La beauté est dans l'oeil qui regarde, nous devons mettre de l'intelligence dans nos travaux

Aujourd'hui, j'ai tendu à mes amis étudiants un document contenant une vingtaine d'équations importantes pour la physico-chimie des aliments, et je leur ai proposé de rédiger un texte qui décrive comment ils utiliseront ses équations dans leur travail futur.
 

Evidemment, j'avais en tête de les inviter à mieux imaginer ce que serait leur travail professionnel quotidien, mais j'avais aussi le vague espoir qu'ils seraient capables de comprendre qu'il s'agissait moins de chercher dans cet exercice quotidien les occasions d'appliquer les équations du document que je leur avais fourni que d'imaginer comment ils pourraient appliquer ces équations au cas où elles ne le seraient pas déjà, dans les entreprises où ils travailleraient. Je rêvais qu'ils imaginent d'apporter quelque chose à leur entreprise,  et non pas d'être des technicien qui appliquent des techniques, des idées, des
calculs déjà mis en œuvre.

D'autre part, comme nous avions eu des cours sur la stratégie à mettre en œuvre pour répondre à des questions, j'espérais qu'ils mettraient cette stratégie en œuvre, une
stratégie qui consiste à identifier d'abord la question examinée, puis à mettre en oeuvre une analyse de la salutation, afin de proposer une ou des solutions, puis des  évaluations de ces propositions.

L'analyse se fait de façon variée mais je leur avais
transmis les documents de cadrage pour leur expliquer comment analyser autrement que un peu par hasard, un peu idiosyncratiquement, et, surtout, de façon abstraite, avec du recul.

Je sais que l'exercice est difficile, et mes jeunes amis ont cherché à bien faire :  quand je suis arrivé au terme du temps qui était imparti, j'ai vu qu'ils continuaient à améliorer leur document.
Evidemment, pour un exercice si difficile, une heure ne suffit pas et il faudra bien plus -des journées, des mois,  peut-être des années- pour qu'ils arrivent à bien faire la chose.
 

Mais en tout cas, ils ont la méthode pour y parvenir, et même s'ils en préfèrent une autre, ils sauront  qu'il ne faut pas marcher au hasard quand on veut atteindre une direction fixée. Il y a lieu de choisir le chemin par avance avec différentes étapes ; pour passer d'une étape à une autre, il faudra également se poser des questions stratégiques, prendre du recul, chercher beaucoup d'abstraction pour éviter de tomber dans le "puits de potentiel" des solutions particulières, sans intérêt.

Parler à tous : comment faire ?

 Dans un livre d'histoire des sciences, la première phrase de l'introduction dit que l'on ne peut pas expliquer les expériences scientifiques sans connaître les connaissances dont disposent a priori les lecteurs : cela me semble bien faible, bien trivial,  bien évident. Toute communication en effet ne doit-elle pas tenir d'abord compte de l'interlocuteur ? Si je parle français à un Allemand il y a peu de  chances qu'il me comprenne...

En réalité, la question -et la difficulté- n'est pas là  : elle consiste à parler plutôt à des personnes dont les connaissances et les compétences sont très diverses. Même avec un public très ciblé, on peut pas penser que chacun suit, et, par exemple quand on fait un cours, je surveille sans cesse du coin de l'œil le reflet que nous donnent mes amis.
D'ailleurs c'est amusant de voir que certains qui réfléchissent profondément ne sourient pas à nos plaisanterie mais n'en pensent pas moins ; je sais d'expérience combien certains étudiants sérieux peuvent rester sérieux, mais aussi ne pas montrer cette espèce d'illumination intérieure que d'autres ont quand ils comprennent ce que l'on leur explique.

Bref il s'agit moins de parler quand on enseigne que d'être entendu et, plus généralement, c'est une position bien faible que de se dire écrivain quand on n'est pas poète et quand on produit plutôt des documents didactiques.

J'y reviens, la vraie question est plutôt la diversité des lecteurs.

Le physicien François Arago avait une méthode explicite pour y parvenir et je n'aime d'ailleurs pas cette manière : il la nommait le test de l'imbécile. Quand il faisait une conférence, un cours, il surveillait son assistance, fixait celui qui lui paraissait le plus bête, et parlait à celui-ci spécifiquement ;  c'est à la fois méprisant et intellectuellement très faible. D'ailleurs, si les conférences de François Arago ont eu du succès, je ne pense pas que cela soit dû à cette méthode mais plutôt à d'autres qualités qu'il n'a pas explicitées.

Quand j'ai commencé moi-même à faire des conférences, j'avais demandé conseil à mon père, qui, lui aussi, avait un grand succès en tant que conférencier, et il m'avait m'avait proposé de respirer avec ceux du dernier rang. C'est bien joli mais d'une part je ne vois pas ceux du dernier rang quand les amphithéâtres sont trop grands et, d'autre part, j'ai bien du mal à respirer avec mes interlocuteurs quand je me concentre sur ce que je dois exposer ou quand je manipule en face d'une audience.

A une certaine époque, il me semblait que les publics divers étaient les plus difficiles : comment parler simultanément à un enfant et à un membre de l'Académie des sciences ?
En réalité, la difficulté n'est pas là. Car il faut surtout donner sa version des faits, partager un émerveillement, transmettre le cheminement intellectuel.
Par exemple si je montre ou si j'évoque un œuf, ni l'enfant ni l'académicien n'ont vraiment observé que le blanc d'oeuf est jaune ! Quant à la coagulation, c'est mon devoir de montrer qu'il s'agit d'une transformation quasi-miraculeuse : le blanc, qui est jaune et transparent, devient blanc et opaque ? Pour partir sur la trace de l'assassin en quelque sorte, il s'agit maintenant d'apporter des éléments d'informations qui permettront de mieux s'y retrouver. Or ces éléments ne sont pas connus, ni de l'un ni de l'autre. Et même s'ils sont connus, la manière d'énoncer les idées peut avoir sa poésie, doit pétiller d'intelligence : la voilà, la vraie difficulté !

Se retenir, réfléchir, analyser...

Hier, alors que j'organisais un examen blanc pour les étudiants d'un master, je me suis aperçu qu'avec beaucoup de bonne volonté, ils plongeaient dans des réponses particulières au lieu de prendre du recul et d'arriver à beaucoup plus de puissance dans leurs réponses. Chaque fois, c'était la même chose : ils s'efforçaient de bien répondre et trouvaient une réponse particulière, alors que, en l'occurrence, il y avait de nombreuses possibilités qu'ils ne voyaient pas, éblouis par leur unique idée.

Cela me fait penser, à l'opposé,  à cette histoire que l'on raconte à propos de Paul Dirac, à qui on avait demandé de déterminer la hauteur de la tour de Pise avec un baromètre : les professeurs voulaient qu'il utilise le calcul du "gradient barométrique", un calcul de thermodynamique un peu classique (et assez amusant).
Mais Dirac répondit tout autrement : il proposa d'attacher le baromètre à un fil et de mesurer la fréquence des petites oscillations.
Quand les professeurs lui répondirent que cette réponse ne convenait pas, il en proposa d'autres, telles que monter dans la tour et reporter la hauteur du baromètre un certain nombre de fois, puis multiplier par la hauteur du baromètre,  évidemment en corrigeant de l'inclinaison de la tour ; ou encore de soudoyer le concierge en lui offrant un beau baromètre en échange de la réponse. Evidemment Dirac faisait le malin parce qu'il savait calculer le gradient barométrique,  mais il avait cette idée que l'on pouvait faire bien mieux, bien différemment, et il n'était pas un âne savant condamné à une seule réponse.

Hier, ce que j'ai voulu montrer aux étudiants c'est qu'il y avait toujours lieu d'avoir une stratégie quand on répondait à une question.
La première chose à faire, c'est de répéter la question pour bien se l'approprier, la digérer, la ruminer, avant de passer à une étape d'analyse.

Pour cette analyse, un dessin  s'impose, et, mieux, un schéma qui se focalise sur les aspects strictement essentiels de l'analyse. D'ailleurs, il est bon de soliloquer en le faisant, c'est-à-dire parler à voix haute à propos de tout ce que l'on sait en rapport avec la question posée :  on ne manque pas alors de donner à l'examinateur une foule d'information qui montrent que l'on
sait des choses et qui nous valent quelques points qui sont toujours bons à grappiller. 

Et l'analyse, focalisée sur les mots, conduit, par ce soliloque, à des réponses plus assurées, plus nombreuses.

Dans certains cas, le dessin étant fait 'un schéma qui va à l'essentiel), il y a lieu de s'interroger pour savoir si l'on fait un calcul d'ordres de grandeur ou un calcul formel.
Si c'est un calcul de grandeur, on le fait, mais si c'est un calcul formel, alors il faut introduire des symboles, c'est-à-dire des lettres.  Le formalisme étant introduit, il faut chercher des relations entre les symboles, des équations. Puis il faut résoudre ces dernières... évidemment à l'aide d'une stratégie de résolution.

Pour des problèmes plus "littéraux", l'analyse peut nous montrer plus de possibilités, parce que l'abstraction considère des classes, plutôt que des cas particuliers.

Bref, il faut prendre du recul, pour bien analyser.

À propos de mayonnaise

La sauce mayonnaise est une émulsion, avec des gouttelettes d'huile dispersées dans l'eau venue du jaune d'œuf et du vinaigre. En effet, le jaune d'œuf est fait de 50 % d'eau environ, et le vinaigre de plus de 90 %.
Quand on fouette de l'huile dans un mélange de jaune d'œuf et de vinaigre, le filet d'huile est divisé en gouttelettes par le fouet, et
ces gouttelettes  sont (méta) stabilisées par des molécules variées.
Les plus importantes sont les molécules de protéines, qui sont dénaturées par le cisaillement du fouet et dont les parties hydrophobes vont au contact de l'huile, tandis
que les parties hydrophiles restent dans l'eau. Ces molécules de protéines sont comme de très longs fils qui, de plus, peuvent être
électriquement chargés,  et se repoussent, ce qui prévient la coalescence des gouttelettes d'huile.

Le jaune d'œuf contient également des phospholipides variées, c'est-à-dire des composés avec un groupe phosphate et des résidus d'acides gras, par exemple.
Parfois on entend parler de "lécithine", mais on prendra garde que ce mot ne se dit pas au singulier mais au pluriel puisque l'International Union of Pure and Applied Chemistry définit justement les lécithines comme des esters choliques des
acides phosphatidiques. À ce sujet on se reportera à la fiche de l'Encyclopédie de l'Académie d'agriculture de France : https://www.academie-agriculture.fr/sites/default/files/publications/encyclopedie/les_lecithines.pdf
Ces molécules sont effectivement "tensioactives" (elles abaissent la tension de surface), avec une partie hydrophile et une partie hydrophobe,  mais elles sont bien plus petites  (et moins chargées élestriquement) que les protéines

Enfin il faut revenir sur le terme "méta", qui a été écrit plus haut : les systèmes colloïdaux, telles les émulsions, sont rarement stables thermodynamiquement et les
émulsions en particulier sont soumises au phénomène de crémage, l'huile étant moins dense que l'eau. Pour des mayonnaises très ferme, le phénomène de crémage est long mais il a lieu : après une trentaine de jours, une
légère couche d'huile vient en surface des mayonnaise stockées au réfrigérateur à la température de 6 degrés.
Ajoutons d'ailleurs que la précision culinaire qui consiste à prétendre qu'une cuillerée de vinaigre bouillant "stabilise les mayonnaises" est fausse : on observe le même comportement de crémage lent pour une mayonnaise intouchée, la même sauce additionnée d'eau froide, ou d'eau chaude, ou de vinaigre froid, ou de vinaigre chaud.

Mais la vraie question scientifique moderne, à propos des mayonnaises, concerne la réduction de la tension de surface : on ignore à ce jour si les sauces mayonnaise sont ou pas des "émulsions de Ramsden" (parfois fautivement dites "de Pickering"), l'abaissement de la tension de surface étant faite par des particules... tels les granules du jaune d'oeuf. 

En recherche scientifique, l'expérimentation est merveilleuse à plus d'un titre.

Je veux chanter le bonheur de l'expérimentation.
En commençant par examiner le travail scientifique, pas à pas.

 
Quand on reconnaît que l'approche* scientifique passe tout d'abord par l'observation d'un phénomène, on comprend que l'expérience soit essentielle, puisque c'est elle qui fait d'abord apparaître le phénomène.
Certes on peut avoir vu un phénomène en passant, mais pour décider de se lancer dans son étude, il faut évidemment le reproduire pour mieux le considérer.

La deuxième étape de l'approche scientifique consiste à quantifier quantitativement le phénomène exploré,  et là, il y a à nouveau un gros travail à faire pour décider de la manière dont on va obtenir les données quantitatives, décider des expériences que l'on va faire pour obtenir ces mesures.

Puis vient un travail entièrement théorique de réunion des résultats de mesure en équations. Pas d'expérimentations, sauf de confirmation en cas de doute sur des résultats expérimentaux que nous avions initialement obtenus. Et l'on sait combien nous cherchons des "validations".

S'ensuit la constitution d'une théorie, avec l'introduction de nouveaux concepts, mais j'observe ici que nous ne sommes pas des esprits assez puissants pour ne pas avoir besoin parfois d'expériences complémentaires.

Viens ensuite la recherche de conséquences théoriques testables, et là, c'est un travail théorique et non pas expérimental mais qui se conclut évidemment par le test expérimental de la prévision théorique : il s'agit de concevoir une expérience pour tester une idée théorique, et il faut surtout mettre en œuvre l'expérience qui a été conçue.

Voilà donc l'essentiel de ce que l'on peut dire à propos du statut de l'expérience.
Mais pour l'expérience elle-même, en pratique, il y a lieu de s'émerveiller de plus de détails.

Le soufflage du verre, par exemple (un parmi mille) impose une connaissance des couleurs de la flamme et du verre qui, seule, permet d'obtenir les formes que l'on souhaite et qui s'impose pour la bonne réalisation d'expériences.
Avec cet exemple, on voit le  grand écart entre la technique, très terre à terre, qui s'impose pour mener les expériences, et les projets grandioses que l'on a théoriquement. 

D'ailleurs, j'aurais pu continuer, à propos du verre, en parlant d'une dextérité que l'on acquiert, mais aussi des brûlures que l'on se fait et qui marquent notre corps à jamais à jamais.

Une expérience n'est pas réduite à un objet, mais à un assemblage de nombreux objets, en verre, en métal, et il y a lieu de bien imaginer le fonctionnement de l'ensemble avant de se lancer dans sa réalisation. C'est une des raisons pour lesquelles j'ai mis au point des documents nommés DSR : leur utilisation montre bien à quel point  l'expérimentation devient parfois merveilleusement complexe et donc passionnante. Tout compte pour arriver à obtenir un résultat

Plus romantiquement, et peut-être plus prosaïquement, il faut commencer par aller chercher les matériels dans des pièces où ils sont accumulés, ce qui donne une vision particulièrement baroque, avec des objets très hétéroclites.
A cette évocation particulière, je ne peux m'empêcher de me souvenir de la synthèse d'un fil de rayonne que, enfant, j'avais offert pour la fête des mères : il fallait enchaîner une série de flacons reliés par des tubes, et l'on soufflait d'un côté pour voir apparaître, à plus d'un mètre de là, un mince filet liquide qui solidifiait dans une solution claire. Comment ne pas conserver l'image en tête toute sa vie ?

Pour les expérimentations, le danger fait partie de l'activité,  de sorte qu'il faut travailler à réduire les risques  :  cela nécessite de bien connaître, de bien anticiper, de bien deviner toutes les possibilités d'accidents, ou du moins les principales. 

Jadis, on reconnaissait les chimistes au fait qu'il leur manquait un doigt, une main, un œil. Aujourd'hui, nous avons appris à manipuler les quantités minimes, précisément pour réduire les risques, mais il n'empêche, nous devons être particulièrement vigilants chaque seconde, et, d'une certaine façon, notre travail consiste à à marcher sur un fil au-dessus d'un précipice.

A propos de l'expérimentation, il faut également évoquer l'attente du résultat. Les étudiants qui sont venus faire des stages avec moi ont tous compris que 99 % de notre temps consiste à échouer, mais que c'est quand on a fait 99 % du chemin total que l'on obtient le dernier 1 %, c'est-à-dire le résultat que l'on attendait.
Non pas la confirmation de l'idée théorique mais bien plus tôt une réponse à la question de savoir si l'idée théorique était juste ou fausse. Bien sûr, nous préférons être réfutés par l'expérience, sans quoi nous ne progressons pas.

Il y a donc là, pour revenir à l'expérience, une sorte de tenue en haleine qui contribue au plaisir inouï de faire les expériences
 

Et puis il y a ce sentiment que connaissent bien les étudiants qui consiste à manipuler des machines complexes, ce qui s'apparente à conduire des voitures de formule 1. Les appareils de résonance magnétique nucléaire occupent une pièce entière et ce sont d'énormes objets commandés par d'énormes systèmes informatiques, avec des panneaux bariolés pour signaler la présence de champs magnétiques intenses. La chromatographie en phase gazeuse avec spectrométrie de masse laisse imaginer des ions ou des molécules qui parcourent de très longues distances dans des fils fins comme des cheveux, avant d'arriver dans des vides poussés, où ils sont bombardés par des électrons pendant leur vol. Comment ne pas rêver devant ses merveilles techniques ?  

D'autant qu'il y a surtout, avec l'expérimentation, le rapport constant du terre à terre et du théorique. 

Au Moyen-Âge on avait le sentiment qu'il y avait une relation intime entre la présence de Dieu dans le ciel  et les manifestations terrestres de la présence divine ; c'est ainsi que la couleur verte dans les aliments était très importante puisqu'elle symbolisait la résurrection du Christ.
Avec cette comparaison j'essaie de montrer qu'il y a un sentiment presque religieux à faire une expérience. Il ne s'agit pas de croire ou non en un dieu, mais plutôt d'avoir ce rapport entre l'esprit et la main. 

On ne peut manquer de se souvenir à cette évocation de cette phrase marquée par les Compagnons du Tour de France sur une poutre du musée du Compagnonnage à Tours  : " La tête guide la main". Pendant l'expérience, il est vrai que l'on a raison d'être précis ;  pour autant, il ne s'agit pas simplement de guider au sens de de faire aller la main vers un endroit particulier, mais il faut prendre l'expression de façon beaucoup plus élevée et se demander si la conception théorique guide complètement la mise en œuvre expérimentale. Je vous assure que le réel résiste, et que bien souvent, c'est devant la paillasse que nous devons amender nos idées théoriques a priori.

C'est donc ce rapport constant entre théorie et pratique, mise en œuvre soit dans le silence du bureau, soit dans le bruit du laboratoire, qui seul, permet d'espérer un jour lever un coin du grand voile.

* J'ai décidé de parler d'approche plutôt que de méthode, parce que la méthode est stricto sensu le choix d'un chemin, d'une approche.

Si je devais écrire un livre présentant les grandes expériences scientifiques du passé

 Mes recherches bibliographiques récentes m'ont montré combien nous devons-nous méfier de ce qui est écrit, et je publie d'ailleurs, ces jours-ci,  dans l'Actualité chimique, un article qui donne des statistiques sur  la proportion d'articles cité dans des articles scientifiques par des auteurs qui n'ont pas dû les textes qu'ils citent, ou pire qui font référence à  articles cités  n'existent pas ! Je  sais d'autant plus amèrement que parfois je n'ai jamais réussi à trouver des textes importants que je cherchais.
 

J'ai déjà discuté un article prétendument publié par Ling et Malting à propos de réactions fautivement dites "de Maillard" (il faut dire "réactions amino-carbonyle") et j'ai montré que cet article n'existe pas, mais ce n'est pas un cas isolé.

Bref, surtout pour des expériences importantes, il y a lieu de bien y regarder, et je suis désolé d'être dans une position iconoclaste au sens littéral du terme,  notamment depuis que j'ai regardé précisément ce que Louis Camille Maillard avait fait... ou n'avait pas fait. Et cela a été la même histoire pour Louis Pasteur et ses travaux sur l'acide tartrique racémique.

Mais je  renvoie vers les articles -parfaitement référencés à des sources primaires qui existent et que j'ai lues-  où je relate mes découvertes à ces propos, et je reviens à au sujet de ce billet :  si je devais présenter des expériences célèbres, je commencerai par bien regarder les publications où elles sont décrites mais j'examinerais aussi de la littérature (scientifique) autour de ces de ces travaux. 

Par exemple, pour Pasteur, il est exact qu'il a publié un article dans les Comptes-rendus de l'Académie des sciences où il décrit la séparation des deux stéréo-isomères d'acide tartrique, mais  on ne peut pas s'arrêter à cet article, dans un autre article, on découvre que le travail a été fait avec des cristaux de plusieurs centimètres de long, ce qui relativise le mythe de la séparation à la pince et sous le microscope (d'ailleurs, il n'y avait pas de microscope mais un goniomètre et un polarimètre). 

Et dans un autre article, publié deux  mois plus tard dans les mêmes Compte-rendus de l'Académie des sciences paraissait un article d'Auguste Laurent, le tuteur du jeune Pasteur à l'École normale, qui revendiquait que ces méthodes et ses cristaux soit les siens ! Pasteur n'a pas fait état de cela, et encore moins son gendre écrivain qui a construit le mythe pastorien à la suite de son beau-père.

Bref on peut pas s'arrêter à la publication qui a décrit l'expérience mais il faut la replacer dans un contexte historique serré, qui va chercher les publications alentours, qui va chercher des lettres des différents protagonistes, et c'est ainsi qu'on évitera des hagiographies idiotes, soit volontaires, soit naïves et ignorantes.

Encore une fois, il ne s'agit pas de déboulonner des idoles, des statues pour le plaisir,  mais de mieux comprendre ce qui a été réellement fait et surtout d'inviter nos jeunes amis à bien
comprendre que rien de tout cela n'est surnaturel.
On nous parle de génie avec je ne sais combien de majuscules à ce mot mais je voudrais partager avec mes jeunes amis l'idée qu'il y a eu d'abord du travail.

Hélas, c'est de la pacotille !

 On m'a montré hier des extraits de la série Lessons in chemistry... et j'ai été atterré de la médiocrité scientifique de la chose. Des confusions entre goût et saveur, des erreurs grossières assénées avec le plus grand des aplombs (la fusion des graisses laitières à 92 °C !), des confusions intellectuelles constantes (à propos du statut de la chimie). 

Si vous voulez regarder, faites-le... mais sans croire un mot de ce qui est dit. Une fiction est une fiction. 

Quant à mes amis qui me disaient que cela était la véritable origine de la gastronomie moléculaire et physique, je leur réponds bien volontiers que le microbiologiste Edouard de Pomiane avait été antérieur (Radio Cuisine a commencé en 1950, mais Pomiane publiait depuis plusieurs décennies)... et par des gens comme Antoine Laurent de Lavoisier (il étudia le bouillon de viande dès 1791), et aussi avant. 

J'ajoute que l'on ne suivra pas les grands anciens pour leurs propositions techniques : Pomiane, par exemple, propageait l'idée que, pour faire des émulsions, il fallait un fouet en fer et une bassine en cuivre, pour faire un effet pile. Parfaite fantaisie !