Pour une belle histoire des sciences

L'histoire des sciences (de la nature), ce n'est pas seulement un discours qui berce les enfants. Pour ce qui me concerne, je lui demande bien plus et, notamment, je lui demande de bien me faire comprendre le mécanisme de l'avancée des sciences (de la nature, j'insiste).

J'écris cela, car il y a une histoire des sciences qui enchaîne les dates assorties de phrases très plates, du style "il a découvert...". Cela n'a guère d'intérêt.

Il y a une histoire des sciences qui fait des relations entre les dates importantes et des événements du monde environnant, et cela m'intéresse assez peu,  à nouveau, parce que ce n'est pas le monde environnant qui pourra me faire comprendre les mécanismes de la découverte scientifique.

Il y a une histoire des sciences qui veut à toute force replacer le scientifique dans un groupe social, et sauf exception, cela ne m'intéresse pas non plus car je sais combien les très bons scientifiques sont précisément peu insérés dans les groupes sociaux.
L'un des meilleurs exemples est celui de Michael Faraday qui avait, parmi ses six ses règles de vie, d'entretenir des collaborations... mais qui, en réalité, travaillait seul , isolément, solitairement, avec pour unique compagnie un garçon de laboratoire avec lequel il me parlait guère.

Il y a donc de nombreuses histoires des sciences qui me laissent finalement aussi bête que je le suis, et ces histoires là ne m'intéressent  pas.

Moi, ce que je demande à l'histoire des sciences, c'est de dépasser la superficialité de ceux qui n'ont pas compris (je parle de certains historiens), de bien m'expliquer les immenses difficultés qui ont été vaincues, au prix de trésors d'intelligence, de soin, de travail, de sérendipité...
Au fond, j'aime une certaine d'histoire des sciences morales qui fait état du travail avant toute chose, et non pas de dons divin que l'on a ou que l'on n'a pas.

Là, par exemple, je sors de la lecture d'un texte d'histoire de la chimie où sont évoquées des recherches de chimie organique sans qu'aucune molécule ne soit dessinée, sans qu'aucun mécanisme ne soit donné. L'auteur se limite à enfiler des découvertes, dans un texte aussi long que le scientifique fut prolifique, et en recopiant de l'histoire des sciences "de surface", plate.
Ce texte est dénué d'intelligence, il manque de charme, il manque d'enthousiasme, mais il manque surtout d'une bonne compréhension du sujet scientifique décrit. Non pas dans la superficialité du sujet, mais dans sa profondeur.

Bref, il manque du travail, de la part des auteurs, et leur texte n'est "merveilleux"... que parce  qu'il me fait comprendre ce que ne doit pas être l'histoire des sciences, et, aussi, a contrario, ce que peut être une bonne "review", une synthèse : autre chose qu'une énumération !

Décidément, l'intelligence, c'est peut-être du travail, avant tout !

Je salue le Robert...

... qui a changé les définitions erronnées qui étaient données. Maintenant, on trouve : 

 

© 2021 Dictionnaires Le Robert - Le Grand Robert de la langue française

◆  (1992, H. This). Sc. Gastronomie moléculaire, science qui étudie les mécanismes chimiques à l'œuvre lors de l'activité culinaire traditionnelle permettant d'en comprendre les résultats et d'en améliorer les techniques. —  Cour. Cuisine moléculaire, pratique culinaire fondée sur les découvertes et les connaissances de la gastronomie moléculaire. Glaces à l'azote, perles d'alginates sont des préparations de la cuisine moléculaire.

 

© 2021 Dictionnaires Le Robert - Le Petit Robert de la langue française

◆  Cuisine moléculaire, inspirée des travaux de la gastronomie moléculaire, qui étudie les phénomènes physicochimiques qui surviennent lors des transformations culinaires et propose de nouvelles pratiques.
 

Le gros avant le détail !

Quand il est question d'analyse chimique, il y a deux idées essentielles à bien appliquer en priorité.

D'une part, il ne faut surtout pas regarder d'abord l'écorce de l'arbre  sur laquelle on a le nez, sans quoi on ne voit pas que l'on est devant une forêt.
 

Deuxièmement, il ne faut pas oublier, pour commencer, qu'une feuille de papier rectangulaire à laquelle on a arraché un petit coin est d'abord rectangulaire.

 

Les erreurs qui résultent de l'oubli de ces deux règles s'observent constamment, et notamment dès que des comparaisons de valeurs sont en jeu. Et cela se retrouve en relation avec des questions diverses, telles que les calculs d'incertitudes, les affichages de résultats...

Par exemple, supposons que l'on ait obtenu des mesuré une grandeur (concentrations, masse, etc.)  et obtenu des résultats 1251, 1253, 1249.
J'insiste un peu : il se peut que ces valeurs aient été obtenues après un long processus de préparation d'expérience, de préparation d'échantillons, d'analyse... On est souvent ahuri des détails indispensables à un travail soigneux, et les données s'accumulent en grand nombre. On a le nez sur ces mille détails.

Et c'est là, souvent, que l'on trébuche, notamment parce que les outils que l'on utilise ne font pas toujours les choses aussi intelligemment que l'on voudrait.
Par exemple, si l'on affiche sans précautions les trois valeurs précédentes, on obtient :
with(plots);
with(plottools);
pointplot({[1, 1251], [2, 1253], [3, 1249]});

Ici, les points n'apparaissent pas, mais il n'est pas difficile de les grossir :
pointplot({[1, 1251], [2, 1253], [3, 1249]}, symbol = cross, symbolsize = 50, color = blue);

Et c'est là que l'on est trompé : sur cette représentation, les trois mesures sont très différentes ! Mais nous avons le nez sur l'écorce de l'arbre, et nous avons oublié le premier précepte, à savoir qu'il faut regarder la forêt avant l'écorce, ce que l'on dit en alsacien s'Dicka vor dKleinigkeit. En l'occurrence, le logiciel a recadré automatiquement autour des données, au lieu de donner une vision globale. Demandons-lui (gentiment, c'est-à-dire en utilisant son langage) de faire l'affichage complet :
pointplot({[1, 1251], [2, 1253], [3, 1249]}, view = [0 .. 5, 0 .. 1500], color = blue, symbol = soliddiamond, symbolsize = 40);

Cette fois, on voit bien mieux que les différences sont quand même très faibles !

Mais à ce "très faibles", il y a lieu de s'alerter un peu, parce que nous avons empilé un adjectif sur un adverbe, et les sciences de la nature refusent cet usage : nous devons dire combien... et cette règle de bonne pratique est bienvenue, parce que, quand on compare des valeurs, il y a lieu de prendre en compte leurs incertitudes. Or ici, la taille des symboles utilisés pour la représentation est arbitraire. Il faut donc faire des répétitions, calculer des écarts-types, ou utiliser les incertitudes des instruments de mesure.
Et, dans le cas considéré, si l'incertitude est de 1 %, par exemple, alors les différences ne sont pas significatives (OK, il faudrait dire cela mieux, d'un point de vue statistique) !

Cela, c'est pour la première idée... mais on voit que la seconde idée va dans le même sens : le gros avant le détail.

A propos d'explications : expliquer et comprendre

J'avais remis à plus tard la question des relations entre expliquer et comprendre, mais je vois que le moment est venu d'y toucher.

Pour ce qui me concerne en tout cas, personnellement, je vois que j'explique plus pour moi-même que pour les autres. Cependant les objectifs sont identiques parce que, quand j'explique aux autres (donc pour moi), je m'efforce de me surveiller et de m'assurer que je comprends tout au niveau élémentaire ; je dévide les pelotes de connaissance jusqu'à ce que je sois parfaitement assuré des notions qui composent l'idée que je cherche à expliciter ou à présenter, et, évidement, cela revient à donner à mes interlocuteurs tous les éléments de l'explication.

De sorte que je ne suis pas toujours capable d'expliquer bien du premier coup, mais que, ayant fait rapidement le chemin descendant (intérieurement), je peux le refaire en remontant, et donner des explications que j'espère bonnes.

Je suis fait ainsi : il me faut des bases solides, pour moi-même, et c'est cette exploration renouvelée que j'aime... ce qui tombe bien, car je sais les autres aussi, pour comprendre, ont besoin de bases solides, de petits pas en direction de l'objectif qu'est la compréhension des objets expliqués.

Je vois aussi que cette méthode m'évite l'ennui des répétitions d'explications, que ce soit aux étudiants ou dans les conférences, car elle m'impose - ou me permet ? - d'être vigilant : de mon point de vue personnel, qui change sans cesse en raison du chemin que je fais en travaillant sans cesse, la répétition n'existe pas : chaque fois, j'ai de nouveaux angles pour bien surveiller tous les mots, toutes les phrases, toutes les idées, traquer les imprécisions.

Se pose, dans ce mouvement, la question des parenthèses emboîtées,  qui risque de faire chuter certains : pour expliquer une notion, il faut en expliquer une autre, qui conduit à une troisième, etc.
C'est la raison pour laquelle je suis souvent conduit à  discuter explicitement, en préalable, cette question des parenthèses, à rejeter certaines explications pour plus tard (refermer certaines parenthèses), mais en conservant le fil d'un dialogue qui peut durer beaucoup.

Et n'est-ce pas cela que "professer" :  élaborer un discours qui sera ensuite délivré, par morceaux ?

Bien sûr, finalement, il y a beaucoup d'informations nouvelles pour nos amis qui en ont besoin, mais ils ne viendront pas plus bêtes pour autant, j'espère, car il est de mon devoir de transformer des éléments un peu plats en merveilles intellectuelles, qui contribueront à donner à noss interlocuteurs le goût de l'étude, pour ce qui concerne les étudiants, où le goût d'en savoir plus pour les personnes qui assistent à mes conférence.

Il serait bon de savoir si cette stratégie est efficace, dans un cas comme dans l'autre... mais comme je ne donne jamais deux explications identiques, sans quoi  je m'ennuierais, comme je suis sans cesse à la recherche d'un chemin explicatif un peu original, d'une promenade nouvelle dans un paysage de notions, comment mesurerais-je une "efficacité" ?

Décidément, je préfère prendre du temps à aider mes amis à s'émerveiller, à gagner en autonomie pour qu'ils puissent faire le chemin seul, avec enthousiasme.

A propos d'explications : La piste historique

À propos d'explications, je vois qu'il y a lieu, parfois, de ne pas aller chercher plus que l'on ne doit.
Et je prends comme exemple l'idée du "spin", mot étranger qui plonge nombre de nos amis dans des affres terribles.

Pourtant, le spin et quelque chose de très simple si l'on s'y prend expérimentalement, et c'est là que le recours à l'histoire des sciences peut être utile. Il y a notamment cette expérience très intéressante, d'Otto Stern et Walther Gerlach, qui consistait à envoyer un faisceau d'atomes (d'argent, mais peu importe pour commencer) dans l'entrefer d'un aimant, c'est-à-dire entre les deux pôles d'un aimant recourbé en U, avec un espace entre les deux pôles. Les deux phyiciens avaient été surpris d'observer que le faisceau était séparé en deux à la sortie de l'aimant, les atomes se comportant comme des aimants, sensibles au champ magnétique.

On peut ensuite caractériser ce comportement quantitativement, tout comme on peut caractériser la chaleur de l'eau, par la température dans ce cas précis de l'eau.
Pour les atomes-aimants, cette propriété magnétique est ce que l'on nomme le spin  : une grandeur qui a une direction, comme pour un aimant, et une intensité, comme pour les aimants (qui peuvent être plus ou moins forts).

On peut s'arrêter à cette explication, mais on peut vouloir inviter nos amis à comprendre d'où vient cette propriété magnétique des atomes... et là, à nouveau, l'histoire des sciences peut être convoquée, notamment avec l'expérience d'Hans Christian Oersted, qui découvrit qu'une boussole (un aimant qui peut s'orienter facilement puisqu'il est monté sur un axe) est influencée par le courant électrique qui parcourt un fil dans son voisinage: le courant électrique, que l'on sait aujourd'hui être la circulation d'électrons, engendre un champ magnétique autour du fil. Et c'est ce champ magnétique qui agissait sur la boussole.

Bref, y a-t-il des charges électriques qui circuleraient, dans les atomes ? Après tout, dans une vision classique de la physique (c'est-à-dire quand on ne prend pas le point de vue de la physique quantique), les électrons tournent autour du noyau, fait de protons et de neutrons.

On voit avec cet exemple combien  le recours à l'histoire des sciences peut être utile, d'autant qu'il s'assortit de la transmission de connaissances merveilleuses, celle de toutes les découvertes fondatrices. Pour l'électromagnétisme, admirons l'expérience de la pile de Volta, l'expérience de la boussole d'Oersted, et ainsi de suite.

De sorte que nous pouvons utilement renvoyer nos amis vers une histoire de l'électricité ou de l'électromagnétisme, qu'ils liront avec délectation pour comprendre comment la physique d'aujourd'hui a été finalement forgée.

Il en va de même pour la chimie !

A propos d'explications : le cas particulier, plutôt que le cas général

Dans la série des réflexions sur les explications, il y a une idée simple : préférer l'explication sur l'exemple que sur le cas général, au moins pour commencer.

Et je vais considérer ici deux anecdotes (véridiques) pour établir ce point.

 

 

1. Considérons tout d'abord un petit problème mathématique, celui des "heures ambigues".
On considère une montre à aiguilles, dont le diable a coupé les deux aiguilles à une même taille, afin de les rendre indiscerbables. Si l'on comprend bien certaines heures, d'autres sont ambigues, à savoir qu'elles peuvent correspondre à deux heures différentes. Combien y a-t-il de ces heures ambigues chaque jour ?
La question m'avait été posée, et, en bon algébricien, j'avais écrit les équations du mouvement des aiguilles, ce qui n'est guère compliqué :
- l'angle que fait l'aiguille des heures avec le midi est proportionnel au temps, avec une vitesse qui est de un tour par douze heures
- l'angle que fait l'aiguille des minutes avec le midi est proportionnel au temps, mais avec une vitesse qui est de un tour par heure.
A cela, on ajoute des symétries, et l'on résout le système.
Plus facile à dire qu'à faire, car il y a des redondances !
Le topologiste Bernard Morin, aveugle d'ailleurs, avait fourni une solution bien plus élégante, et toute "visuelle"  : le mouvement de l'aiguille des heures décrit un cercle, et de même pour l'aiguille des minutes ; si ces deux cercles étaient indépendants (si les mouvements des aiguilles n'étaient pas couplés), on pourrait représenter le "produit" des deux cercles comme un tore, une roue de vélo ; mais le couplace des aiguilles conduit à dire que l'heure peut être représentée par un point sur une hélice qui s'enroule sur le tore avec douze tours ; or un tore que l'on déplie est un carré ; alors que les symétries sont des droites horizontales et verticales sur ce carré ; on détermine alors le nombre d'intersection.

Pas mal... mais, ne pourrions-nous pas faire mieux, si nous cherchons à expliquer ? Car, au fond, pourquoi les complications des douze heures par demi journée ? Pourquoi ne pas considérer le cas imaginaire d'une journée de deux heures seulement ? Là, la solution est simple. Puis, enhardi par nos succès, nous passerions à une journée de trois heures, et ainsi de suite.
Oui, décidément, si l'idée est d'expliquer à nos amis, cette solution est meilleure.

 

 

2. Et j'en arrive à la seconde anecdote, qui concerne l'édition d'un article sur l'utilisation des probabilités pour mieux jouer au bridge. L'auteur de l'article avait d'emblée "lancé dans les dents" de ses lecteurs le théorème de Bayes, sur les probabilités conditionnelles, dans le cas général.
Que l'on me pardonne de ne pas entrer dans les détails, car nous nous égarerions, alors que la question est surtout de considérer des stratégies d'explication.
Bref, lors de l'édition de cet article, nous avons proposé à l'auteur de considérer d'abord le cas le plus simple, très compréhensible, et de réserver pour la fin de son exposé (voire supprimer) le cas général. Il avait accepté, et son article en était sorti considérablement simplifié !

 

 

Bref, c'est une technique que nous devrions garder à l'esprit chaque fois que nous expliquons quelque chose : commençons par du simple, avant de faire du compliqué. D'ailleurs, le compliqué est-il autre chose que le simple du simple du simple... du simple ? 

 

Non, je ne suis pas écrivain !

Je lis parfois, sous la plume de journalistes ou autres, que je serais écrivain, ou essayiste. Non, je ne suis ni écrivain ni essayiste, mais chimiste !

En revanche, oui, j'ai écrit des livres, mais c'est en vue de partager des connaissances que je trouve ou que je produis : après tout, une idée dans un tiroir n'est pas une idée.

Et oui, certain textes que je fais sont des explications, à des "amis" qui vont de l'école primaire jusque dans les métiers, du goût ou de la science.

Oui, il y a des textes de "réflexion", que certains assimilent à des "essais", mais je vois moins des essais que des transmissions d'idées. Je ne suis pas dans l'opinion, mais dans la communication d'idées utiles.

Oui, certains de mes textes, livres ou articles, comportent des fictions, des "histoires", mais ce n'est qu'une manière de présenter les idées qui font le fond de l'affaire.
Par exemple, dans mon livre "La cuisine, c'est de l'amour, de l'art, de la technique", il y a un roman policier... mais c'est seulement une manière de faire passer la pilule de l'esthétique (la philosophie du beau), qui aurait rebuté par son abstraction. Par exemple, dans mon livre "Le terroir à toutes les sauces", il y un roman d'amour, mais, cette fois, c'est pour transformer un aride "traité de la mauvaise foi" en un discours admissible et utile.

Et pour mes billes de blogs, c'est une façon de partager :
- des idées scientifiques
- des connaissances de faits
- des points de vue fondés sur les faits, avec des "valeurs"
- des explications
- autres

Mais je n'écris pas pour écrire : j'écris à des fins que j'espère claires et utiles. Et ce que je fais n'est pas de la littérature, mais de la chimie, toujours de la chimie. En quelque sorte, mes écrits, mais aussi mes podcasts audio ou vidéo sont des "transpirations de chimie", des "émanations de chimie", ou mieux, des "parfums de chimie".