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.

La science ? Théorie et expérience : cela s'apprend.

Ce matin, alors que je recevais au laboratoire un étudiant venu faire des expérimentations, j'ai mieux compris l'étendue des explications à donner. 

En l'occurrence, j'avais imaginé produire des mousses en soufflant de l'air par la partie inférieure d'un liquide susceptible de mousser. Quand j'avais initialement expliqué à l'étudiant, j'avais compris qu'il voyait mal comment nous pourrions faire, et c'est à ce moment-là que j'ai compris que mon idée "évidente" était celle d'une colonne de chromatographie où l'on soufflerait de l'air par la base n'avait rien d'évident. 

Rien d'évident...  parce que mon jeune ami ne savait pas ce que c'est une colonne de chromatographie. Une colonne de chromatographie ? C'est une colonne en verre qui comporte à sa base un "fritté". Un fritté ? Il s'agit de particules de silice agglomérées pour faire comme un filtre solide. 

La colonne de chromatographie était le premier objet inconnu de mon ami et le fritté était le second. 

Comment souffler de l'air dans cette colonne ? Il me semblait évident que l'on utiliserait de l'air comprimé, mais j'ai bientôt compris que mon ami ne savait pas qu'il y avait des systèmes d'air comprimé mutualisés dans les laboratoires. Je lui ai donc montré cela (c'est un robinet qui arrive sur les paillasses), en ajoutant "évidemment" qu'il fallait régler le débit. 

Comment régler le débit ? Pas en ouvrant plus ou moins la vanne, mais en faisant passer cet air du circuit mutualisé vers un débitmètre, tel que nous en avons dans les placards. Je lui en ai trouvé un deux : il s'agit simplement de faire passer l'air dans un système qui fait monter plus ou moins une bille dans une échelle graduée, laquelle doit être calibrée. 

Comment brancher ces divers éléments ? Il me semblait "évident" que nous utiliserions des tuyaux en caoutchouc, mais comment notre jeune ami aurait-il su que nous avions de tels tuyaux de différents diamètres dans nos réserves ? 

Je lui ai donc trouvé ce qu'il fallait et j'ai fait les branchements. Restait à raccorder le tuyau de caoutchouc à la sortie mutualisée d'air comprimé. Pour cela il fallait un système vissable sur la sortie d'air. Mais ce système fuyait, et la solution était d'enrouler sur le raccord vissable un "ruban de Téflon". Un ruban de téflon ? Là encore, notre ami ignorait l'existence d'un tel objet, et nous lui avons montré ce dont il s'agissait. 

Finalement, le montage étant fait, j'ai expliqué qu'il fallait laver la colonne de chromatographie qui, sortant des réserves de verrerie, n'était pas d'une propreté parfaite, ce qui risque de fausser les mesures, les mousses étant particulièrement sensibles à la présence de certains composés qui souillent les équipements. 

Comment laver ? Là c'était plus facile, parce que j'avais un document tout fait ayant précisément ce titre. Mais en réalité, une bonne réflexion aurait suffi : un matériel est souillé parce que des composés sont à sa surface. Pour enlever les composés soluble dans l'eau, on utilisera de l'eau, mais pour enlever les composants l'eau ? On prendra "évidemment" un solvant organique. 

Bref,  on lavera d'abord  à grande eau froide, puis à l'eau chaude, pour éliminer  les composés solubles. "Évidemment" on terminera avec de l'eau distillée. Et on passera ensuite à l'acétone qui dissoudra les composés insolubles et on le fera trois fois parce que si l'on enlève 90 pour cent des souillures au premier lavage, il en restera 10 pour cent ;  mais le deuxième lavage enlèvera 90 pour cent de ces 10 pour cent, de sorte qu'il ne restera qu'un pour cent et l'on comprend pourquoi la troisième opération s'impose. 

Ayant lavé à l'acétone, on repassera à l'eau pour ne pas laisser de trace sur le verre et là encore, on aura intérêt à faire grande eau froide, eau chaude, eau froide et eau distillée. 

Le lavage de l'intérieur du fritté pose une question particulière parce qu'il ne s'agit pas de faire simplement un nettoyage de surface, mais un nettoyage profond. Et c'est là qu'on sera amené à pousser les liquides nettoyants à travers le fruité... à l'aide d'air comprimé, que l'on utilisera pour pousser les liquides lavant. 

Et c'est ainsi que, disposant d'une colonne bien propre, nous pourrons pousser de l'air avec un débit connu, faible ou fort. 

Surtout, j'y reviens, je vois qu'il n'y avait rien d'évident dans tout cela, et qu'il a fallu en quelque sorte bricoler : nos étudiants sont mieux formés à la théorie qu'au bricolage, et quand ils savent bricoler, ils n'imaginent pas toujours que la recherche scientifique puisse se fonder sur de telles bricolages. 

Bien sûr, on bricole mais avec rigueur :  par exemple, pour notre système, s'imposait absolument de le calibrer, de le tester, de voir la répétabilité du foisonnement, etc. 

La recherche scientifique est donc un jeu constant entre l'expérimentation et la théorie, je l'ai déjà dit souvent, c'est précisément cette vie simultanée dans deux mondes parallèles qui me fascine

Un nouveau livre pour ceux qui veulent apprendre à manipuler et/ou à calculer, avec jubilation

 
Permettez-moi d'annoncer la publication d'un nouveau livre intitulé : Calculating and Problem Solving Through Culinary Experimentation.

Comme le titre l'indique, il y a des expériences de cuisine, de physique et de chimie, et des calculs que l'on fait à partir de ces expériences.

Un exemple pour fixer les idées :  on part d'une question simple telle que  : quelle est l'épaisseur de la croûte d'un soufflet que l'on cuit pendant 45 minutes à la température de 180 degrés ?

A ce propos, le livre explique évidemment, d'abord, ce qu'est un soufflé,  proposant une recette que chacun peut exécuter facilement.

Mais l'objectif n'est pas de faire un livre de cuisine seulement :  cette recette (éprouvée !) qui est donnée conduit à une réflexion sur la pratique culinaire mise en œuvre, sur une analyse des gestes effectués...

Et cette analyse aboutit à une autre expérimentation plus scientifique celle-là.

J'ajoute que tous les chapitres sont très différents, que les expérimentations sont de divers ordres, adaptées aux questions qui sont toujours posées en introduction.

D'ailleurs, pour ces questions il y en a d'étranges telle que  : quelle serait la longueur d'une fourchette qu'il faudrait utiliser pour manger avec le diable ?
Cette question précise est intéressante ,parce qu'elle fait comprendre qu'il y a un peu d'humour dans tout cela, et surtout, que nous sommes invités à résoudre des problèmes plutôt qu'à faire des exercices.

Les expérimentations étant faites, on en vient alors aux calculs, parce qu'ils sont simples et amusants. Oui, j'insiste : simples et amusants. Le livre veut notamment montrer aux étudiants que cela est très simple à condition d'avoir une bonne méthode. Il y a donc toute une partie de méthodologie dans ce livre.

Mais je crains que mes amis ne s'effraient du mot "méthodologie" qui a beaucoup trop de syllabes, alors que ce qui est discuté et tout à fait concret, applicable, pratique quotidiennement...

Oui, il s'agit de montrer qu'avec un bagage scientifique réduit, on peut calculer beaucoup, et même calculer en s'amusant.

Car derrière tout cela, il y a la volonté de montrer que les études, et notamment les études de chimie et physique, sont jubilatoires, amusantes, intrigantes, passionnantes...

Ai-je réussi ? Je ne le sais pas mais en tout cas j'ai fait de mon mieux, et je peux témoigner que nombre de jeunes amis venus en stage au laboratoire on joué depuis des décennies avec ces questions et leurs réponses. Un livre s'imposait.