont jamais évacué la question de la réalité du Réel sous-jacent à leurs descriptions mathématiques du monde. Or la physique quantique adopte un point de vue différent. Certains de ses représentants évoquent parfois un « monde quantique » ou infra-quantique sous-jacent à ce que décrit le formalisme, mais il s'agit d'une manière de parler car ce terme de monde quantique ne peut susciter de recherches destinées à en préciser le contenu. La recherche de « variables cachées », qui avaient été évoquées par Louis de Broglie puis David Bohm dès les premières années de la physique quantique, n'a toujours pas abouti(1). L'idée dominante face au mystère du monde quantique pourrait ainsi être résumée par cette expression de la police urbaine après un attentat : « circulez, il n'y a rien à voir ».

Depuis quelques années cependant, certains jeunes physiciens s'efforcent de trouver des méthodes permettant, non de décrire le monde quantique en termes réalistes - ce qui ne sera jamais sans doute possible à moins de découvrir une loi qui serait déjà opérante parmi nous et que nous n'aurions pas vu jusqu'ici (comme Newton l'avait fait de la gravité), mais de réduire quelques unes des incertitudes ou bizarreries qui donnent son originalité épistémologique à la mécanique quantique.

Le multivers

Une première direction en ce sens peut être signalée. Il s'agit précisément de la question du multivers évoquée au début de cet article.

Pourquoi se mettre en peine à cet égard puisque en termes observationnels, le fait que dans un univers supposé parallèle au nôtre, et en application du principe d'incertitude, un autre moi découvre un chat de Schrödinger mort alors que moi je l'avais observé vivant n'est d'aucune importance [nb : à propos du chat de Schrödinger, consulter l'article de Christophe Jacquemin Petit rappel sur la décohérence et la réduction de la fonction d'onde]. Ce qui compte et comptera toujours pour moi est mon chat à moi, même si dans une infinité d'univers parallèle, une infinité d'observateurs analogues à moi constatent la vie ou la mort d'une infinité de chats.

Les probabilités de trouver le chat soit vivant soit mort se calculent en utilisant une fonction complexe représentant l'état de la particule radioactive commandant l'ouverture de la bouteille de gaz toxique supposée tuer le pauvre animal. Il s'agit de la fonction d'onde et le principe dit de Born permet de calculer la probabilité de trouver le chat vivant ou mort. Mais s'il existe une multiplicité d'univers, que deviendra cette probabilité à l'échelle de l'ensemble de ces univers ?

Récemment les physiciens Anthony Aguirre, Max Tegmark et David Layzer ont suggéré(2) une « interprétation cosmologique » de la mécanique quantique. Selon cette interprétation, la fonction d'onde décrirait l'ensemble « réel » de systèmes quantiques identiques dotés d'autant d'observateurs obtenant chacun des résultats différents. Il ne serait plus besoin de faire appel à la règle de Born pour connaître la probabilité de trouver le chat vivant ou mort, il suffirait de dénombrer les observateurs et leurs observations. Il n'y aurait plus alors d'incertitude globale. L'incertitude quantique serait alors locale, si l'on peut dire. Elle serait attribuable à l'incapacité de tel observateur individuel à se localiser dans cet ensemble.

Bel avantage, dira-t-on, puisque ce dénombrement serait irréalisable, du fait de l'impossibilité d'accéder aux différents univers du multivers. Mais pour les auteurs, leur proposition a l'avantage de tuer, non le chat, mais l'hypothèse du multivers, qui devient inutile. Le physicien se retrouve dans l'interprétation classique dite de Copenhague, ne postulant qu'un univers mais reposant sur le principe d'incertitude. Sauf que ce principe d'incertitude ne fait pas appel ce que l'on pourrait appeler le caractère définitivement étrange (weird) du monde quantique. Le monde quantique serait en ce cas « réel », au sens du réalisme traditionnel, bien que composé d'une infinité d'univers.

Certes pour connaître la probabilité de survenue de tel événement, nous serions comme avant obligé de faire appel aux probabilités, c'est-à-dire à la fonction d'onde et à la règle de Born. Mais beaucoup de physiciens déconcertés par le principe d'incertitude pourraient alors nourrir l'espoir, en s'appuyant sur l'hypothèse que le monde quantique est d'une façon ou d'une autre réel, envisager de nouvelles approches permettant de préciser cette réalité, non seulement en termes de formulations mathématiques, mais pourquoi pas un jour d'expériences sur le terrain. Ainsi pourrait-on espérer pouvoir un jour comprendre la raison du caractère probabiliste du monde quantique, qui reste évidemment encore à découvrir(3).

Les corrélations quantiques

On ne se trompera pas en pensant que cette première approche ne suffira pas à satisfaire ceux qui voudraient élucider la raison des caractères intrinsèquement bizarres du monde quantique. On trouve une autre piste.dans un article du NewScientist dont la publication a précédé de quelques jours celle citée ci-dessus(4). Elle est principalement explorée par le physicien Caslav Brukner de l'université de Vienne(5). Ce savant voudrait revenir sur ce qu'il estime être une démission de la physique quantique face à l'effort de mieux comprendre ce que serait une réalité quantique, autrement dit un monde quantique de type réel sous-jacent au nôtre. Pour cela, il propose de retrouver la démarche qui a toujours été celle de la science : observer, élaborer des hypothèses de lois, en déduire des hypothèses de faits et soumettre ces dernières à l'expérimentation.

Mais par où commencer ? Brukner juge inopérant de rejoindre les nombreuses équipes qui dans le cadre de la gravitation quantique s'efforcent, sans succès à ce jour, de concilier gravitation et mécanique quantique. Pour lui, comme pour des chercheurs explorant des pistes voisines, plutôt qu'aborder la question à partir de la gravité comme le font les théoriciens de la théorie des cordes, mieux vaudrait le faire par l'autre extrémité, c'est-à-dire en approfondissant les fondements physiques de la mécanique quantique elle-même. Une relecture critique de la question des corrélations quantiques leur paraît offrir une voie.

On appelle corrélation le fait que deux corps ou événements non connectés puissent disposer d'états similaires, en fonction de ce que permet ou non la théorie s'y appliquant. Dans la physique classique ces corrélations ne peuvent se produire que si d'une part les objets ou événements disposent de propriétés réelles intrinsèques et si, d'autre part, ils partagent la même localité ou, en le disant autrement, si leurs propriétés ne sont pas définies par des influences extérieures. Il s'agit des conditions de réalisme et de localité.

Pour la théorie quantique de la corrélation, ces deux conditions ne sont pas nécessaires. Cette théorie définit dans ses termes propres les conditions selon lesquelles des objets apparemment non corrélés peuvent l'être, comme dans le cas de plus en plus étudié de l'intrication (entanglement). Or des chercheurs ont montré que des lois physiques simples non quantiques permettent des corrélations encore plus grandes que celles permises par la corrélation quantique. Le monde qui en résulterait serait très bizarre. Le moindre des gestes entraînerait un grand nombre de conséquences corrélées, si bien que la vie et l'évolution y deviendraient impossibles. Ce serait le cas, cité dans l'article de Webb, d'un monde n'obéissant qu'à une seule règle, celle selon laquelle la cause et l'effet ne peuvent se propager plus vite que la lumière (principe de « causalité relativiste »).

Or la physique quantique est loin de permettre des corrélations aussi systématiques. Elle en limite strictement les possibilités. Mais alors se pose la question de savoir pourquoi elle est si restrictive, et quel facteur a déterminé le maximum de degré de corrélation qu'elle admet. En 2001 le physicien Lucien Hardy a proposé un ensemble d'axiomes physiquement plausibles qui devrait suffire à définir la mécanique quantique et elle seule(6). Malheureusement, comme il le reconnaît lui-même, certains de ces axiomes permettent aussi la construction de systèmes mathématiques extérieurs à la théorie quantique.

Mais par la suite, à partir de l'un des axiomes de Hardy, Brukner a développé trois règles décrivant comment, en conformité avec l'expérimentation, la théorie quantique intervient dans le cas du plus simple des systèmes quantiques, à savoir un qbit qui résulte de la superposition de deux états possibles. Si les trois règles de Bruckner s'appliquaient uniquement à la théorie quantique, cela permettrait d'éliminer les autres axiomes de Hardy et conduirait au fondement de l'intrication, la plus significative des corrélations permises par la théorie quantique(7).

Que sont les règles de Brukner ?

• La première est qu'un qbit peut passer en continu d'un état de superposition à l'autre. Ceci n'est pas possible dans la physique classique.
• La seconde règle est que l'on ne peut extraire d'un qbit en état de superposition, en le mesurant, qu'un seul bit d'information à la fois.
• La troisième règle ne s'applique qu'à des systèmes composites de deux ou plusieurs qbits. Connaissant les probabilités que les qbits individuels soient dans un état particulier et les probabilités de corrélation entre eux, on obtient l'état du système complet. Ceci enferme les propriétés de l'intrication entre des états quantiques que l'expérience peut faire apparaître dans le monde réel.

La chose serait alors d'une grande importance. L'intrication quantique, et les expériences qui permettent de la mesurer, lesquelles portent dorénavant sur des systèmes de plusieurs atomes, représentent une base indiscutable. Or seule une théorie aussi précisément corrélée que la théorie quantique peut à la fois obéir à tous les axiomes proposés et produire le type d'intrication quantique observable expérimentalement. Des théories moins précisément corrélées ne produisent aucune intrication. Dans d'autres, on peut mesurer tous les états de tous les qbits d'un système, connaître leurs corrélations et ne pas pouvoir connaître l'état global du système.

Mais pourquoi l'intrication quantique joue-t-elle un tel rôle dans la nature ? La question n'a pas encore de réponse. Pour Brukner, on pourrait envisager que, sans intrication, la matière ordinaire ne serait pas stable ; Il faudrait dans ce cas poursuivre l'observation des états d'intrication dans des corps de plus en plus proches de ceux de la matière ordinaire. Mais beaucoup de chercheurs ne sont pas convaincus. Ils soupçonnent qu'une règle encore à découvrir devrait permettre d'expliquer plus complètement la « réalité » du monde quantique, aussi bizarre que puisse être cette explication. On pourrait alors espérer trouver par une autre voie la relation entre la mécanique quantique et la gravité(8).

On voit en tous cas que le temps n'est plus où, devant la bizarrerie du monde quantique, la réponse la plus courante des physiciens quantiques aux curieux était « circulez, il n'y a rien à voir ».

Notes
(1) Voir sur ce point la discussion avec Michel Gondran "Entretien sur les expériences EPR, interaction d'échange et non-localité".
(2) Anthony Aguirre, Max Tegmark et David Layzer "Born in an Infinite Universe: a Cosmological Interpretation of Quantum Mechanics" http://arxiv.org/abs/1008.1066
(3) Sur ce qui précède, voir un article de Rachel Courland dans le Newscientist du 28 août 2010 dont nous nous sommes inspirés http://www.newscientist.com/article/mg20727753.600-infinite-doppelgangers-may-explain-quantum-probabilities.html?full=true
(4) Voir Richard Webb, "Reality gap"
http://www.newscientist.com/article/mg20727741.300-is-quantum-theory-weird-enough-for-the-real-world.html?full=true
(5)Caslav Brukner : http://homepage.univie.ac.at/caslav.brukner/
(6) Voir Lucien Hardy "Quantum Theory From Five Reasonable Axioms" http://arxiv.org/abs/quant-ph/0101012v4
(7) Voir Borivoje Dakic, Caslav Brukner, "Quantum Theory and Beyond: Is Entanglement Special ? http://arxiv.org/abs/0911.0695
(8) Voir Voir Miguel Navascués, Harald Wunderlich : "A glance beyond the quantum model"
http://rspa.royalsocietypublishing.org/content/466/2115/881.abstract?sid=ec83aa34-dc51-4c20-a77c-8998fff2c503

© Automates Intelligents n°93 de septembre 2010

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Au hasard de l'expression des potentialités

Séminaire PhilBio de l'Institut d'Histoire et de Philosophie des Sciences et des Techniques
13, rue du Four - 75006 PARIS

Vers une intégration de la stochasticité et du contrôle génétique dans les modèles du développement

Par Pierre-Alain Braillard

jeudi 23 septembre de 14h à 15h30
grande salle de l'IHPST (2ème étage)

Un nombre croissant de résultats expérimentaux a récemment révélé l'importance de la stochasticité dans de nombreux mécanismes moléculaires, en particulier l'expression des gènes. Pour certains chercheurs, ces données constituent une réfutation des modèles classiques du développement embryonnaire, qui décrivent celui-ci comme le déroulement d'un programme informatique déterminé jusque dans ses moindres détails. Selon eux, un modèle de type darwinien, dans lequel l'ordre émerge du couple hasard-sélection, offre une bien meilleure explication du développement que les modèles de contrôle génétique, qui sont fondamentalement déterministes.
Ma présentation cherchera à montrer que différentes approches empiriques et théoriques offrent un cadre alternatif, capable d'intégrer le caractère stochastique de l'expression génique, sans toutefois nier l'importance du contrôle génétique. Ces approches sont fondées sur l'application de la théorie des systèmes dynamiques aux réseaux moléculaires. Elles ne sont pas certes pas complètement nouvelles, mais les récents progrès de la génomique fonctionnelle et de la biologie des systèmes ont donné à ce cadre une certaine assise empirique. L'intérêt de ces approches réside dans le fait qu'elles reconnaissent différentes possibilités de couplage entre hasard et déterminisme, et évitent par conséquent les dangers d'une vision monolithique d'un processus aussi complexe que le développement.
Je conclurai par quelques remarques sur la possibilité d'une comparaison entre processus évolutifs et développementaux. Je soulignerai un certain nombre de différences importantes qui font douter de la possibilité d'appliquer le schéma darwinien au développement embryonnaire.

Courriel : ihpst@univ-paris1.fr .
Site web :http://sites.google.com/site/philosophiedelabiologie/

Séminaire de Philosophie de la Biologie : PhilBio 2010-2011, organisé par Antonine Nicoglou (antoninenico[at]hotmail.com) et Francesca Merlin (francesca.merlin[at]gmail.com), bi-mensuel, de 14h à 15h30.
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Simplicité et complexité du vivant : le geste

Journée scientifique et musicale au Collège de France
Le 20 septembre 2010, salle 4 de 9h à 18h.

Cette Journée a pour thème « La Simplexité » objet du dernier ouvrage de Alain Berthoz. Elle comportera une première partie d’Atelier avec exposés et débats théoriques et une deuxième partie de concert de musique du XXe s.

« Simplicité et complexité du vivant : le geste »

1. Dans divers secteurs des sciences biologiques, on peut noter la récurrence d'un ancien paradoxe : la « simplicité » - réelle ou apparente - des solutions du vivant aux problèmes que la « complexité » de l'environnement (externe et interne) pose pour sa survie (Uri Alon, Nature 2007 ; Alain Berthoz, La simplexité, 2009 ; Leland H. Hartwell et al, Nature 1999 ; Ron Milo et al. Science 2002, 2004 ; Tal Kenet Nature 2003 ; Kestutis Kveraga et al. 2007 ; Hishshi Ohtsuki et al. Nature 2006). Cette nouvelle tendance peut se concevoir comme tentative de réponse à une difficulté que crée la multiplication des niveaux d'analyse. De la psychophysiologie de la posture et du comportement (voire de l'écologie de l'Umwelt) à la cartographie du cortex cérébral et à la biochimie des molécules, nos modes d'approche tendent à une spécialisation toujours plus poussée et telle qu'à chaque niveau le progrès de la recherche ouvre sur une complexité sans limites. Sans parler de l'intrication buissonnante des relations entre ces niveaux, relations qu'on découvre ne pas être seulement hiérarchiques, ascendantes ou descendantes, mais aussi hétérarchiques.

2. La difficulté, sans doute, est d'abord de nature épistémologique : le défaut d'un discours intégrateur capable d'articuler les uns avec les autres cette variété d'aperçus partiels en une conception unitaire du vivant devient moins tolérable à mesure qu'ils se multiplient. Mais elle n'est pas limitée à l'épistémologie, car personne ne croit que la vie a évolué de manière à ce que son fonctionnement nous devienne intelligible. La difficulté fondamentale est de nature ontologique ou ontique : comment des processus, qu'à travers leurs modélisations « sur le papier » nous devinons d'une formidable complexité, ont-ils pu rendre capables les organismes dans la Nature (ou les agents humains dans la société) de faire face en temps voulu aux contraintes du milieu ?

3. Pour les neurosciences cognitives le problème de la connaissance comme recherche de la vérité ne se présente pas sous la forme idéalisée par Descartes dans le Discours de la Méthode et dans les Règles pour la direction de l'esprit. Il est hors de question de vouloir ramener le compliqué au plus simple, afin de repartir du plus simple pour résoudre toutes les difficultés. La raison en est que le problème de la connaissance pour le chercheur se double « du problème de la cognition posé au cerveau », c'est-à-dire de ce que le chercheur interprète en ces termes, tout en se gardant de confondre la cognition avec l'acte de connaître, le cerveau avec un sujet connaissant.
Impossible de sauvegarder la réciprocité entre l'analyse en éléments simples et le retour graduel à la complexité initiale par simple renversement de l'ordre de progression. Non seulement parce que les éléments simples appartiennent à d'autres sciences de même que les totalités, respectivement : chimie, physique - économie, sociologie, écologie. Mais, toute tentative de formulation du problème de la cognition cérébrale par analogie avec les conditions générales de la résolution de problème amène à subdiviser l'expérience individuelle en « tâches » distinctes et nous engage dans une énumération des tâches présumées pour le cerveau qui ne peut avoir aucun terme assignable.
Comprendre comment il est possible pour l'organisme humain d'avoir un comportement adapté dans un environnement complexe et changeant, cette ambition, si limitée à première vue, est repoussée à une échéance toujours plus lointaine par la multiplication des tâches intermédiaires à accomplir. Le dialogue permanent de la vision ou de la perception et de l'action dans la vie quotidienne, où un même sujet percevant et agissant passe continuellement d'un contexte à un contexte nouveau, nous pose un persistant défi. Témoins : l'écart toujours considérable entre la vision naturelle et « le traitement d'image » des ingénieurs, entre le mouvement humain de la marche et la déambulation des robots, la limitation des robots autonomes à des « petits mondes » sans commune mesure avec l'environnement ordinaire d'un agent humain, etc.

4. Dans la mesure où elle débouche sur un emboîtement sans fin de mécanismes et de fonctionnalités, une telle multiplication des niveaux d'analyse n'aide guère à comprendre comment il est possible que tout cela apparaisse en définitive de façon « simple » à quelqu'un dans son vécu. Car, quelle que soit la complexité interne que celui-ci recèle en tant qu'organisme, quelle que soit la complexité des lois des systèmes physiques environnants, le vivant est un individu autonome (en particulier une personne) actuellement plongé dans une certaine situation locale, qui se configure pour lui d'une façon typique qui le plus souvent correspond à ses anticipations, une situation aux exigences de laquelle ses capacités ordinaires lui permettent habituellement de répondre de façon relativement satisfaisante.
L'adéquation entre la forme anticipée et perçue de la situation et la réponse normalement adaptative du vivant exclut la longue médiation qu'exigerait (d'après l'analogie entre la computation neuronale et le calcul humain) le traitement les unes à la suite des autres de complexités renvoyant en cascade à des complexités toujours nouvelles.

5. Qu'un Lebenswelt, monde de vie doué de sens pour un vivant, puisse venir à se manifester au sujet dans l'évidence, que la masse des mécanismes et processus inconscients qui sous-tendent sa vie organique puisse comporter une phase privilégiée telle que la perception consciente et la décision volontaire, que cette phase privilégiée soit en outre constituante pour toutes les autres phases en tant que porteuses de sens, de cela nous nous sommes fait un mystère. Notre science, engagée dans la fuite en abîme vers des niveaux toujours plus profonds de complexités sous-jacentes aux phénomènes, n'a plus de place pour l'idée même de la phénoménalité du vécu. Pour autant, la thèse phénoménologique du caractère originaire du phénomène, à travers la déclinaison variée qu'en donnent les œuvres de Husserl, Heidegger, Merleau-Ponty, etc., doit-elle être tenue pour périmée ?

6. N'avons-nous donc rien à redire à ce que dans l'intervalle entre les mécanismes physiologiques du milieu interne, d'une part, et les mécanismes physiques du milieu externe, d'autre part, la perception, l'action, toute cette continuelle interaction perceptive, pratique, affective, etc. entre un sujet percevant et agissant et les autres sujets au sein d'un monde commun qui constitue par son entrelacs le sol solide et permanent du vécu, tende à se réduire sous l'effet d'une sorte de vertige de l'explication à une interface sans épaisseur : insubstantielle, évanouissante, illusoire. « Sauver les phénomènes » : ici la formule ne renvoie pas comme autrefois au rétablissement de la régularité des mouvements des corps célestes malgré les irrégularités observées. Il s'agit plutôt de comprendre comment le vivant a trouvé moyen de ne pas se noyer dans sa propre complexité immanente. Il ne suffira pas de pointer du doigt au cas par cas le procédé appliqué pour résoudre telle ou telle difficulté. Ce qu'il faut ressaisir c'est la méthode générale du vivant pour rejoindre « la clairière de l'être » de l'évidence phénoménale et s'y maintenir fermement.

7. Si un paysan du Nordeste brésilien souhaite composer le nom de ses enfants d'un morceau du sien recollé à un morceau du nom de la mère, le fonctionnaire d'état civil ne lui refusera pas l'enregistrement. « La référence des noms propres n'est pas affectée par l'arbitraire de leur composition » : le principe vaut pour les noms de personnes.
S'applique-t-il aux expressions de concepts renvoyant à un état de choses abstrait ? Le fait pour un gouvernement d'hésiter entre la rigueur et la relance ne constitue pas une politique originale qu'on puisse désigner du terme composite de « rilance ». Qu'il suffise d'avoir recollé les morceaux des lexèmes 'simplicité' et 'complexité' en 'simplexité' pour gagner avec ce néologisme le bénéfice conceptuel de la simplicité tout en sauvegardant l'essentiel de la complexité d'un système biologique, c'est ce que nous ne devrions pas assumer sans un examen approfondi.

8. [D'après P. Livet] Plusieurs idées de simplexité semblent être en jeu : il importe de savoir si elles s'accordent entre elles, si elles résonnent les unes avec les autres :

1. Un procédé capable de contracter les données multiples d'un problème parce qu'il revient à une situation plus simple (système contractant, point fixe dans l'odorat) ;
2. Une mise en perspective qui permette de déployer plusieurs approches comme autant de variantes d'une structure fondamentale (géométrie affine) ;
3. La combinaison de plusieurs variables en une seule permettant de traiter le problème dans un espace plus simple - ou de passer du non linéaire au linéaire (poulies pour les muscles de l'œil, grille en triangles pour les repérages, variable complexe qui combine position, vitesse, accélération) ;
4. La mise en œuvre de dispositifs qui répondent à un problème de plus grands degrés de liberté, tenant à des contraintes affaiblies (ex : non commutativité, conduction plus rapide pour le pied plus éloigné que la main, etc.) ;
5. La modularité (elle simplifie localement, mais pose un problème plus complexe, celui des changements de référentiels appropriés entre modules) ;
6. Le réemploi d'une même structure par des variantes pour traiter des problèmes différents (marche et course, mais cela pose le problème complexe de trouver les bonnes variantes) ;
7. Le maintien d'une stabilité au sein de l'instabilité d'une dynamique (mais il s'agit de trouver les solutions pour le faire : maintenir la stabilité en rotation de la plateforme de la tête, lier perception, mouvement et usage du mouvement.
   

Les deux premières formes de simplexité consistent en des réductions de complexité qui auraient du mal et se recharger en complexité. Les deux suivantes posent le complexe comme simple globalement, mais ne peuvent pas non plus retrouver sa richesse (en analysant ce qui a été combiné), ni même retrouver une simplicité moins liée à des contraintes locales. Les deux suivantes partent d'une structure plus simple, mais demandent des transformations ou des changements de référentiels pour rendre compte de la complexité. La dernière pose le problème général, un problème qui a des solutions particulières, bien qu'on ne connaisse pas de stratégie générale pour trouver ces solutions. Il est donc possible qu'une certaine simplexité ne consiste pas forcément à trouver une stabilité dans une dynamique, mais à entretenir des dynamiques qui, si elles pouvaient être globalisées et sommées, donneraient une stabilité, alors qu'en fait, cette sommation n'est pas possible : nous ne disposons jamais à la fois des vertus de la stabilité et de celles de la dynamique, de celles des modules et des changements de référentiels, de la structure de base et de ses transformations. La simplexité, ce jeu de renvois entre la complexité sous-jacente des structures et la simplicité manifeste du geste comportemental (saillance de l'objet perçu, valence affective d'une expression faciale, relation inverse entre vitesse et courbure de la trajectoire du mouvement biologique, etc.), la simplexité appelle une nouvelle épistémologie : une épistémologie qui rejette la totalisation insensible de l'axiomatique pour mieux éclairer cette mystérieuse capacité du vivant - comme « écart prolongé par rapport à l'équilibre dans une zone de criticité étendue » (Bailly, Longo) - de faire vivre sa propre dynamique constitutive. Mais ici, encore une fois, l'épistémologie renvoie à l'ontologie.

9. [D'après D. Bennequin] Contrairement au préjugé de la complexité des lois des systèmes physiques, les lois de la physique sont certainement simplexes elles aussi. En effet, à première vue, les phénomènes naturels sont complexes (une pierre qui tombe de la tour de Pise est loin d'être une masse ponctuelle dans un espace vide) ; tandis que la loi est "simple" car elle élimine la complexité en introduisant des symétries artificielles, "simplificatrices" (solution possible des points 1 et 2 ci-dessus). Cependant, en y regardant de plus près, on s'aperçoit que la complexité n'a pas disparu. D'abord, parce que la loi explique au moins en partie le phénomène (comme Hubel et Wiesel expliquent une partie de la réponse des cellules de V1).
Mais, surtout parce qu'avec cette loi est opéré un déplacement conceptuel vers un espace de phase, ou au moins une utilisation de la notion de "vitesse" et d'accélération dont l'émergence au cours de l'histoire des sciences a été rien moins que simple. C'est là, un aspect du problème sur lequel la notion de simplexité nous fait avancer : un bon concept (ici en physique) dépasse la complexité sans la nier simplement. La physique ne manque pas d'exemples de changements de niveaux, montrant qu'un milieu complexe, avec une dynamique elle-même on ne peut plus complexe (au sens de Kolmogorov), peut tout de même donner lieu à des évolutions simples (prédits par l'ergodicité, ou mieux, par des "dualités"). On peut penser, mais cela reste à prouver, que l'évolution des organismes vivants procède de la même manière, mais que les outils pour en rendre compte demanderont une extension de la Physique, comme celle qu'a constitué la Chimie (c'était le point de vue de Heisenberg). Encore plus intéressant philosophiquement, la "conceptualisation" en Physique doit sans doute elle-même être incluse dans les processus de "simplexité" de la nature, qui incluent les sociétés modernes d'humains comme ils incluent aussi les facettes des yeux des mouches.

Jean-Luc PETIT
Pr de philosophie
Université de Strasbourg
(UFR PLISE)

Laboratoire de Physiologie
de la Perception et de l'Action
(UMRC 7152) Collège de France
www.jlpetit.com

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