À propos d'expérimentation, il y a sans doute de considérer la question de l'hermétisme

 

Explorer les mystères de la nature ? Il s'agit là de chercher ce qui est caché, un moteur constant d'exploration. On le trouve dans le conte de Barbe bleue, on le trouve dans les loges maçonniques, où une porte fermée invite à se demander ce qu'il y a derrière et à vouloir la franchir. On la trouve... partout.
Albert Einstein en parlait en ces mots : "lever un coin du grand voile", et j'observe que cet objectif n'est pas exactement celui de l'exploration des mécanismes, que je résume par l'évocation de la phrase "wheels within wheels".

Pour en revenir à l'expérimentation, il est vrai qu'elle nous conduit plus loin, et, d'ailleurs, même quand il s'agit d'une simple confirmation quelque sorte, elle permet de voir mieux parce que, ayant déjà vu, on peut alors voir autre chose, un peu comme à propos de littérature quand on dit " savoir lire, c'est savoir relire ».

Pour revenir plus en avant, à l'hermétisme, il y a donc ce délire qui consiste à imaginer trop,  à prendre trop à la lettre la question des relations entre le supranaturel (surnaturel ?) et le naturel, et je crois que nous avons tous en nous un peu de cette petite folie.
Le physico-chimiste Michael Faraday était sandemanien (une sorte de secte anglicane), c'est-à-dire qu'il appartenait à cette secte qui croyait à la littéralité de la Bible, et c'est dans cet esprit qu'il avait cherché une unification des phénomènes, quête qui continue à courir chez certains physiciens d'aujourd'hui.

Il est vrai que l'unification de l'électricité  et du magnétisme fut un tour de force extraordinaire et merveilleux, et il se poursuit aujourd'hui avec une recherche d'une unification de la gravitation avec la mécanique quantique : on cherche un cadre formel unique pour les deux théories.

Je conclus cette réflexion trop brève sur l'ivresse de l'expérimentation en observant à nouveau que c'est ce lien enivrant entre le pragmatique et le théorique qui fait beaucoup pour l'attrait expérimental.

A propos de confitures

 Discutant avec des amateurs de cuisine je m'aperçois qu'il y a lieu de donner des idées simples à propos de la confiture.

Une personne que je rencontre  me dit qu'elle commence par cuire de l'eau avec du sucre avant de cuire l'ensemble avec des fruits dans ce sirop... et c'est en réalité tout à fait inutile. Il suffit  de mettre les fruits et le sucre, d'attendre un peu pour que l'eau sortie des fruits par osmose vienne s'ajouter au sucre, et de cuire ensuite l'ensemble. D'ailleurs, cette pratique permet de mieux doser les quantités respectives d'eau et de sucre, en vue d'atteindre finalement  environ 50 % de sucre, ce qui est nécessaire pour que les molécules de pectines extraites des fruits lors de la cuisson puissent assurer la gélification (on y revient plus bas, plus systématiquement, et donc plus clairement).

D'autre part, je rencontre une personne qui me parle du cuivre dans les confitures, et qui me demande celui-ci ne va pas "déplacer" le calcium.
Je ne suis pas sûr de bien comprendre l'expression qu'il emploie, mais ce que je sais, c'est que les ions cuivre, comme les ions calcium, sont "divalents" : il peuvent se lier à deux molécules adjacentes de pectine, et solidifie le réseau de pectine qui assurent la prise en gel.

Mais le cuivre est toxique, alors que le calcium de l'est pas. Comment en ajouter ? Je propose de laver une coquille d'oeuf et de la dissoudre par du jus de citron. On ajoute la solution obtenue à la confiture.

Bref, je m'aperçois que bien souvent, les amateurs pensent à des gestes alors que je propose de penser à des mécanismes

Pour la confiture, il faut d'abord examiner l'objectif : partir de fruits et de sucre pour obtenir une masse cuite qui gélifie (on obtient un solide mou plutôt qu'un liquide.

Ce gel est assuré par les molécules de pectines, que la cuisson extrait des fruits : il faut donc cuire les fruits, qui se défont en un liquide où sont suspendues des matières solides et où vont se dissoudre les molécules de pectine. Cette "extraction" des pectines  il faut extraire les fruits
et les faire passer une solution, pour éviter de dégrader, il faut une dizaine de minutes.

Surtout, pour obtenir la prise en gel, il faut  une  proportion de sucre d'environ 50 % dans la préparation finale, ce qui correspond d'ailleurs à une bonne conservations.

Pour que le gel formé soit bien ferme, il faut acidifier suffisamment, par exemple avec du jus de citron. Ce qui de toute façon va de pair avec l'équilibre des goûts, l'acide venant combattre un sucré d'être excessif.

Et, comme dit plus haut, l'ajout de calcium permet de renforcer le gel.

Des expériences d'importances diverses ?

Je m'aperçois que je n'ai pas discuté beaucoup cette question d'une différence éventuelle de la force exploratrice des expériences scientifiques.

On connaît l'expression "expérience cruciale" : on nomme ainsi des expériences qui donnent des résultats scientifiques "déclencheurs", théoriquement essentiels,  comme si,  ayant longtemps attaqué la falaise,  le dernier coup de pioche détachait  l'ensemble des blocs.

Mais comparaisons n'est pas raison,  et on sait aussi combien la communication est souvent très proche du travail.

A propos de cette force des expériences, il y a lieu d'avoir une discussion et se demander si certaines sont vraiment plus puissantes que d'autres dans l'histoire des sciences, non pas par leur influence sur la communauté, mais vraiment par leur importance intrinsèque.

On retient certaines avancées, telles celles de Davisson et Germer, celle de Michelson et Morley, tel celle de Röntgen, de Pasteur avec l'acide tartrique racémique, et ainsi de suite.

La question est de savoir donc ces expériences sont véritablement plus importante que les autres si elles ont été mieux exploitées ou mieux communiquées. Par exemple, à propos de Pasteur et des acides tartriques, les cristaux avaient été préparés par Auguste Laurent, et c'est d'ailleurs lui qui avait enseigné au jeune Pasteur comment caractériser les cristaux par goniométrie et par polarimétrie des solutions.

Pour Volta, l'effet semble avoir été parfaitement nouveau... avec un dispositif simple, au point que tous, en Europe, en ayant connaissance par les correspondances, purent reproduire l'effet. Je ne dis pas que l'expérience n'était pas "importante", mais j'observe qu'il y a des considérations extrinsèques dans notre appréciation de l'expérience.

On peut aussi se demander s'il ne faut pas simplifier la question initiale en considérant deux types d'expérience : des expériences correspondant à des idées théoriques pour lesquelles des effets inattendus sont survenus, et des expériences montrant de nouveaux objets.

Pour ce second cas, observons qu'il y a beaucoup de romantisme dans la découverte du phosphore et l'on a immanquablement devant les yeux cette image où l'on voit un alchimiste dans son sombre laboratoire contemplant une fiole  illuminée. Dans cette épisode, l'alchimiste voulait trouver la pierre philosophale, transmuter le plomb en or, que sais-je ? Mais il a obtenu un résultat parfaitement imprévu et si manifeste que son mérite n'aura été que de calciner de l'urine pendant longtemps. Du point de vue théorique, son apport direct aura été nul, mais, évidemment, à long terme, l'importance théorique a été grande.
Etait-ce finalement une expérience "importante" ?

Considérons maintenant, sans fantasme, sans rhétorique, sans prétention, sans communication, une des nombreuses expériences que nous avons faites au laboratoire :  par exemple l'enregistrement d'un spectre de résonance magnétique nucléaire d'un café boisson obtenu à partir de graines particulières, broyées de façon particulières, puis infusées dans l'eau de façon particulière ;  je passe sur la totalité des étapes de préparation, sur les milliers de pesées nécessaires pour arriver à une expérience correctement menée et j'arrive à la dernière étape qui consiste à mettre une quantité connue de la boisson produite dans un tube de quartz, et d'enregistrer un spectre. Cette expérience est-elle anodine ou au contraire cruciale ? 

La première question à se poser et le savoir pourquoi elle a été faite :  nous voulions (par exemple) examiner si la composition des cafés boissons variait en proportion selon la taille des particules obtenues lors du broyage.
À partir de nombreux spectres c'est-à-dire de nombreux cafés différemment préparés avec des particules de différentes tailles, nous avons finalement observé que, en tout cas avec cette méthode d'analyse, nous n'observions pas de différence significative de concentration en certains composés dans le café boisson.
J'ajoute que le résultat n'est pas négatif : il est positif en ce sens que nous n'avons pas observé de différence de taille.
 

Mais je reviens à ma question  : pourquoi avoir fait cette expérience ? Et la réponse est : j'étais intéressé par les mécanismes de transfert des composés du café vers l'eau, et de l'eau vers les particules de café broyé.  
Et je réponds que  l'expérience elle-même vaut moins parce qu'elle est que parce qu'on en fait, et je répète ce que j'ai dit mille fois à mes jeunes amis venus expérimenter avec moi : nous produisons beaucoup trop de données, nous bougeons beaucoup trop nos doigts, nous passons beaucoup trop de temps à expérimenter et nous n'interprétons pas suffisamment ; nous obtenons des quantités considérables de résultats numériques, mais nous n'en cherchons pas suffisamment les conclusions des expériences.
 

Par exemple pour l'expérience précédente il est tout à fait insuffisant de s'arrêter à "nous n'observons pas de différence significative dans nos analyses" : d'une part, parce que cette conclusion doit nous donner des informations sur la question posée  mais aussi parce qu'elle peut donner des informations plus générales  qu'il nous faut trouver. 

 

Et cest là où il y a l'insuffisance scientifique de certains :  nous produisons des expériences,  nous obtenons des résultats  mais nous les interprétons bien insuffisamment.
Je prends un exemple de particulièrement net pour mieux dire cela : il y a plusieurs décennies, j'avais récupéré un article où des collègues avaient mesuré la quantité de nitrates dans des bouillons de carottes... et c'est tout : ils faisaient des bouillons à partir de carottes et c'était tout. 
Dans leurs articles, il y avait donc juste une vague introduction sans véritable objectif défini sauf mesurer la quantité de nitrates dans les bouillons de carottes, puis une méthode,  une une partie décrivant des approches expérimentales et les matériels, et, enfin,  les résultats des mesures, qui n'étaient donc que très peu interprétés, quasiment pas et en tout cas pas quantitativement. 

Bref il y avait là des mesures, mais pas un travail scientifique et il y avait lieu de reprendre l'article et d'en faire quelque chose, d'en faire véritablement un travail scientifique qui n'avait pas été fait puisque les auteurs s'étaient  limités à un travail technique. 

Et je conclus que oui, certaines expériences sont plus importantes que d'autres, quand elles ont vraiment fait avancer la connaissance, et pas augmenté les faits.

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.