A propos de science et de travail de l'ingénieur

Un ami ingénieur m'écrit :

Je note effectivement cette distinction entre sciences et technologies [je lui avait signalé qu'il confondait science et technologie]. La science est un socle de connaissances sur laquelle se base et se développe la technologie (qui en est plus une application), car la science veille à comprendre comment se produisent les faits, à connaître les mécanismes qui y sont sous-jacents, des mécanismes d'ailleurs chiffrables /modélisables. Lorsque ces mécanismes sont connus, ils permettent de contrôler, d'anticiper les mécanismes, donc d'être appliqués en technologies et notamment en procédés.
Même si certains (rares) laboratoires privés prennent le temps et le risque de faire de la recherche dite théorique [personnellement, je ne suis pas pour confondre science et théorie : les deux mots ont des sens différents], je vous rejoint dans le sens où le secteur industriel est essentiellement orienté vers la technologie [je le dirais différemment : le monde industriel, qui est un monde technique, a des besoins technologiques, afin de rénover les techniques et de produire de l'innovation], et il fait justement appel aux académiques [je le dirais différemment : aux scientifiques] pour au moins se remettre au niveau de l'état de l'art [non, pas se remettre au niveau de l'art, mais valoriser les productions scientifiques les plus récentes], et au mieux se nourrir de nouvelles connaissances qu'ils retranscrira en nouvelles technologies ou conduites de procédés.
Aussi, malgré cette distinction entre science et technologie, on dit bien que le métier d'ingénieur est un métier scientifique [là, je tique... et c'est ma réponse plus détaillée, que je donne plus loin]. N'est-ce pas parce qu'on attend des ingénieurs qu'ils adoptent une démarche scientifique [non, les ingénieurs n'auront jamais de "démarche scientifique" ; voir plus loin], qui est alors utile quel que soit le métier du futur diplômé d'une école comme AgroParisTech ? C'est une évidence absolue pour les scientifique chercheur qui incrémentent la connaissance humaine. C'est aussi important pour les métiers plus technologiques car il me semble toujours bénéfique de savoir quantifer une donnée ou un risque, de bien faire les choses pour acquérir des données fiables et honnêtes, de savoir douter des postulats pour être critique et adopter une vue d'ensemble ou une vision différente (qui peut justement nourrir l'innovation comme vous le démontrez par vos applications régulières)... etc.

Ma réponse comporte donc ceci : 
 
Tout me va assez bien dans votre raisonnement...  jusqu'au "on dit que le métier d'ingénieur est un métier scientifique".. et c'est bien là que ça pèche  : non, le métier d'ingénieur n'a rien à voir avec la science. Il utilise les résultats de la science, et les ingénieurs doivent en conséquence être formés à les chercher, les comprendre, les transférer. Plus de la coordination, ou de la maîtrise d'oeuvre, comme vous voudrez.
D'ailleurs, c'est sur ce bon principe que nous avons organisé notre master IPP Physico-chimie pour la formulation, à AgroParisTech.

Et non, on n'attend certainement pas que les ingénieurs aient une démarche scientifique : je vous joins la démarche scientifique en pj [ici, la figure]. En revanche, on veut certainement que les ingénieurs soient rationnels et rigoureux, ce qui est une autre affaire. Oui, les ingénieurs doivent savoir quantifier et calculer, mais c'est autre chose que les sciences de la nature. Oui on veut que les ingénieurs disposent de données fiables et honnêtes, qu'ils aient un esprit critique, mais c'est autre chose que la recherche scientifique. Oui, on veut que les ingénieurs sachent remettre en question des techniques périmées, mais c'est autre chose que de faire de la science.

Des cours "stimulants" ?

Je reçois de jeunes collègues (cela signifie "étudiants"), cette phrase terrible :

La quasi-totalité des étudiants en grandes écoles se plaignent régulièrement des cours. Le discours général est que les cours sont bien souvent peu stimulants intellectuellement et peu intéressants et que le gain de connaissances ou de savoirs faire après un amphi ou un module n’est que peu significatif. 
Il y a bien souvent une impression de frustration (« tout ça pour ça ») par rapport aux cours de prépa qui, bien qu’ayant un format ne pouvant être adopté en école (sollicitation intense, très théorique et scolaire), avaient le mérite d’être très stimulants intellectuellement.


Voilà, c'est dit. Dit par certains, et peut-être pas par tous, car certains qui ont eu du mal lors de leurs études de classes préparatoires seront peut-être heureux de reprendre les choses calmement. En tout cas, oui, pour quelqu'un qui a maîtrisé les sujets des classes préparatoires, replonger à l'identique est lancinant.
Et  il est vrai que le changement, des classes préparatoires aux écoles d'ingénieur, est parfois mal perçu. Il pose la question suivante : comment organiser les études quand est passée l'admission dans une école, que les jeunes collègues maîtrisent les outils mathématiques, physiques, chimiques ?
En réalité la somme des connaissances et des compétences à acquérir est considérable, surtout si l'on accepte ma métaphore de la montagne du savoir scientifique, que voici.
A la Renaissance, des Bacon et Galilée ont "inventé" la science moderne, déposé une première couche de connaissances. Puis, au siècle suivant, d'autres ont augmenté ce monticule, et ainsi de suite jusqu'à la montagne que nous avons aujourd'hui. Les étudiants partent de la base, et le rôle des études est de les conduire au sommet, soit parce qu'ils iront augmenter eux-mêmes la montagne, soit parce qu'ils sauront quel est le savoir moderne qu'il faut transférer, s'il sont technologues.
En classes préparatoires aux écoles d'ingénieurs, on n'est certainement pas au sommet ! De sorte qu'il y a de la marge pour que les études invitent les étudiants à dépasser les connaissances des classes préparatoires.
Et le mot "invitent" est tout, ici : des étudiants qui restent à des connaissances des classes préparatoires sont des étudiants qui ne font pas leur travail, lequel consiste à étudier pour dépasser ce niveau, précisément. Et les professeurs n'ont pas pour mission de redire ce qui a été dit en classes préparatoires, mais d'indiquer aux étudiants ce qu'ils peuvent étudier. Au fond, ils devraient presque se limiter à indiquer le sommet, en disant aux étudiants : allez-y, étudiez dans cette direction !

Reste à analyser la citation phrase à phrase : 
 
1.  Se plaindre ? Seuls les petits esprits se plaignent : des esprits positifs avancent, positivement.
2. Qu'est-ce qu'un cours intellectuellement stimulant ? C'est sans doute un moment où le professeur partage des questions, des émerveillements, et sans doute pas une n-ième explication de notions qui se trouvent explicitées ailleurs, dans des détails que le cours, avec sa durée limitée, ne peut certainement pas traiter. Je pense que pour une heure de cours, il devrait y avoir plusieurs heures de travail personnel.
3. Peu de connaissances supplémentaires après un amphi ? C'est bien évident, d'après ce que j'ai dit plus haut : le cours n'a pas cette fonction, et il ne remplacera jamais le travail des étudiants.

Chers collègues, allons-y, étudions : travaillons, prenons de la peine, c'est le fonds qui manque le moins.

A quoi bon vouloir connaître les résultats des sciences ?

A quoi bon vouloir connaître, et simplement connaître, les résultats des sciences ?  Ici je propose d'assimiler les "sciences" à la recherche scientifique, et  je limite mon propos aux sciences de la nature.

Au début, donc, il y a la recherche scientifique qui est une activité dont j'ai dit souvent qu'elle affine notre description du monde en même temps qu'elle l'augmente. Sa méthode consiste notamment à considérer que  les théories scientifiques sont toujours insuffisantes, et que c'est l'amélioration de ces théories qui constitue véritablement l'activité scientifique.
Cette hypothèse est fondatrice : elle détermine le travail scientifique que l'on fait au quotidien. Oui, toute les théories scientifiques sont insuffisantes, et la réfutabilité consiste précisément à tester les théories en vue de les améliorer.
Mais si les théorie sont insuffisantes, quelle sagesse y aurait-il à vouloir les connaître ? Bien sûr, insuffisant ne signifie pas faux, et l'on peut vouloir connaître les mécanismes des phénomènes au premier ordre, au deuxième ordre, mais à quoi bon ?


 Pour les études supérieures

Pour les études supérieures, en "filières scientifiques", on fera la différence entre les écoles d'ingénieurs et les universités. Pour les écoles d'ingénieur, la question me semble réglée : l'ingénieur, qui s'apparente de ce point de vue au technologue, ne produit pas de science, mais doit connaître cette dernière pour en faire l'application.
Pour les universités, en revanche, la question est plus difficile, depuis que les universités, notamment avec les mastères, sont entrés sur le champ technologique, au moment même où la "vulgarisation scientifique" s'emparaît d'un de ses "créneaux" : passé le temps où le public bordelais fréquentait les amphithéâtres de Pierre Duhem, à  l'université de Bordeaux (je prends l'exemple de Pierre Duhem parce que l'homme est insuffisamment connu, mais j'aurais pu dire la même chose de tout un professeur de l'université ou du Collège de France).
Bref,  les temps ont changé, et les missions de l'université ont changé : aux connaissances se sont ajoutées des compétences. De sorte que, à l'université, les résultats de la science n'ont pas à être considérés pour eux-mêmes, mais en vue de leur utilisation, comme dans les écoles d'ingénieur... où les étudiants de l'université vont souvent faire leur mastère (quand ils sont acceptés). De sorte qu’apprendre les sciences à l’université revient plutôt à apprendre les sciences en vue d'applications technologiques ou  pédagogiques. Et la recherche des applications s'impose comme une mission de l’université.
Bien sûr, c'est (aussi) à l'université que l'on peut apprendre les sciences en vue de la recherche scientifique:  là s'impose un travail particulier qui ne s'arrête pas à  l'apprentissage des résultats des sciences, mais doit se prolonger par l'apprentissage des méthodes scientifiques, en termes de connaissances comme de compétences.
Dans tous les cas, pour ce qui est des études supérieures, il me paraît essentiel de ne jamais oublier de dire aux jeunes collègues (j'utilise cette expression pour dénommer les étudiants) que le savoir qu'ils se prérarent à obtenir est essentiellement périssable, révisable, améliorable, et que le mouvement d'apprentissage est intrinsèquement permanent, pour ce qui concerne les sciences.




Et pour la vulgarisation scientifique

 Cette réflexion vaut pour la vulgarisation scientifique, et cela devrait d'ailleurs être un moteur pour elle, qui est partagée entre la nécessité de présenter chaque nouveau résultat et la crainte de se redire.  Chaque découverte doit être l'occasion de montrer combien une parution périodique s'impose : pour chaque thème, il y a bien sûr un état des lieux précédents à faire, mais surtout, il faut montrer le progrès qui motive l'article.

"Rien de spécial" ? Cela n'est pas admissible.

 Amusant d'entendre un ami me répondre "rien de spécial" quand je lui demande ce qu'il a fait depuis la dernière fois que nous nous sommes vus.
Pour ce qui me concerne, une telle réponse serait impossible à donner, car j'ai décidé de m'efforcer de faire de chaque seconde un moment inoubliable. J'ai compris, en effet, que c'était moi qui devait mettre de l'intelligence dans ce que je faisais, mettre de l'intérêt, de la passion, de l'enthousiasme. Et j'ai également décidé que  je devais partager cet enthousiasme avec tous mon entourage.

Un calcul un peu simple ? Il y a alors moyen d'y réfléchir méthodologiquement, de s'interroger sur l'objectif, la signification, bref de faire un exercice spirituel à son propos.
Un geste expérimental ? Même le simple fait de poser un récipient sur la paillasse de laboratoire peut devenir merveilleux si l'on se donne pour objectif de n'entendre aucun bruit, par exemple (je vous invite à essayer).
Evidemment, pour une séquence expérimentale plus compliquée, alors il y a des possibilités de s'amuser encore plus sans aucunement se forcer.
Un texte à écrire ? Alors, il s'agit d'y mettre du pétillant, de l'intelligence,  mais également de soigner la grammaire et l'orthographe, sans oublier la rhétorique qui fera en réalité que le texte pourra toucher chacun.
De la cuisine ? Cela n'est pas mon métier, mais si l'on sait qu'il y a trois composantes, technique, artistique et sociale, alors il y aura lieu de ne pas suivre une recette, telle une machine, mais à soigner chacun des trois aspects du plat,  l'aspect social étant sans doute le plus important.
Marcher dans la rue ? Il y a la possibilité de réfléchir et de suivre l'exemple de Henri Poincaré, mathématicien extraordinaire qui écrivait jusqu'à un article de recherche par jour en ayant fait une promenade, puis s'attablant pour rédiger le texte correspondant

Au fond, il y a le monde qui nous est donné et le monde que nous créons. Oui, le monde qui nous est donné semble sans intérêt :  toutes les mers sont des mers, toutes les rivières sont des rivières, toutes les montagnes sont des montagnes, toutes les villes sont des villes... Mais ce monde est un monde animal,  et je préfère de loin le monde que nous créons,  y mettant quelque chose de la culture. Ainsi, il y a toujours quelque chose de spécial, ou, plus exactement, il n'y a jamais "rien de spécial".
Pendant longtemps, j'ai pris le texte Nadja comme un exemple pour soutenir cette idée, mais comme dit dans un autre billet, j'ai finalement compris que mon envie que ce texte soit tel que je le décrivais à mes amis ne correspondait pas à la réalité. Si j'invite mes amis à lire Nadja (et je n'aime pas parfaitement son auteur), c'est pour d'autres raisons que faire que chaque seconde de notre existence soit spéciale, extraordinaire, merveilleuse.

La recherche de lois synthétiques ? Faisons simple, avant de faire compliqué

Pour la physique classique, la première des lois est la proportionnalité, ce qui se fonde sur l'idée de base du calcul différentiel et intégral, lequel repose lui-même sur la continuité des phénomènes. Dans une variation d'un paramètre, si l'on suppose la continuité, un petit intervalle fait apparaître des variations quasi linéaires.
On m'objectera que les fractales montrent que cette idée n'est pas juste, mais je propose que l'on s'intéresse d'abord au gros avant de s'intéresser aux détails. Au premier ordre, la courbe compliquée trouvée par Klaus von Klintzing pour l'effet Hall quantique s'approche d'une droite, celle qui avait été identifiée par Georg Ohm. Au premier ordre, la force est proportionnelle à la masse et à l'accélération. Au premier ordre, le poids est proportionnel à masse. Au premier ordre...
Evidemment on sera bien avisé de dépasser un jour ce premier ordre et de douter de la proportionnalité, mais ce sera un jour seulement, quand le premier ordre aura été fait. Et c'est donc une bonne pratique que de ne pas plonger au deuxième ordre avant d'avoir résolu le premier ordre, de ne pas plonger au troisième ordre avant d'avoir résolu le deuxième, etc.

La question de la stratégie scientifique

Comment choisir les phénomènes que l'on veut explorer, sous-entendu parce qu'ils sont prometteurs de découvertes ?
La question est difficile, et le recours à l'histoire des sciences est utile. Par exemple, récemment, il y a eu ces prix Nobel donnés à la découverte du graphène ou des fullérènes. Dans les deux cas, il a fallu des moyens d'observation nouveaux pour voir des objets qui étaient sous nos yeux. Sous nos yeux, mais pas observables avec les outils d'observation anciens. On conclut que la mise au point d'objets qui s'apparentent aux microscope est utile pour la découverte scientifique.
Un autre cas est celui des formalismes, et, là, il s'agit plutôt d'abstraire et de généraliser, comme disaient les logiciens. Sur le cas de la chimie supramoléculaire ou des dynamères, où Jean-Marie Lehn a excellé, je crois que l'on peut décrire le mécanisme du travail par : considérer tout résultats expérimental, tout fait expérimental, tout fait de calcul, comme des cas particuliers dont il faut inventer des cas généraux.
Dans ce mouvement, on décrit un objet par un cadre général, une théorie, et le fait qu'un formalisme soit comme une machine à calculer qui permet à celui qui tient la manivelle de produire des formules nouvelles, qui correspondront ou non à des objets. Si l'on tombe sur des objets connus, alors on aura décrit ces dernier et trouvé des relations. Si l'on tombe sur des objets inconnus, on les cherchera, et parce qu'on les aura vus par avance, on les découvrira.  C'est en quelque sorte le mouvement qui porta Dmitri Mendeleiev vers de nouveaux éléments.
Il existe un troisième cas, à savoir affiner les analyses des phénomènes pour voir en quoi ils échappent aux descriptions théoriques, et ce troisième cas se rapproche du premier. Par exemple, l'emploi des méthodes de dynamique moléculaire pour le calcul de la capacité calorifique de l'eau ne trouve la valeur expérimentale qu'à 25 % près. C'est la preuve qu'il y a à travailler pour réformer cette technique qui reste insatisfaisante.

Savoir lire, savoir relire

On dit que savoir lire, c'est savoir relire. Au delà de la formule, il y a sans doute cette idée d'Héraclite selon laquelle on ne se baigne pas deux fois dans le même fleuve, puisque l'eau coule et que le fleuve n'est donc jamais le même. L'être humain aussi évolue, change, se transforme, et je ne suis pas celui que j'étais hier, pas plus que celui que je serai demain.
Il y a sans doute là aussi l'idée du bateau de Thésée, ce héros athénien qui aurait vaincu le Minotaure et dont le bateau fut conservé par sa cité, après son retour : avec les ans, les planches pourrissaient, de sorte qu'on était conduit à les remplacer. Une, puis deux, puis trois, et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les planches aient été finalement remplacées. Le bateau était-il encore celui de Thésée ?

Pour en revenir à la lecture, il est vrai que, au moins pour les écrivains qui nous ont préparé le plus de surprises, et en rappelant  que la beauté est dans l’œil de celui qui regarde, nous ne lisons pas la même chose quand nous lisons plusieurs fois. Tout cela n'est pas neuf, mais je voulais l'évoquer en vue de préparer une série amusante de billets, où j'explorerai mes propres billets passés.
Quel intérêt ? De même que l'on voit mieux la paille dans l'oeil du voisin que la poutre dans son propre œil, on y gagne souvent à laisser reposer les textes que l'on écrit, car on découvre alors plus facilement les erreurs, les fautes… Reprendre d'anciens billets, c'est la possibilité de mieux dépister les endroits où notre pensée était fragile. Rétrospectivement, je vois avoir fait tant d'erreurs intellectuelles, que je suis convaincu que le réexamen des billets du passé conduira à des améliorations.


Par exemple, pour la « chimie ». 

Naguère, je clamais « vive la chimie ! » à la fin de toutes mes correspondances, de mes articles. Puis, quand je découvris cette différence essentielle entre la science, la technologie et la technique, il m'est apparu que le mot « chimie » ne pouvait pas légitimement désigner les trois activités à la fois. La chimie est-elle alors une science ? Une technologie ? Une technique ?
J'avais d'abord consulté des « autorités », et j'avais conclu qu'il était préférable de réserver le mot « chimie » à une activité scientifique qui se serait lentement dégagée de la technique. Mais, je ne sais comment cela s'est produit, j'en suis ensuite venu à penser que la chimie aurait été   une activité de préparation de composés nouveaux. Or une préparation de composés nouveaux, c'est une activité technique.

Un mot, d'ailleurs, pour combattre une idée fausse soutenue par des collègues, qui disent que tout est chimie, puisque des réactions entre molécules ont lieu dans notre organisme quand nous marchons, respirons, etc. Bien sûr, des transformations moléculaires ont lieu, mais on ne fait pas une activité technique ou scientifique pour autant, on n'est pas chimiste pour autant ! Que la chimie soit une activité scientifique ou une activité technique, il faut que nous soyons engagés dans cette activité pour qu'elle reçoive le nom de chimie.
D'autre part, on peut faire cette activité de préparations de composés nouveaux quand on est lancé dans des travaux technologiques, ou aussi quand on fait des travaux scientifiques. Mais le fait de faire des transformations moléculaires n'est qu'un détail, un moyen, et non pas une fin, vis-à-vis de l'activité scientifique où l'on est engagé. Or tout est là : l'objectif. Oui,  il faut largement dire à nos collègues qu'une activité est définie par un objectif et un chemin qui y mène !

Bref  j'avais cru comprendre que ce « vive la chimie »  était indu, et que c'était seulement mon attachement enfantin à cette idée qui me l'avait initialement fait clamer. Car  il est vrai que j'ai été ébloui dès l'âge de six ans par cette possibilité de transformer la matière, de produire des composés nouveaux à partir de réactifs, par cette science de la nature, que je ne distinguais d'ailleurs que peu de la physique. Je ne renie pas cet éblouissement, et, mieux, je le chéris aujourd'hui, car il fut un moteur merveilleux vers la voie… des sciences de la nature. D’ailleurs, enfant, je ne faisais guère de différence entre la préparation d'eau de chaux ou les phénomènes de croissance des plantes, ou l'électrolyse… Tout était bon à expérimentation. A cela s'ajoutait une fascination pour les mathématiques, avec des amours d'enfant, comme celui que je portais au théorème de Guldin. Bref, il y avait un chemin vers les sciences, et c'est la raison pour laquelle mon coeur se déchira quand je devins incapable  de clamer « vive la chimie !».

Cela étant, il est vrai que ce « vive » est  étrange : la chimie vivra sans qu'on ait tellement besoin de l'encourager, de souhaiter sa survivance. En réalité, j'aurais eu mieux raison de clamer plutôt « Que la chimie est belle ! ».  Mais ce qui précède m'avait fait conclure que ce n'était  pas la chimie qui était en cause, mais les sciences de la chimie.

Et j'ai donc hésité sur les dénominations de cette science : science de la chimie, science chimique, sciences pour la chimie, physique chimique... jusqu'à ce que, finalement, j'en vienne à revenir à mon idée initiale de la chimie : mes explorations historiques m'ont fait comprendre que la chimie est effectivement une science de la nature, qui utilise des moyens techniques variés pour se développer, sans se confondre avec la technique, ni avec la technologie. C'est l'usage du mot "chimique" qui est souvent fautif, par exemple dans "industrie chimique", où il est indu : une industrie n'est pas une science, puisque c'est une technique éventuellement assortie d'une technologie.
Oui, je peux aujourd'hui clamer "Vive la chimie",  et je peux, en tout état de cause, vouloir partager mon enthousiasme pour cette belle science.


Considérant la question comme résolue (la chimie est une science de la nature), interrogeons-nous sur l'intérêt de clamer que cette science est belle.
Selon le beau principe selon lequel l'enthousiasme est une maladie qui se gagne, discuté dans un autre billet, les déclamations sont une façon de propager l’enthousiasme, de reconnaître la beauté d'un objet (que la chimie est belle !),  une façon de contribuer à faire partager un enthousiasme, et plus généralement un goût pour la vie. Il y a là quelque chose de très positif, ce que j'aime fondamentalement, et des amis ont beau me dire que peu importe l'objet exact de mon enthousiasme, je crois quand même qu'il est préférable de désigner précisément le champ vers lequel j'invite mes amis les plus jeunes à se diriger.


On le voit avec cet exemple : l'examen des idées que nous avions, s'il est suffisamment critique, est un moyen de préciser des pensées, de les affiner, de les améliorer… A vrai dire, il s'agit peu de communication, comme la discussion sur l'enthousiasme pourrait le faire penser, mais d'abord de la possibilité, de l'assurance de penser correctement. Il en va de des activités que nous avons, notre production, et voilà pourquoi je me réjouis à la possibilité de discuter de façon critique des billets que j'ai produits préalablement.