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.

Les formalismes : nécessairement incomplets, parce qu'un modèle réduit de la réalité n'est pas la réalité

Dans un formalisme il y a tout... sauf ce qui ne s'y trouve pas.

Il y a quelques années, j'avais proposé un formalisme intitulé Let's have an egg, pour décrire les transformations  de l'oeuf.
Il s'agissait de numéroter les parties de l'œuf (la coquille, le jaune, le blanc, etc.), puis de  donner des numéros aux transformations qu'on leur faisait subir : ajouter un gaz, de l'huile, chauffer, etc.

Je renvoie à mon Cours de gastronomie moléculaire numéro 1 où j'avais présenté ce formalisme.

Oui, il s'agissait bien d'un formalisme puisque un numéro, un code fait de plusieurs nombres successifs correspondait à une série de transformations.

On obtenait ainsi un tableau illimité, ce qui correspondait un nombre illimité de possibilités.

Puis est venu ce jour où j'ai découvert l'oeuf mi-cuit,  parce que je n'avais pas assez d'eau pour cuire un œuf dur et que seule la moitié inférieure était cuite : on obtenait un œuf cru dans un œuf dur.

Ce qui est surtout intéressant avec ce résultat, c'est qu'il échappait à la classification préalable, à la codification, au formalisme Let's have an egg.

Bien sûr, cet œuf ayant été identifié, il devenait possible d'ajouter au formalisme précédent un nouveau numéro, correspondant au procédé particulier qui avait été mis en œuvre, mais en tout cas, il faut retenir que ce nouveau résultat échappait à la codification.

On peut trouver un analogue de cela en considérant les nombres réels, qui forment d'une droite : on peut trouver des nombres dits complexes, extérieurs à la droite des nombres réels.

En tout cas, la leçon est claire : chaque fois que nous disposons d'un formalisme, il y a lieu de s'interroger sur ses limites et de chercher à ne pas y rester enfermé.

Ainsi je m'interroge à propos du NDSF, le formalisme des systèmes dispersés ou colloïdux. Où trouver d'autres systèmes qui ne seraient pas décrits par le NDSF ? Quelles caractéristiques peuvent-ils avoir ?

Bien sûr, on peut augmenter le nombre de phases et ne pas se limiter à des solutions aqueuses ou des phases huile, solides ou gaz.
On peut aussi considérer des dimensions fractales, qui ne sont donc pas entières, et ainsi de suite. Mais on se méfiera de cette pratique qui consiste à alambiquer un formalisme : la question de l'utilisation d'un formalisme est essentiellement de comprendre à quoi il va servir, et c'est en fonction de l'objectif que l'on cherchera d'éventuelles modifications... Ou pas.

Oui, il y a eu des progrès en matière d'art culinaire

 Des progrès en cuisine ? Alors que je prépare les entrées, dans le Glossaire des métiers du goût, pour le quatre épices, le quatre-épices et le cinq épices, je m'aperçois que je n'ai pas traité du mot "épice ". 
J'observe aussi que  le dictionnaire (le Trésor de la langue française informatisé) est finalement assez cohérent en signalant que les épices se distinguent des aromates par du piquant. Les épices peuvent être aromatiques, et les aromates peuvent-être épicés, mais il n'y a pas un parfait recouvrement. 

 

Surtout, cherchant des indications sur l'usage des épices dans les livres de cuisine anciens, je vois que nos aïeux n'en ont distingué que quatre, et sans détails. 

Par exemple, alors que nous faisons une claire différence entre les différentes poivres, tels le poivre de Sarawak, le poivre de Sichuan, et cetera, il n'y avait jadis que "le poivre".
De même pour la cannelle par exemple. 

Nombres d'épices que nous utilisons aujourd'hui n'étaient pas connues, ni utilisées, au moins "officiellement" (par les traits). Sans notre organisation actuelle du commerce, on se doute qu'il n'y avait pas de traçabilité. Certes, nos ancêtres avaient sans doute un palais aussi affiné que le nôtre, mais il leur manquait des mots, des informations,  leurs approvisionnements étant bien plus aléatoires, de sorte que leur production culinaire faisant usage d'épices était aussi. 

 

Il n'y a pas de snobisme moderne de certains cuisiniers à préciser les ingrédients qu'ils utilisent ; c'est, au contraire, un beau choix qu'ils peuvent faire maintenant et qui n'était pas possible jadis. 

On n'oublie pas non plus que le frelatage était une pratique très courante, qui allait du lait coupé à l'eau à l'ajout de sable dans la farine. Certains livres de cuisine comportaient d'ailleurs des chapitres pour permettre la reconnaissance des frelatages ou des sophistications. 

Oui, il y a eu du progrès !

Je n'ai pas été clair à propos de la "chimie" ? J'essaye de faire mieux.

 Ce matin, un commentaire sur ce blog : 

 

Je n'ai rien compris à l'introduction tendant à prouver que la cuisine n'est pas de la chimie. Celle-ci couvre les réaction intra comme intermoléculaires. Dès qu'il y a transformation d'une substance en une autre, c'est de la chimie. Et qu'est-ce que c'est que cette histoire de chimie, "science de la nature" ? Le plexiglas, les colorants azoïques, le Tergal ce n'est donc pas de la chimie ?
Bon, ceci dit j'ai apprécié la suite de l'article, c'est l'essentiel !

 

Décidément, il faut que j'explique pas à pas, car je ne veux certainement pas laisser planer des doutes quant à la chimie, et mon objectif est de ne pas laisser subsister des confusions, qui sont toujours la source de conflits. 

Commençons par définir la cuisine, d'une part, et la chimie, d'autre part. 

 

La cuisine pour commencer

Pour la cuisine, je suis resté longtemps dans l'incertitude, jusqu'au jour où je suis devenu capable de dire (et d'expliquer à tous) que "la cuisine, c'est de l'amour, de l'art, de la technique". Certes, la cuisine, c'est une activité de préparation des aliments à partir d'ingrédients, mais cette activité a trois composantes : 

(1) La composante technique : il faut battre des blancs d'oeufs pour obtenir des blancs d'oeuf en neige ; il faut chauffer un steak pour avoir un steak cuit ; etc. Comme pour la peinture (qui ne doit pas couler), comme pour la musique (il ne doit pas y avoir de fausses notes), comme pour la littérature (il ne doit pas y avoir de fautes d'orthographe, de grammaire, etc.), la composante technique est évidemment essentielle, et cela d'autant plus que notre vie est entre les mains de ceux qui nous nourrissent. 

(2) La composante artistique : je dis bien "artistique"... parce que n'est pas l'époque si lointaine où des individus bornés refusaient de donner à la cuisine, au moins pour celle de certains cuisiniers, le statut d'art, à égalité avec la peinture, la musique, la littérature, etc. Pour bien comprendre, ici, il faut observer que le "bon", c'est le beau à manger. Il n'y a pas de bon général, sauf à considérer que le sucré, le gras, le salé, sont appréciés par les enfants nouveaux-nés, tout comme des primates nouveaux-nés. De même que certains préfèrent les peintures de Jérome Bosch, et d'autres celles d'Hokusai, il y a ceux qui préfèrent le style de Pierre Gagnaire, et ceux qui préfèrent des cuisines plus "classiques", voire plus "populaires". Et, tout comme on distingue les peintres en bâtiment et les Rembrandt, on distingue des cuisines d'artisans, d'artisans d'art et d'artistes. Le steak grillé frites du midi, c'est (le plus souvent) de l'artisanat : il faut que ce soit "bon", mais on ne cherche pas à pleurer d'émotion. 

(3) Enfin, il y a une composante de lien social : le meilleur des plats, le mieux exécuté, ne vaut rien s'il nous est jeté à la figure. Cuisiner, c'est cuisiner pour quelqu'un... tout comme peindre, c'est faire une peinture pour qu'elle soit vue, et écrire, c'est écrire pour être lu (ne finassons pas, s'il vous plaît : je donne ici une explication succincte de dont j'ai fait tout un livre !). 

 

La chimie, maintenant 

 

La chimie, maintenant, puisque c'est surtout là que je suis en désaccord avec mon ami lecteur. Allons-y doucement, parce que, là, j'ai eu encore plus de difficultés à comprendre que pour la cuisine. 

Tout a commencé quand je me suis demandé ce qu'était au juste cette activité. Une technique ? Une technologie ? Une science ? 

On trouvera dans la revue L'Actualité chimique ma recension d'un excellent livre sur l'alchimie (D. Kahn), qui montre excellemment que l'alchimie est devenue la chimie avant Lavoisier, progressivement. 

Mais il s'agissait toujours d'une exploration de ce que l'on ignorait être des réorganisations d'atomes, des transformations moléculaires (je prends des précautions parce que, à côté des molécules, il y a les ions). 

Puis, entre la publication du premier et du dernier tome de l'Encyclopédie, les choses se sont clarifiées, et la "chimie" est clairement devenue une activité scientifique. Pas une technologie, pas une technique. 

D'ailleurs, à l'époque, on n'aurait pas parlé de chimie pour désigner l'industrie qui usurpe ce nom aujourd'hui. Non, la chimie est bien une science. Allons un pas plus avant : la chimie est une "science de la nature". Oui, car, parmi les "sciences", il y a des activités de différentes natures : l'histoire, la sociologie, la chimie, la physique, la biologie... Parfois, on a utilisé la terminologie "sciences exactes", mais on verra dans mon livre "Cours de gastronomie moléculaire N°1 : science, technologie, technique, quelles relations ?" pourquoi je récuse cette terminologie. 

Pour faire vite, disons ici que : 

1. l'objectif des chimie, physique, biologie... est de chercher les mécanismes des phénomènes 

2. à l'aide d'une méthode qui passe par : - identification d'un phénomène - caractérisation quantitative de ce dernier - réunion des données de mesure en "lois", c'est-à-dire en équations - production d'une "théorie" (on parle parfois de modèle) par réunion des lois et introduction de nouveaux concepts - recherche de conséquences testables de la théorie - tests expérimentaux de ces prévisions théoriques - et ainsi de suite, à l'infini, parce que les modèles réduits de la réalité ne peuvent aucunement prétendre à une description parfaite. 

Bref, les sciences que sont la chimie, la physique, la biologie, et qui étaient nommées jadis "philosophie naturelle" (relisons Michael Faraday, par exemple) sont plutôt des "sciences de la nature", terme bien plus juste que "sciences exactes". 

Lavoisier l'avait bien dit : pour perfectionner les sciences, perfectionnons les mots, et vice versa

Terminons rapidement par la réponse à la question "Le plexiglas, les colorants azoïques, le tergal ce n'est donc pas de la chimie ?". 

Avec ce qui précède, on comprend que non, les colorants azoïques ne sont pas "de la chimie". Ce sont des produits qui ont été découverts par les chimistes, et qui sont produits par une industrie des colorants. Certains, d'ailleurs, sont synthétisés, mais d'autres peuvent être extraits de plantes. Pour le plexiglas ou le tergal, ce sont sans doute des produits synthétisés qui n'existe pas naturellement, mais ils ne sont pas "de la chimie". 

On sera particulièrement attentif à la faute du partitif, que l'on explique souvent avec l'expression "le cortège présidentiel" : le cortège n'est présidentiel que s'il est lui-même le président ; sinon, c'est plus clair de parler du "cortège du président". Et cela est particulièrement important de bien veiller à cette faute quand on utilise le terme "chimique". Quand on dit "produit chimique", que dit-on au juste ? D'un produit découvert par la science qu'est la chimie ? D'un produit fabriqué par une industrie d'application de la science qu'est la chimie ? D'un composé particulier (ne pas confondre svp le terme "composé" avec celui de "molécule", comme je l'explique dans un article récemment paru : https://www.academie-agriculture.fr/publications/notes-academiques/la-rigueur-terminologique-pour-les-concepts-de-la-chimie-une-base) ? 

 

La cuisine n'est certainement pas de la chimie

En tout cas, ce qui est clair, c'est que l'activité de production d'aliments à partir d'ingrédients n'a rien à voir avec une activité d'exploration du monde moléculaire : dans le premier cas, on produit des aliments, tandis que l'on produit des connaissances dans le second. Soyons bien clairs ! L'ai-je été ?

Anéthole, estragole...

 

Voici une figure intéressante pour plein de raisons, mais elle parle notamment à qui sait voir la double barre qui figure en bas de la représentation moléculaire.

Cette molécule est celle de l'anéthole, un composé qui contribue à l'odeur d'anis. Il y a,  au centre de la molécule, un groupe que l'on dit aromatique, avec 6 atomes de carbone enchaînés en un cycle hexagonal, et c'est la possibilité de se lier à l'ADN, donc à avoir possiblement des effets cancérogènes (que nieront évidemment tous ceux qui vendent des huiles essentielles).  

Mais il y a aussi cette double barre évoquée plus haut, en un point très particulier de la molécule. Si elle était déplacée vers  l'extrémité inférieure, alors la molécule sera celle de l'estragole, ou para-allylamisole, le composé principal de l'huile essentielle d'estragon ou de basilic. L'estragole est plus toxique, mais cette question est mieux traitée que je ne le ferai dans cette page : https://www.canalacademies.com/emissions/en-colloque/lestragon-est-il-cancerigene

En tout cas, il est intéressant qu'une si faible différence, entre la molécule d'anéthole et la molécule d'estragole, conduise à une telle différence d'odeur.

Et voici une image qui parle à tous ceux qui s'intéressent à la physique : il est question d'osmose.

 

L'osmose, c'est un phénomène que l'on peut observer quand on creuse 3 trous dans une pomme de terre, que l'on met un grain de sel dans le premier trou, de l'eau pure dans le deuxième et rien dans le troisième trou. Après quelques dizaines de minutes, on voit que le sel est dissout  dans de l'eau qui est sortie de la pomme de terre tandis que le deuxième trou a été asséché ; le troisième trou est un témoin.

Ce phénomène résulte de la diffusion sélective des composés par ce que l'on nomme des membranes semi-perméables, qui laissent passer plus un composé qu'un autre.

Pour voir une telle membrane, on peut s'amuser à mettre un œuf dans du vinaigre : la coquille est attaquée par le vinaigre et l'œuf reste entouré d'une membrane. Si l'on ajoute alors de l'eau au vinaigre externe, alors on voit l'oeuf gonfler, parce que l'eau entre dans l'oeuf, tandis que le contenu de l'œuf ne sort pas dans l'eau externe.

Parfois on entend dire que l'osmose résulte du mouvement de l'eau dans une seule direction, vers le compartiment le plus concentré en soluté, mais en réalité, ce que montre cette image d'ailleurs, les molécules d'eau peuvent passer dans les deux sens et c'est simplement parce que d'autres molécules sont trop grosses pour traverser la membrane  semi-perméable que finalement le bilan s'établit de telle façon que les composés d'un côté semblent être dilués par l'eau qui arrive. C'est en réalité un bilan dynamique c'est-à-dire que l'eau rentre et sort sans cesse.

Pour des raisons que je n'explique pas ici, il est amusant de savoir qu'une loi approximative pour décrire l'osmose s'apparente à la loi que l'on applique pour les gaz. Il y a là de quoi lancer ceux qui étudie la physique sur des pistes passionnantes.

À propos de l'autonomie des étudiants.

 

Cette image ? Elle dit beaucoup de mon idée de ce qui est nommé l'enseignement et que je préfère appeler études.

Il s'agit de considérer le degré d'autonomie que le système d'enseignement (les professeurs, l'institution qui cadre les études) doit planifier quand on concocte un programme d'étude.

Classiquement, les enfants entrent à l'école primaire vers l'âge de 6 ans et, si le parcours d'études a été régulier, alors ils sont en deuxième année de master à l'âge de 23 ans.

Évidemment, les professeurs sont là pour aider les élèves ou étudiants  à grandir en connaissances, en compétences, en savoir vivre, en savoir être... et aussi en autonomie : quand les études sont terminées c'est le moment où l'on est nécessairement parfaitement autonome.

Ce qui ne signifie pas que l'on ne puisse plus apprendre encore, mais plutôt que l'on est capable de décider ce que l'on veut apprendre et apprendre par soi-même, sans professeur qui nous accompagne.

Mais nous sommes allés déjà trop vite et il faut commencer par le commencement :  l'entrée au cours préparatoire. Là,  les élèves apprennent et ils commencent à apprendre à apprendre.
Toutefois, comme ils ne savent pas encore apprendre, il faut les guider  : le degré d'autonomie est évidemment très faible.

Sauf dans des cas particuliers, comme celui du jeune Carl Friedrich Gauss, qui, tout enfant, calcula en quelques secondes la somme des nombres entiers de 1 à 100 par une démarche qu'il avait imaginé tout seul, et qui consistait à observer que 1 + 100 fait 101, comme 2 + 98, etc., de sorte que l'on pouvait trouve un raccourci pour calculer la somme,  au lieu de faire les sommes une à une.

Oui, il y a des enfants très autonomes et, précisément, une difficulté de l'enseignement consiste à les encourager sur cette voie dès le début.

Mais revenons au principal avant de nous perdre dans les cas particuliers.
Au début donc, il y a peu d'autonomie, et, en fin d'études, il doit y avoir beaucoup. Comment planifier cette évolution ?

Le schéma qui est montré ici l'envisage de façon simpliste certes, mais marquante : en abscisses, on représente l'âge des élèves et des étudiants, et, en ordonnées, on porte le degré d'autonomie qui part donc de 0 et doit arriver à 100 en pour cent  à la fin de la seconde année de master.

Certes le chemin le plus direct est la ligne droite, mais elle a elle a l'inconvénient qu'il y a deux moments brusques dans la vie de nos jeunes amis : un choc quand on commence les études officielles, et un choc quand on les termine.
Pensons à un conducteur qui veut arrêter sa voiture :  La conduite est désagréable si elle est heurtée.

D'autre part, si l'on voulait éviter le dernier choc en augmentant rapidement le degré d'autonomie, les choses seraient pires pour les jeunes enfants qui entrent à l'école, et cette autre solution n'est donc pas bonne. Tout comme l'autre solution, qui consiste à augenter lentement l'autonomie, et la faire augmenter très vite sur la fin des études.

Finalement il y a la courbe sigmoïde, en forme de s  : on augmente lentement l'autonomie, on prend du temps pour que les élèves et étudiants deviennent de plus en plus autonomies, et l'on termine avec des étudiants parfaitement autonomes, prêts pour leur vie professionnelle.

Pourquoi ne pas utiliser cette démarche ? En considérant que la proportion de travail encadré et de travail personnel doit être conforme à ce degré d'autonomie. Avec comme conséquence qu'il doit y avoir peu de travail personnel en début d'études, mais beaucoup en fin d'études :  là, très peu de travail encadré, de cours, de travaux dirigés...

J'observe que cela n'est pas ce qui est fait en France  ! Or  les étudiants qui reviennent de pays comme le Danemark, où la méthode est mieux mise en œuvre, jugent notre système parfaitement périmé Et ils ont raison ! Luttons pour le changer, mettons les étudiants au cœur du système d'études, face à leurs responsabilités d'étudiants, sans bourrer l'emploi du temps avec des cours pendant lesquels beaucoup d'étudiants s'ennuient, des cours inefficaces, des cours qui ne se satisfont que des professeurs à l'ego démesuré...
Balayons les mauvaises raisons que l'on nous donne et restons-en au sein principe qui était illustré ici.

Et puisque les professionnels sont jugés non pas sur les moyens mais sur les résultats, appliquons dès la fin des études ce principe d'évaluation qui donnera la responsabilité aux étudiants, lesquels sont déjà les citoyens,  qui ont le droit de vote et qui sont parfaitement majeurs.

Derrière cette image... il y a une cause importante de la déstabilisation des émulsions.

 

Une émulsion, c'est la dispersion d'un liquide dans un autre avec lequel il n'est pas miscible.

Par exemple, on obient une émulsion quand on disperse de l'huile dans de l'eau. Il faut de l'énergie pour diviser en gouttelettes le liquide qui est dispersé, et plus on donne d'énergie, plus les gouttes dispersées sont petites.

Mais on se trouve bien d'utiliser des composés tensioactifs, qui permettent d'abaisser l'attention de surface, c'est-à-dire de réduire l'énergie à donner pour obtenir des émulsions avec des tailles particulières de gouttes dispersées ; et ces composés stabilisent en outre (relativement) les émulsions, en tapissant la surface des gouttelettes et en prévenant (relativement) la coalescence des gouttelettes.

Dans la sauce mayonnaise, la phase continue est une solution aqueuse venue du jaune d'œuf et du vinaigre ; c'et dans cette "eau" que l'on disperse de l'huile sous la forme de gouttelettes trop petites pour qu'on puisse les voir à l'oeil nu : ces gouttelettes, en fin de travail à la fourchette, ont un diamètre compris entre un millième de millimètre et un dixième de millimètre ; au mixeur, les gouttelettes peuvent être plus petites.
En fin de confection de la sauce, la proportion d'huile peut atteindre 95 %.

Mais nous arrivons maintenant aux phénomènes qui conduisent à la déstabilisation des émulsions, puisque tel est le sujet de l'image ci-dessus.

Il y en a de plusieurs sortes,  tel le crémage, c'est-à-dire le fait que les gouttelettes d'huile ont tendance à monter, étant moins denses que l'eau, tandis que l'eau a tendance à drainer.

D'autres mécanismes sont à l'action et notamment celui qui est figuré par cette image et qui a pour nom déplétion-floculation.

Cette fois il s'agit de considérer qu'il peut y avoir également, dans la solution aqueuse, des composés dont les molécules sont par exemple comme de longues chaînes. Et ces polymères peuvent être assez gros (par rapport à la taille des gouttelettes) pour ne pas pouvoir trouver place entre des gouttes voisines.

Par exemple, dans les aliments, il y a des protéines, qui, selon les conditions d'acidité,  peuvent être plus moins plus ou moins dépliées, et avoir une longueur de plusieurs dizaines à centaines de liaisons covalentes (ces liaisons que l'on trouve par exemple entre  des atomes de carbone dans une molécule organique).

Imaginons donc que l'espace entre trois gouttelettes soit trop petit pour qu'un polymère vienne s'y placer.
Alors la concentration en polymère à cet endroit serait nulle :  rien de difficile jusque-là.
Mais à l'extérieur, dans le liquide, la concentration en polymère n'est pas nulle, de sorte que le phénomène d'osmose conduit non pas le polymère à entrer dans l'espace où il ne peut pas entrer, mais à l'eau quitter cet espace pour aller en quelque sorte diluer le polymère à l'extérieur.

Or quand l'eau quitte cet espace, les trois gouttelettes se rapprochent et finissent par coalescer.

Nous sommes bien d'accord que cette description est approximative, mais je renvoie au Handbook of molecular gastronomy pour ceux qui voudraient en savoir plus. En tout cas voilà l'idée derrière l'image qui représentait ici.