On me parle encore de Pasteur chimiste : n'a-t-on pas lu ce qui a été publié ?

Note liminaire : sutor non supra crepidam 

 

Hier, dans un comité éditorial, des collègues qui ne travaillent pas assez, qui ne lisent pas assez, qui ne se tiennent pas au courant de ce qui est publié parlent de Louis Pasteurs en des termes éculés, et je les ai renvoyés  : https://www.academie-agriculture.fr/publications/notes-academiques/n3af-note-de-recherche-des-cristaux-dauguste-laurent-et-des

Cet article a été publié avant   le 200e anniversaire de la naissance de Louis Pasteur, et il montre le début du travail scientifique de Pasteur. Rapidement, il a ensuite  bifurqué vers des études technologiques : il a cherché des remèdes aux maladies du vin, du ver à soie, des vaccins, etc. 

D'ailleurs, il a bien dit lui-même qu'il avait quitté les sciences pour les applications de celles-ci, en raison d'une volonté d'être utile. Et, effectivement, après des études de cristallographie, il a exploré les fermentations, puis la microbiologie. 

Mais expliquons comment le texte cité précédemment a été publié : pour le bicentenaire, on m'avait demandé d'explorer les premiers travaux de Pasteur à propos de l'étude des cristaux, et aussi les raisons de son passage de la physico-chimie vers la microbiologie. 

Après avoir lu une petite dizaine de texte où j'ai exploré cette question, j'ai vite mieux compris  l'homme, ses bon côtés et ses limites.

Tout d'abord, Pasteur a été moins chimiste que physico-chimiste, puisque certes, il étudiait des cristaux d'acides tartriques (ce qui relève la chimie), mais il les caractérisait physiquement, soit en mesurant l'inclinaison de leurs faces, soit en mesurant leur activité optique.
Ce sont donc deux thèses (la règle, à l'époque) qu'il a soutenues, l'une de chimie et l'autre de physique, et c'est ce mélange qui le conduisit à détecter que ce que l'on nommait "acide racémique" était en réalité un mélange de deux acide tartrique différents. 

Pour ces travaux, on voit déjà apparaître le caractère de l'homme : il publie beaucoup, avec une écriture grandiloquents, prétentieuse ; il se pose en découvreur extraordinaire, oubliant que c'est le chimiste Auguste Laurent qui lui montra la réunion des deux techniques de physique qu'il mettait en œuvre, et, mieux, qui lui fournit les cristaux avec lesquels il sépara deux acides tartriques.
Il est tout à fait surprenant, choquant, d'observer que, dans la publication où il décrit cette découverte, il ne dit pas un mot de Laurent ! Au point même que Laurent dût, un peu plus tard, publier aux Comptes rendus de l'Académie des sciences une note où il soulignait lui-même ses apports. A n'en pas douter : il y eut un grave différend entre les deux hommes, et Pasteur s'est mal comporté.
Certes, il publiait, travaillait, mesurait, et c'est cela qui est à porté à son crédit : beaucoup de travail, de l'opiniâtreté... mais avec des dents qui rayaient le parquet et qui ne me font pas trouver l'homme sympathique. 

D'ailleurs, quand on a cela en tête, le reste de sa carrière ne nous étonne pas, jusqu'à la statue de savant national qu'il se construit progressivement. Le pire, ce sont les textes de son gendre Vallery-Radot, homme de lettres qui fut le thuriféraire quasi officiel de son beau-père. 

Ajoutons que, pour ce qui concerne la partie physico-chimique, Pasteur n'est que le rejeton de Jean-Baptiste Biot, qui est bien insuffisamment connu. Et, pour la microbiologie, étonnons-nous que les pages wikipédia françaises en fassent le découvreur de la microbiologie... alors que les pages allemandes créditent Robert Koch de cela ! 

Enfin, je n'oublie pas que Pasteur fit tout ce qu'il pouvait pour être proche de ce Napoléon III qui confisqua la révolution française aux Français, et fut plus tard à l'origine d'une guerre qui engendra ensuite deux guerres mondiales. 

Bref, c'est une commémoration ambiguë que nous devions faire. Etait-ce contre productif ?

Je ne crois pas : car cela donne l'occasion de rappeler que c'est un travail opiniâtre qui permet d'obtenir des résultats... mais que, ayant cet exemple à ne pas suivre sous les yeux, il y a lieu d'être et de rester intègre ! D'éviter la prétention, d'avoir en toutes circonstances des valeurs dont nous ne rougirons pas. 

Au fond, il faut en conclusion que j'insiste sur quelques qualités de Pasteur. La première est son travail, son opiniâtreté. Nul doute qu'il a passé du temps au laboratoire et à la table d'écriture. Même s'il se répète dans ses textes, il cherche des généralisations, intelligemment. Mais il n'a pas la remarquable capacité d'un Lavoisier qui voyait bien la nécessaire généralisation dont la frontière était l'expérimentation. Relisons les textes de cet homme merveilleux, et notamment ceux où il discute la notion d' "élément". 

Ajoutons pour terminer, que ces travaux sur Pasteur m'ont fait bien comprendre combien, aux 17e et 18e siècles, les acceptions des mots atomes, molécules, particules, éléments, etc. différaient des acceptions modernes de ces mots. La chimie a beaucoup progressé, et, si l'on a conservé des mots anciens, nous ne pouvons pas comprendre la science du passé en leur donnant le sens qu'ils ont aujourd'hui. 

Quand fait-on des expériences ?

 Dans un livre d'histoire des sciences, je lis que les scientifiques de génie savent exactement à quoi attendre des expériences, mais je pense que cette phrase est très fausse.

Je conçois que l'on veuille faire penser au public auquel on s'adresse que certains grands scientifiques sont  « géniaux » mais quand même, il ne faut pas tout confondre, et en
particulier je crois qu'il est très pernicieux de laisser penser à une toute puissance de certains individus. Si nous voulons susciter de l'enthousiasme, ne faut-il pas, au contraire, montrer que nos prédécesseurs sont humains, très humains ?

D'ailleurs, l'auteur que je lis et qui motive ce billet (un mauvais livre, que je ne cite donc pas pour ne pas lui faire de publicité) se contredit puisque quelques phrases auparavant, il disait que les expériences servaient à interroger la nature : or si on interroge la nature c'est bien parce que l'on voudrait savoir ce qu'elle peut nous
dire et qu'on ne le sait pas, n'est-ce pas ?  

Il est plus juste de dire que les expérimentations permettent parfois de tester des hypothèses théoriques, mais qu'il y en a d'autres sortes, qui ont d'autres fonctions.
Par exemple, certaines expériences visent à établir, à mieux voir, à mieux identifier les phénomènes que l'on explore. Puis il y a les expériences qui visent à caractériser quantitativement ces phénomènes.
Puis il y a des expériences de confirmation des mesures, et des expériences de test des ajustements que l'on fait.
Et c'est seulement enfin qu'il y a ces tests expérimentaux des hypothèses théoriques.

Décidément, on est bien loin de l'image fautive qui est donné par l'auteur qui inspire ce billet.

Il faut y mettre de l'intelligence, de la théorie, du calcul

Quand nous parlons, c'est à nous d'y mettre de l'intelligence.
Quand nous écrivons, c'est à nous d'y mettre l'intelligence et celle-ci n'est pas dans l'information qui est véhiculée par les mots qui servent de base, qui motivent le discours.

De même, l'expérimentation ne vaut que par l'intelligence qu'on y met, et la même expérience peut conduire à bien différent selon les expérimentateurs.

Je me souviens, par exemplen d'un article scientifique qui avait été publié à propos de la libération de nitrates par des carottes : les auteurs s'étaient limités à mesurer les quantités de nitrates libérées après différents traitements. Que c'est plat ! Que c'est inutile...

Il apparaissait immédiatement qu'il y manquait l'essentiel,  à savoir l'interprétation théorique des résultats.

Car les expérimentations ne sont que le premier pied sur lequel tient la recherche scientifique,  le deuxième, le calcul,  la théorie. Sans ce travail, les expérimentations ne sont qu'un travail technique et non pas scientifique.

Ce qui me conduit à observer que bien trop souvent, les parties de discussion des articles scientifiques ne valent pas grand-chose, en particulier quand elles se résument à dire "Nous avons observé ceci comme l'avait fait untel" :   à quoi bon répéter quelque chose qui avait déjà été vu précédemment ?

D'ailleurs, il y a un symptôme visible : trop souvent, en science et technologie des aliments, ces parties de discussion se résument à des textes et non pas à des calculs. Je vois des synthèses verbales et non pas la composante théorique qui s'impose absolument.

Or je le répète, l'expérimentation ne vaut rien sans le calcul. Le calcul qui précède l'expérimentation permet de la concevoir efficacement, et surtout le calcul qui prolonge l'expérimentation  en fait autre chose qu'une accumulation de nombres sans intérêt.

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. 

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 !

Combien d'expériences ont-elles été faites ?

 Dans  un livre sur les expériences fondatrices de la science moderne, l'auteur évoque "des milliers, voire des millions d'expérience qui ont été faites depuis le début des activités scientifiques".

Evidemment, quand on me présence des nombres tels que ceux-ci, je me pose évidemment la question de savoir comment ils sont proposés, sur quelles bases sérieuses, quantitatives, ils ont été proposés... et ce qu'ils signifient, parce que, au fond, des milliers ne sont pas des millions !

Ce que je sais, personnellement, c'est que j'avais calculé que l'ordre de grandeur du nombre de pesées que faisait un stagiaire dans le Groupe de gastronomie moléculaire au cours d'un stage de deux mois était de l'ordre de 10000,  de sorte que quand je lis la phrase "des milliers d'expérience", je sais que l'on est bien loin du compte  ! Car s'il y en a 10 000 pour un seul étudiant et que je considère que j'ai encadré le travail d'environ 500 étudiants, on arrive déjà à 5 millions pour moi tout seul.

Cinq millions de pesées, mais évidemment pas 5 millions d'expérience au sens de plan construit et mené à son terme, car la pesée n'est qu'un élément de l'expérience ou du moins
de l'expérience telle que je la pense... et c'est là l'objet de ce billet, qui est de savoir ce que c'est qu'une expérience  : est-ce réduit à une pesée ou bien désigne-t-on aisi toute une chaîne de manipulations et de calculs, de réflexions théoriques, qui aboutissent à une sorte de oui ou non donné par la nature que l'on interroge ?

Dans un billet précédent, je m'interrogeais sur l'importance des expériences, mais ici, il y a lieu  de s'interroger sur leur nature même, car au fond, dans la démarche scientifique, la caractérisation quantitative d'un phénomène, dans une première étape d'un travail, est déjà une expérience, bien que d'une nature différente des tests epxérimentaux des prévisions théoriques.
 
 Et à ces mots,  je vois bien des expériences de différents types, de différentes amplitudes.
 
Reprenons, par exemple, l'expérience que Louis Pasteur publia en 1846 à propos de la séparation de deux des acides tartriques. Il s'agissait  de partir d'un mélange racémique, où les
cristaux des deux types étaient mélangés, et d'observer que certaines de leurs facettes étaient symétriquement opposées. Il s'agit là d'une expérience rapide, qui nécessite une pince et une loupe, mais qui doit être prolongée par la dissolution des cristaux des deux sortes dans  de l'eau et la mesure de la rotation de la polarisation de la lumière que l'on fait traverser la solution. Cela tient facilement dans une petite semaine de travail, car on n'oublie pas que les cristaux avaient été préparés - au terme d'une longue préparations- par avance par Auguste Laurent, comme cela est publié dans les comptes-rendus de l'Académie des sciences, dans un texte de réclamation de Laurent que son élève n'avait pas cité dans sa publication !

Mais passons, et comparons cela à la découverte de la désaimantation adiabatique nucléaire par Nicholas Kurti et ses amis  : cette fois le dispositif expérimental occupait une pièce entière, comme on le voit sur des photographies de l'époque, que Nicholas m'a données, avec des pièces qu'il avait fallu tourner, des électroniques qu'il avait fallu assembler, brancher, alimenter électriquement en fournissant d'ailleurs une énergie  considérable. Bref, il s'agissait du travail de toute une équipe de  physiciens, avec des contributions par les techniciens du laboratoire pour arriver finalement à faire passer du courant dans le système et à courir après l'effet envisagés.
Ce que Nicholas Kurti m'a raconté, c'est que, avec ses amis, ils avaient passé de longues journées à essayer différentes intensités de courant  dans leur système sans obtenir d'effet, jusqu'à ce que l'un d'eux dise "bon, nous avons tout essayé et si on faisait le contraire de ce que nous pensions", et c'est là que l'effet fut observé.
 

Avec cet exemple, on voit combien l' "expérience" est une ampleur supérieure à celle de Pasteur. Et on ne parle pas de la détection des ondes gravitationnelles ou du boson de Higgs, qui ont nécessité des collaborations internationales de très nombreux physiciens, techniciens, ingénieurs, sans compter les équipes administratives, les voyages des uns et des autres pour participer à des réunions de répartition des tâches, les calculs innombrables qui sont faits et ainsi de suite  : on est loin de l'idée romantique du chimiste dans son laboratoire, isolé, obtenant d'un coup un composé nouveau à l'issue d'une réaction simple ;  on ne retient que le dernier instant, celui où l'on obtient de l'information que l'on souhaitait et, d'ailleurs, on passe sous silence tous les échecs alors qu'une carrière de physico-chimie m'a bien montré que 99 % de ce que nous faisons n'aboutit pas, mais  c'est seulement si nous avons fait ce 99 % que nous obtenons le 1 % final,  qui donne la réponse que nous souhaitions.

On voit que je me suis éloigné de la question du nombre d'expériences effectuées depuis les débuts de la science moderne : c'est pour montrer que la question n'avait peut-être pas de sens... parce que, au terme de ce trop rapide examen, je ne sais toujours pas ce qu'est une "expérience".
Par exemple,  faut-il y inclure les calculs théoriques préparatoires ?

Dans les "dsr" du Groupe de gastronomie moléculaire, nos documents de préparation des expériences, nous planifions tout jusqu'aux gestes que nous devons faire en parfaite sécurité :  le plan de sécurité est inclus dans la préparation de l'expérience bien évidemment mais d'autre part, avant cela, nous produisons un modèle de l'expérience pour savoir si elle a une chance d'aboutir, nous y mettons les résultats de la recherche biographique, nous considérons, en les comparant, différentes techniques que nous pourrions mettre en œuvre, et ainsi de suite
Il est bien rare qu'un étudiant  qui fait un stage de quelques mois puisse faire la totalité du travail correspondant à ce que nous nommons une expérience, et même quand une personne particulièrement active et intelligente se met au travail, il est rare qu'il ou elle parvienne jusqu'au point où les résultats expérimentaux sont interprétés, ce qui a mon sens doit faire partie de l' "expérience", d'autant que cette interprétation impose   de nouvelles manipulations, des répétitions de ce que nous avons fait, et cetera

Et ce mot répétition est une nouvelle piste sur laquelle nous devons aller : dans la recherche scientifique, il est rarissime qu'on ne fasse qu'une seule expérience, car il nous faut des confirmations, des validations : si nous avons obtenu un effet, nous devons être sûr de l'obtenir régulièrement avant de publier notre résultat, et il ne faut pas s'étonner que la recherche
scientifique soit si lente : elle doit absolument être pour que l'on soit en mesure de publier quelque chose d'avéré.

D'ailleurs je ne compte pas le nombre de cas où les répétitions nous ont offert des surprises.

Par exemple,  je me souviens d'un cas très simple :  l'étude de la dégradation de l'acide ascorbique en solution dans l'eau chauffée à 100 degrés.
Nous avions fait une expérience qui durait ainsi plusieurs semaines et nous avions mesuré une dégradation assez rapide. Mais quand nous avons répété l'expérience (et cela avait été fait par le même scientifique précis que celui qui avait fait la première étude),  nous avons obtenu une dégradation bien plus lente. Quel résultat était "juste"  ? Les deux, bien sûr : un résultat expérimental est un résultat expérimental, un point c'est tout.

Mais nous avons refait l'expérience, ce qui nous a pris  à nouveau plusieurs semaines, et nous avons obtenu de nouveau la deuxième courbe de dégradation. Nous avons alors répété l'expérience, et c'est à nouveau la dégradation lente qui s'est manifestée.  Pourquoi la première courbe avait-elle été observée,  à l'issue d'un travail pourtant soigneux ? C'est une "anomalie que je ne comprends pas, même s'il y a des hypothèses, et par exemple le fait que nous utilisions des seringues, des verreries et que des contaminations pouvaient modifier la réaction de dégradation de l'acide ascorbique par un effet catalytique par exemple. Mais ce n'est qu'une hypothèse et tant que nous n'avons pas reproduit cette expérience en testant tous les paramètres possibles que nous imaginons, il nous est impossible de bien comprendre ce résultat... qui est un résultat important puisqu'il nous dit que selon les circonstances, on obtient des dégradations plus ou moins rapides de la vitamine C.

Mais il faut conclure en revenant à la question : qu'est-ce qu'une "expérience" ? On en mesurera le nombre quand on saura de quoi on parle !
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À propos de pesto ou de pistou

Pesto et pistou :  les deux préparations sont semblables, et je ne veux pas entrer dans les querelles de "véritables" pestos ou pistous,  car on  sait bien que tout change, d'un village à l'autre.
Ce qui est clair, c'est que les ingrédients  sont le basilic, l'ail, les pignons de pin,  l'huile d'olive, le parmesan ; avec eux, il s'agit d'obtenir une pâte verte qui sert de condiment, par exemple pour des pâtes.
 

Là j'ai refait l'expérience de comparer un pesto qui a été réalisé soit au mortier et au pilon, soit au mixeur :  c'est une expérience que j'avais déjà faite il y a plusieurs années au salon de l'agriculture sur le stand d'AgroParisTech, et j'ai été intéressé de la refaire aujourd'hui pour la énième fois et devant les caméras de mes collègues de l'INRAE qui préparent la fête de la science.
 
J'ai donc utilisé du basilic, des pignons pain, de l'ail, de l'huile d'olive, du parmesan,  et je m'y suis pris d'une façon éclairée par les connaissances que la gastronomie moléculaire et physique m'a données.

En effet, il faut considérer que l'ail et le basilic apportent de l'eau, où l'huile d'olive est émulsionnée.

En effet, quand on broie des tissus végétaux, ail ou basilic, on dégrade ces derniers, composés de cellules végétales cimentées par les parois végétales. Le broyage libère l'eau de ces cellules : les feuilles de basilic sont faites de 99 pour cent d'eau, et l'ail presque autant.

C'est seulement une fois que cette eau est libérée que l'on peut y émulsionner de l'huile, et il vaut mieux, d'ailleurs, le faire après avoir ajouté parmesan et pignons de pins (que l'on broie aussi), parce qu'ils apporteront d'autres composés "tensioactifs", qui favoriseront l'émulsion.

Au mortier et au pilon, l'opération de broyage est assez longue, et  l'on voit  le basilic qui perd progressivement sa belle couleur claire, s'assombrit, parce que le broyage met en contact des composés phénoliques et des enzymes phénoloxydases, qui étaient séparées dans les cellules : les enzymes transforment chimiquement les phénols.
Quand on ajoute ensuite de l'eau, du parmesan et des pignons de pin, la couleur s'éclaircit un peu mais guère,  et quand on ajoute ensuite de l'huile en broyant toujours on obtient donc l'émulsion après un long moment.

Si l'on fait la même chose, mais au mixer, en commençant par tous les ingrédients à l'exception de l'huile, on obtient une couleur d'un verre beaucoup plus printanier, beaucoup plus frais,  et quand on ajoute ensuite de l'huile, on obtient une émulsion qui a une couleur vraiment différente  : pour caricaturer on aurait un vert sapin dans le cas du mortier et pilon, et un vert printemps dans le cas du mixeur.

Mais la couleur n'est pas tout !

Oui, en matière de cuisine, c'est le goût qui importe. Et quand on compare les deux préparations, on constate une différence considérable : au mortier et  au pilon,  l'attaque est faible c'est-à-dire que le goût qu'on perçoit immédiatement en bouche, quand on met une cuillerée de pesto, est faible, et c'est seulement ensuite qu'il se met à croître à mesure que la dent continue d'écraser les morceaux qui subsistent  ; on a donc beaucoup de longueur en bouche mais peu d'attaque.

Pour le pesto au mixeur, c'est  l'inverse  : on a immédiatement une attaque puissante et pas une longueur en bouche extraordinaire.

Conclusion  : il faut mélanger les deux préparations, afin d'obtenir une couleur claire, de l'attaque, et de la longueur en bouche.

Bref, j'ai eu aujourd'hui une énième confirmation de cet effet que j'avais détecté au salon de l'agriculture. Je dis d'ailleurs "énième", parce que ce n'est pas la deuxième ni la seconde fois que je répète l'expérience :  c'est une répétition de répétition de répétition, etc.  puisque je fais cela chez moi chaque fois que je fais un pesto pour accompagner des pâtes.

La moralité de tout cela,  en quelque sorte, est que si on vous demande pile ou face, il faut demander la tranche soyez difficile. Ne cherchons pas à savoir si le mixer est mieux ou moins bien que le mortier et le pilon, mais faisons usage des deux.
D'autre part,  observons que la tradition n'a pas obtenu le "meilleur" :  il y a beaucoup d'améliorations à trouver quand se  retrousse les manches, quand on analyse, quand on cherche à comprendre... et c'est ainsi que la science sera belle et qu'elle sera célébrée pendant cette semaine de la science !

Méfions-nous de nos effets de manche, mais aussi de nos goûts personnels

Dans un livre consacré aux expériences, l'auteur écrit que Michael Faraday aurait été le plus grand de tous les expérimentateurs,  et cette déclaration est une tradition : on disait Faraday le Prince des expérimentateurs.
D'ailleurs, moi-même, qui ai eu et conserve une très grande admiration pour Faraday, je crois avoir été capable de telles déclarations à l'emporte-pièce, voulant faire partager mon enthousiasme à mes amis.

Pour autant, on m'a fait justement observer, il y a quelques années, que, au lieu de dire "le meilleur", "le plus grand", je serais bien avisé de dire plutôt "un des  meilleurs", "un des plus grands", et je crois judicieux de suivre cette règle.

En effet, Faraday a merveilleux merveilleusement expérimenté. A la Royal Institution, il a introduit des conférences du vendredi qui étaient toutes assorties d'expériences, il a fait un nombre considérable découvertes précisément parce qu'il se retroussait les manches et qu'il expérimentait de façon merveilleusement habile et intelligente.

Mais..

Mais  il n'est pas le seul de ce point de vue et l'on pourra faire observer que Lavoisier, s'il est devenu l'un des plus grands chimistes de tous les temps, l'a dû à son intelligence extraordinaire à la fois théorique et expérimentale.
Ou encore Rouelle, dont les cours étaient expérimentaux. Plus généralement, les professeurs  de chimie avaient jadis des "préparateurs", parce qu'ils montraient expérimentalement les phénomènes.

Et on connaît mille expérimentateurs admirables. Michel Eugène Chevreul, par exemple, expérimenta de façon ininterrompue pendant une longue décennie. Louis Joseph Gay-Lussac établit expérimentalement des résultats qui conduisirent à une vision moderne de la chimie par ses expériences extraordinaires. Plus proche de nous, Robert Woodward dirigea une armée de chimistes de talents pour obtenir la synthèse de la vitamine B12. Jean-Marie Lehn, qui fit partie de cette équipe, multiplia ensuite les travaux expérimentaux qui lui permirent des apports théoriques remarquables à propos de la chimie supramoléculaire et des théories de l'auto-organisation.

D'ailleurs, certains physiciens ont assez reproché aux chimistes de manquer d'ambition théorique pour que l'on soit habilité à attribuer à ces derniers une habileté expérimentale considérable.

Bref je pourrais enchaîner ainsi longuement, notamment en considérant les expérimentateurs du CERN, plus près de nous : pensons à Georges Charpak, par exemple.

Mais surtout, pour conclure, je vois mal les critères qui permettent à notre auteur enthousiaste de justifier ses déclarations. Il a bien des raisons pour lesquelles nous pouvons admirer une expérience ou un expérimentateur, mais seul notre goût personnel peut être une base pour justifier de faire partager nos admirations à nos amis. Aucun besoin, en tout cas, de faire des classifications aussi naïves, convenues, qu'injustifiées.

Des expériences "élégantes" ?

On me parle d'expériences qui seraient élégante, nettes, stylées :  nous avons là trois adjectifs, de sorte que, si nous nous conformons à une saine pratique scientifique, nous devons nous interroger pour les remplacer par la réponse à  la question "Combien ?"

Mais il y a mieux, ou pire selon le point de vue :  l'élégance ? Il y a là un jugement de valeur qui ne me plaît guère avec souvent l'hypothèse selon laquelle quelque chose de simple et efficace aurait une beauté particulière. Mais  le baroque, alors avec son accumulation ? Je l'aime personnellement beaucoup et ne suis pas prêt à céder un oukase esthétique, surtout quand il est implicite.

Et puis au fond, du strict point de vue scientifique, c'est le résultat qui compte. Ce qui m'importe, pour une expérience, c'est de savoir quelle était la question posée à la nature par l'expérience, qu'est-ce que l'expérience a permis de récupérer comme information. Et c'est en termes de découvertes que je dois juger les expériences, sans pouvoir mettre autre chose qu'un sentiment personnel pour comparer des choses qui ne sont pas comparables.

Par exemple, la découverte du benzène, par Michael Faraday, cette découverte qui a conduit aux travaux sur l'aromaticité, en chimie, était-elle plus ou moins "importantes" que la découverte de l'induction électromagnétique ? Etait-elle "élégante" ? On s'en moque : ce qui compte, c'est d'avoir découvert le benzène, l'induction électromagnétique.

Je crois qu'à moins d'y mettre des jugements de valeur, nous serions insensés de vouloir comparer des résultats d'expériences qui ne sont pas comparables, sans avoir de boule de cristal assez puissante pour nous permettre de deviner le devenir, les conséquences des idées théoriques ou des découvertes d'objets ou de phénomènes que nous faisons.

Des leçons de sciences du passé

L'analyse des travaux de quelques scientifiques du passé montre des particularités qui doivent nous conduire à mettre en œuvre des stratégies utile à la découverte scientifique.

Pour publier mon livre consacré à Michel Eugène Chevreul, le chimiste qui a a élucidé la structure moléculaire des graisses, j'ai été conduit à relire toutes ses publications, et c'est ainsi qu'il m'est apparu clairement qu'il avait mis en œuvre un programme de recherche expérimentale ininterrompue sur une période d'environ 10 ans.
C'est ensuite qu'il a pu se livrer à des synthèses, reprenant des synthèses partielles qu'il faisait périodiquement. Il s'agissait d'une exploration méthodique, approfondi et le résultat a été  à la hauteur de l'effort.

Ce qui est visible très nettement avec le travail de Chevreul l'est peut-être encore davantage avec Louis-Joseph Gay-Lussac, qui a enchaîné les mesures et les expériences pendant des années avant d'arriver aux découvertes sur les gaz qui l'ont rendu célèbre.

Avec Lavoisier c'est un peu différent, mais on voit bien l'ardeur d'un jeune homme qui ne s'est pas démentie expérimentalement : j'ai lu (mais pas vérifié) que Lavoisier et son épouse étaient très tôt, et très tard, tous les jours, au laboratoire. Là on pourrait dire que les 10 ans de Chevreul se sont étalés sur toute une vie mais avec des synthèses régulières,  par exemple dans le Traité élémentaire de chimie.

Pour Michael Faraday c'est un peu différent parce que son travail s'apparente à celui de Lavoisier mais avec une focalisation expérimentale encore plus nette : si Lavoisier était impliqué à l'Académie des sciences, à faire des rapports, à faire des synthèses théoriques, Faraday est resté expérimentateur. Ses réflexions théoriques se manifestent dans ces expérimentations et leur compte rendu.

Plus près de nous le cas de Pierre-Gilles de Gennes est un peu différent, et d'abord parce qu'il était théoricien,  mais je peux témoigner que dès le début de sa carrière jusqu'à la fin de sa vie, il n'a cessé de se focaliser sur son travail scientifique. Par exemple, au Collège de France, on le voyait partir le vendredi soir avec des résultats expérimentaux qui lui étaient confiée par des membres de son équipe,  et il revenait  le lundi matin avec des calculs faits et un projet d'article, fondé sur ces calculs.

Je pourrais multiplier les exemples mais dans tous les cas, les résultats scientifiques relèvent de ce labor improbus omnia vincit  :  un travail acharné, vient à bout de tout.

Ah, les génies ;-)

Dans un livre d'histoire des sciences, je lis que les scientifiques de génie savent exactement à quoi attendre des expériences...  mais je pense que cette phrase est très fausse.

Je conçois que l'on veuille faire penser au public auquel on s'adresse que certains grands scientifiques sont « géniaux », mais quand même, il ne faut pas tout confondre, et, en particulier, je crois qu'il est pernicieux de laisser penser à une toute puissance de certains individus.

D'ailleurs, l'auteur que je lis se contredit, puisque quelques phrases auparavant, il écrivait que les expériences servaient à interroger la nature :  si l'on interroge la nature,  c'est bien parce que l'on voudrait savoir ce qu'elle peut nous dire et qu'on ne le sait pas, non ?

Il est plus juste de dire que les expériences servent à tester des hypothèses théoriques. Et pas toutes, puisque certaines expériences tout d'abord vivent à établir, à mieux voir, à mieux identifier les phénomènes que l'on explore.
Puis il y a les expériences qui vivent à caractériser quantitativement ces phénomènes.
Puis il y a des expériences de confirmation des mesures, et des expériences de test des ajustements que l'on fait.
Et c'est seulement enfin qu'il y a ces expériences qui testent des hypothèses théoriques.

Décidément, avec tout cela, on est bien loin de l'image fautive qui est donné par l'auteur qui inspire ce billet.

A propos des interprétations théoriques des résultats expérimentaux

Dans les articles scientifiques, la convention actuelle est d'utiliser la méthode IMRAD : I comme introduction, M comme méthodes et matériels, R comme résultats, et D comme discussion.

Il s'agit ici de ce dernier point, parce que j'observe que je suis tout souvent très insatisfait de ce qui est proposé dans les articles scientifiques que je lis.

Dans d'autres textes, j'ai discuté la question des interprétations, signalant que je vois une petite différence entre discussion et interprétations  : je trouve le mot interprétation assez juste quand il s'agit d'interpréter, et j'observe que c'est une manière de discuter très particulière. D'ailleurs, je propose de bien faire la... discussion des discussions dans le cadre clair de l'approche scientifique que je ne cesse de répéter :  il s'agit de commencer par identifier
un phénomène, puis de le caractériser quantitativement, de réunir les résultats de mesure en équations,  de réunir les équations en théories, en y ajoutant des propositions conceptuelles, puis de chercher des conséquences logiques des théories proposées avant de tester expérimentalement ces conséquences  théoriques.

Et c'est là qu'il y a lieu de s'interroger sur les résultats obtenus.
 

Identifier un phénomène,  cela se fait sans doute avec des mots, mais caractériser quantitativement un phénomène, c'est produire des résultats de mesure... à propos desquels il faut s'interroger. 

 

Puis, lors de la réunions de résultats de mesure en équations,  il y a également lieu de faire un travail quantitatif et non pas seulement une discussion en termes de mots. Par exemple considérons le cas simple d'un ajustement à partir de mesures, et supposons qu'on obtienne l'équation d'une droite (une proportionnalité) ;  il y a lieu de s'interroger sur la qualité de l'ajustement, sur la valeur des résidus,  et ainsi de suite. Tout cela doit faire l'objet d'une exploration quantitative. 

 Maintenant si on cherche une théorie,  alors cette théorie est clairement un ensemble d'équations et la proposition de concepts, mais ces propositions doivent être quantitatives ; on ne propose pas des mots sans qu'il y ait  un appui quantitatif essentiel...  puisque les concepts doivent être quantitatifs.
 

Vient maintenant la recherche d'une prévision théorique testable et un test expérimental :  là il y a lieu de s'interroger sur l'adéquation du résultat expérimental à la question posée et donc là encore au-delà de la production du résultat quantitatif, il y a lieu de s'interroger quantitativement sur ce résultat.

Bref, les "discussions" doivent être quantitatives, et pas des séries de phrases qui s'enchaînent. C'est quantitativement que l'on doit s'interroger sur  les résultats expérimentaux qu'on a obtenus.