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Auto-organisation, auto-régulation, auto-activation, auto-rythmicité, auto-mouvement, auto-structuration, ou la dialectique de la dynamique

vendredi 11 janvier 2013, par Robert Paris

Le terme en "auto" que nous connaissons le mieux est l’automobile, objet dans lequel la production humaine a mis en place un mécanisme de mise en marche qui dépend de l’homme et n’est pas vraiment "auto", ce dernier terme décrivant des système qui, seuls, spontanément, vont connaitre des transformations remarquables et qualitativement intéressantes. Les termes en "auto" ont surtout été utilisés pour décrire le vivant mais c’est à tort que cela s’est réduit à ce domaine car le prétendu inerte de la matière n’est pas identique à l’immobilité et à l’absence de changement, à l’absence de structuration spontanée. C’est parfaitement spontanément que l’univers a libéré la lumière alors qu’elle ne l’était pas, qu’il a produit les particules de masse, qu’il a produit les noyaux, les atomes, les molécules, la matière telle que nous la connaissons, les planètes, les étoiles, les galaxies, etc... L’Univers matériel s’est structuré spontanément et encore aujourd’hui l’univers matériel continue à se structurer spontanément, c’est-à-dire à sauter d’un état à un autre, d’une forme à une autre, de manière brutale et sans action venue de l’extérieur.

Le deuxième terme utilisé couramment en "auto" est automatisme (et automate) qui nous ramène aux robots, aux ordinateurs et autres machines du même type. Là encore, c’est un très mauvais paradigme pour comprendre les phénomènes réellement auto. L’informatique ou le robot ne sont nullement autonomes, ne se sont nullement produits eux-mêmes en fonction de leur propre interaction avec leur environnement ni de leurs nécessités propres, ce qui est une des premières caractéristiques des phénomènes "auto" que nous étudieront. Ils ne sont pas le produit d’une structuration spontanée...

Loin de l’automobile et des automates, nous allons parler d’auto-mouvement interne de la matière inerte comme vivante, de l’homme et de la société, cela comporte l’auto-organisation (passage du désordre à l’ordre), l’autopoïèse (auto-création), l’auto-oscillation, auto-inhibition, auto-activation, auto-régulation, etc...

Je rappelle que dans la thèse dite « auto » les propriétés du vivant qui sont soulignées débutent par le suffixe auto comme autonomie, auto-organisation, auto-évolution (ou variation), auto-reconnaissance (encore appelée immunologie), auto-structuration (appelée encore émergence), autopoïese (auto-création, c’est-à-dire capacité de constituer une unité fondée sur une séparation du milieu ainsi que la relation avec le milieu et de les reproduire), auto-réaction c’est-à-dire auto-accélération et auto-inhibition (autrement appelée boucle de rétroaction) et auto-régulation (ou homéostasie) ainsi qu’auto-reproduction (ou génétique). On trouve également des systèmes qui produisent spontanément des rythmes qui sont auto-oscillants, comme le cœur, le cerveau, etc... Il s’agit bien d’une même famille de conception de la vie : celle que j’appellerai par l’abréviation auto.

Rappelons que, sur cette question, il y a actuellement trois grandes familles de conceptions qui sont les thèses réductionnistes, les thèses vitalistes et les thèses auto.

La question posée est : comment se fait-il que la matière vivante possède ses propriétés dynamiques que l’on ne trouve pas dans la matière inerte ? Il y a trois types de réponses. La thèse vitaliste suppose l’existence d’une force ou d’une énergie vitale apportant à la matière inerte des propriétés qu’elle ne possédait pas. La thèse réductionniste suppose au contraire que la matière inerte possède toutes les propriétés nécessaires pour produire le vivant. Elle étudie ainsi les propriétés des molécules comme l’ADN pour expliquer la cellule vivante et les propriétés de la cellule pour expliquer l’organisme. Elle réduit le vivant aux propriétés de ses éléments, par exemple le cerveau est réduit aux neurones et aux connections neuronales. La thèse réductionniste est le projet, jamais réalisé, de réduire la physique aux particules, la biologie à la physique, l’homme à la biologie et la pensée à l’homme physique. Contrairement aux thèses vitalistes et réductionnistes, la thèse auto ne considère pas que le matériau biochimique suffise à expliquer le vivant, pas plus que le vivant suffirait à expliquer l’homme, ni que l’homme physique suffirait à expliquer l’homme pensant. Cependant, contrairement aux vitalistes elle ne suppose pas de propriété venue de l’extérieur. La thèse auto suppose que chaque niveau a produit, de façon autonome, c’est-à-dire sans action externe, le niveau supérieur. Les particules ont produit la matière. La matière inerte a produit le niveau du vivant. Le vivant a produit le niveau de structure de l’homme. Et l’homme la pensée.

Cette structure n’est pas déjà présente au niveau inférieur ni dans ses propriétés comme le pensent les réductionnistes. Elle n’est pas non plus venue de l’extérieur comme les vitalistes l’affirment. Ce n’est pas seulement la question du caractère exogène ou endogène du vivant qui est posée. C’est carrément trois philosophies différentes et divergentes qui soutendent les trois thèses. Les réductionnistes sont des matérialistes dits mécanistes. Les vitalistes sont des dualistes puisqu’il supposent deux domaines indépendants, l’inerte et le vivant, le corps et l’esprit. Les adeptes de la thèse « auto » sont des émergentistes. Cela signifie qu’ils reconnaissent que la vie appartient à un niveau de structure plus élevé que la matière inerte mais ils considèrent que ce niveau supérieur peut être spontanément produit par la dynamique des niveaux inférieurs. C’est ce que l’on appelle l’émergence de structure.

Le préfixe "auto" souligne qu’il peut apparaître des phénomènes collectifs robustes dans un ensemble d’éléments en interaction, sans qu’il y ait besoin ni d’un chef d’orchestre, ni d’une préparation initiale inhomogène, ni de conditions extérieures biaisant les interactions ou la dynamique individuelle. Le terme central d’"organisation" suggère une apparition d’ordre et renvoie aux notions d’entropie et d’information. Par exemple, une structure spatiale va émerger d’un mélange homogène de composants. En termes techniques, on parle d’une diminution (locale) de l’entropie. Il n’y a en cela nulle violation du second principe de la thermodynamique puisque le système est ouvert : la diminution d’entropie se fait aux dépens d’une consommation d’énergie. Une partie de l’énergie absorbée par les organismes vivants sert ainsi à maintenir leur organisation dynamique. Les structures auto-organisées sont hors d’équilibre, car parcourues de flux de matière et d’énergie.

Automouvement, auto-organisation, autopoïèse, auto-oscillation, les phénomènes « auto » mais plutôt de auto-immune, auto-détermination, auto-structuration, autoréplication (par exemple génétique ou cristallisation), autocréation, autoconstruction, autotransformation, auto-similarité, autocontrôle, autorégulation (par exemple homéostasie), autolyse (apoptose ou autodestruction), auto-entraînement, auto-apprentissage, auto-complexification, auto-induction, auto-adaptation, autocritique, auto-négation, autopropulsion, etc. C’est seulement cette dernière propriété qui a emporté le terme « auto » et le cas le plus fréquent en est devenu l’automobile et l’auto-motion dans le cas de l’automate ou robot. Pourtant, ces deux exemples sont très loin de décrire les propriétés « auto » en question qui ne sont nullement cantonnées à des technologies du transport et de la robotisation mais à un phénomène fondamentale de la nature : sa capacité d’action spontanée, interne à chaque structure et sa capacité de reproduire cette action en produisant de multiple fois la même et en rétroagissant sur lui-même pour la réguler. Une propriété « auto » signifie une propriété interne à la structure qui n’a pas besoin d’être activée de l’extérieur et se produit spontanément entraînant une évolution structurelle naturelle qui amène la structure à se développer, à se multiplier, à se contrôler toute seule. Cette capacité n’est pas souvent mise en avant parce qu’elle souligne une action interne de la matière alors que la physique a plutôt souligné au début une action externe à l’objet ou en tout cas a séparé interne et externe, opposant en particulier matière et mouvement. Le déplacement comme le changement ont été considérés comme produits de l’extérieur par d’autres systèmes, d’autres objets, des forces agissant sans être dirigées par le système lui-même. Du coup, on a considéré que les objets et les systèmes étaient spontanément inertes, immobiles ou en inertie, stables en tout cas si on ne les avait pas déstabilisés de l’extérieur. Ils n’étaient nullement dans une dynamique capable de changements brutaux et radicaux, de transformations structurelles spontanées. C’est cette vision qui a changé dans la physique contemporaine.

La physique du passé a en effet réalisé des progrès considérables mais en séparant les concepts qui sont dialectiquement imbriqués et ne devaient nullement être séparés : objet et environnement, matière et vide, lumière et matière, matière/lumière et mouvement, onde et corpuscule, structure et contenu, etc, et a, du coup, implanté des notions fausses, non dynamiques, mortes, qui rendent beaucoup plus difficile de concevoir la matière d’une manière dynamique. En particulier, elle s’est trop longtemps accroché à une conception mécaniste, et même cinématique, de toute la physique pour ne pas dire de l’ensemble des sciences. Ce qui caractérise cette vision héritée notamment de Newton c’est que le mouvement y est d’abord conçu comme déplacement, c’est-à-dire un simple changement de position sans aucun changement pour l’objet qui bouge ni environnement dans lequel il bouge. Donc séparation complète entre l’objet et le milieu, entre évolution interne et externe, milieu considéré comme le rien, le vide sans propriétés. La réalité peut alors être idéalisée sous forme de simple évolution numérique et étude de courbes géométriques et non comme interactions. La cinématique est la partie de la mécanique qui étudie les mouvements des corps par rapport au temps, indépendamment de leurs sources. Placer toute la physique dans ce cadre, c’était supprimer le lien entre le mouvement interne et le mouvement externe. Cela a pu marcher au niveau macroscopique parce que l’échelle d’observation permettait que les interactions entre objet et environnement soient moyennisées et donc les écarts effacés globalement, le milieu apparaissant comme neutre pour le mouvement. Dès qu’on allait quitter le mouvement macroscopique, ce qui n’était qu’une approximation commode pour le mouvement-déplacement macroscopique n’allait plus fonctionner du tout.

« Mais le mouvement de la matière n’est pas seulement le grossier mouvement mécanique, le simple changement de lieu ; c’est la chaleur et la lumière, la tension électrique et magnétique, la combinaison et la dissociation chimiques, la vie et finalement la conscience. » dira Engels dans l’Antidühring.

Et d’autre part, il allait y avoir la physique du niveau inférieur au macroscopique pour laquelle Max Planck écrivait :

« La mécanique et la physique classiques ont été édifiées pour rendre compte des phénomènes qui se jouent à notre échelle et elles sont aussi valables pour les échelles supérieures, les échelles astronomiques. Mais, si l’on descend à l’échelle atomique, l’existence des quanta vient limiter leur validité. Pourquoi en est-il ainsi ? Parce que la valeur du quantum d’action mesurée par la fameuse constante de Planck est extraordinairement petite par rapport à nos unité usuelles, c’est-à-dire par rapport aux grandeurs qui interviennent à notre échelle. (…)En mécanique classique, les accidents topologiques qui peuvent exister dans l’espace à des distances finies de la trajectoire d’un point matériel ne peuvent aucunement influer sur son mouvement. Plaçons, par exemple, sur la trajectoire d’un point matériel, un écran percé d’un trou. Si la trajectoire passe vers le centre du trou, elle ne sera aucunement perturbée par l’accident topologique que constitue la présence de l’écran. (…) Il est inconcevable, en mécanique classique, que le mouvement du point matériel traversant le trou en question dépende du fait qu’il y ait ou pas d’autres trous dans l’écran. L’on comprend tout de suite l’importance de ces remarques pour une interprétation corpusculaire de l’expérience des trous de Young et l’on pressent que la mécanique ondulatoire doit apporter de nouveau sur ce point. »

De Broglie rajoutait dans « La physique nouvelle et les quanta » : « Dans la mécanique classique, il était permis d’étudier pour eux-mêmes les déplacements dans l’espace et de définir ainsi les vitesses, les accélérations sans s’occuper de la façon dont sont matériellement réalisés ces déplacements : de cette étude abstraite des mouvements, on s’élevait ensuite à la dynamique en introduisant quelques principes physiques nouveaux. Dans la mécanique quantique, une semblable division de l’exposé n’est plus en principe admissible puisque la localisation spatio-temporelle qui est à la base de la cinématique est acceptable seulement dans une mesure qui dépend des conditions dynamiques du mouvement. Nous verrons plus loin pourquoi il est néanmoins parfaitement légitime de se servir de la cinématique quand on étudie des phénomènes à grande échelle ; mais pour les phénomènes de l’échelle atomique où les quanta jouent un rôle prépondérant, on peut dire que la cinématique, définie comme l’étude du mouvement faite indépendamment de toute considération dynamique, perd complètement sa signification. Une autre hypothèse implicite sous-jacente à la physique classique est la possibilité de rendre négligeable par des précautions appropriées la perturbation qu’exerce sur le cours des phénomènes naturels le savant qui, pour les étudier avec précision, les observe et les mesure. (… ) Il résulte en effet, de l’existence du quantum d’action, ainsi que l’ont montré les fines et profondes analyses de Mrs Heisenberg et Bohr, que toute tentative pour mesurer une grandeur caractéristique d’un système donné a pour effet de perturber d’une façon inconnue d’autres grandeurs attachées à ce système. D’une manière plus précise, toute mesure d’une grandeur qui permet de préciser la localisation d’un système dans l’espace et dans le temps a pour effet de perturber d’une façon inconnue une grandeur conjuguée de la première qui sert à spécifier l’état dynamique du système. En particulier, il est impossible de mesurer en même temps avec précision deux grandeurs conjuguées. On comprend alors dans quel sens on peut dire que l’existence du quantum d’action rend incompatible la localisation spatio-temporelle des parties d’un système et l’attribution à ce système d’un état dynamique bien défini puisque, pour localiser les parties du système, il faut connaître exactement une série de grandeurs dont la connaissance exclut celle des grandeurs conjuguées. Relatives à l’état dynamique, et inversement. (…) Le lien entre les résultats successifs des mesures, qui traduisent pour le physicien l’aspect quantitatif des phénomènes, n’est plus un lien causal conforme au schéma déterministe classique, mais bien un lien de probabilité, seul compatible avec les incertitudes qui dérivent, comme nous l’avons expliqué plus haut, de l’existence même du quantum d’action. Et c’est là une modification essentielle de notre conception des lois physiques, modification dont on est loin, croyons-nous, d’avoir encore nettement aperçu toutes les conséquences philosophiques. (…) Dans le nouvelle physique quantique, sous la forme que lui a imprimée le développement de la mécanique ondulatoire, les idées de corpuscules et d’ondes, de localisation dans l’espace et le temps et d’états dynamiques bien définis sont « complémentaires » ; il entend par là que la description complète des phénomènes observables exige que l’on emploie tour à tour ces conceptions, mais qu’en un sens ces conceptions sont néanmoins inconciliables, les images qu’elles fournissent n’étant jamais simultanément applicables d’une façon complète à la description de la réalité. Par exemple, un grand nombre de faits observés en physique atomique ne peuvent se traduire simplement qu’en invoquant l’idée de corpuscules de sorte que l’emploi de cette idée peut être considéré comme indispensable au physicien ; de même l’idée des ondes est également indispensable pour la description d’un grand nombre de phénomènes. Si l’une de ces deux idées était rigoureusement adaptée à la réalité, elle exclurait complètement l’autre, mais il se trouve qu’en fait, elles sont toutes les deux utiles dans une certaine mesure pour la description des phénomènes et que, malgré leur caractère contradictoire, elles doivent être alternativement employées suivant les cas. Il en est de même des idées de localisation dans l’espace et le temps et d’état dynamique bien déterminé : elles sont aussi « complémentaires » comme les idées de corpuscules et d’ondes auxquelles, elles sont d’ailleurs, nous le verrons, étroitement rattachées. On peut se demander comment ces images contradictoires n’arrivent jamais à se heurter de front parce qu’il est impossible de déterminer simultanément tous les détails qui permettraient de préciser entièrement ces deux images et cette impossibilité qui est exprimée en langage analytique par les relations d’incertitude d’Heisenberg repose en définitive sur l’existence du quantum d’action. (…) Ainsi, on peut dire que les corpuscules existent puisqu’un grand nombre de phénomènes peuvent être interprétés en invoquant leur existence. Néanmoins, dans d’autres phénomènes, l’aspect corpusculaire est plus ou moins voilé et c’est un aspect ondulatoire qui se manifeste. (…) Il est inconcevable en mécanique classique que le mouvement du point matériel traversant un trou dépende du fait qu’il y ait ou pas d’autres trous dans l’écran à distance finie du premier (expérience des fentes de Young). »

Dans ce dernier domaine, la notion de boson de Higgs donne consistance à la propriété de matière qui saute d’une particule virtuelle du vide à une autre. Ainsi, sur une distance très courte et de manière quasi instantanée, la réalité de la particule saute et le mouvement n’est donc pas tout à fait le déplacement du même objet mais celui de la même propriété qui se conserve en changeant sans cesse de porteur. Le mouvement n’est pas un simple déplacement mais une interaction entre le vide et la matière, ce qui est très différent. Elle a sa propre inertie et donc cette interaction est sujette à déplacement mais celui-ci ne peut être considéré comme un continuum puisqu’il y a conjointement saut d’une distance de Planck de la propriété de masse. La matière ne peut pas se déplacer dans le vide quantique sans interagir avec ses particules virtuelles en échangeant avec elles sa propriété de masse. La notion d’objet fixe, donné, n’a plus cours. Celle de séparation entre matière et mouvement non plus. Pas plus que celle entre matière et lumière puisque c’est en interagissant avec des couples particules-antiparticules du vide que la propriété de masse saute. Or ces couples sont justement ce que l’on appelle des photons virtuels. La lumière et la matière sont des contradictoires dialectiques qui ne peuvent pas être séparés si l’on veut comprendre les deux phénomènes car, dans la dynamique, ils sont inséparables. Même un simple mouvement matériel est lié au fonctionnement de la matière/lumière et non seulement de la matière.

La lumière et la matière sont également inséparables du vide quantique. Sans le vide quantique, la propriété matière n’a plus de porteurs. Sans les quanta virtuels du vide, pas de couples durables de particule et antiparticule et pas d’oscillation se propageant successivement d’un couple à un autre, c’est-à-dire pas de lumière.

Or la philosophie la plus courante crée ce type d’oppositions diamétrales qui empêchent de penser les phénomènes dynamiques du type « auto » ;

Le photon est auto-oscillant, a un rythme auto-reproductif. On dit que le phénomène se déplace alors qu’il se détruit et se reconstruit. Le phénomène matière est l’auto-reproduction des propriétés de masse. Le phénomène matière saute. On dit qu’il se déplace alors que la matière est détruite puis reconstruite par le vide.

La prétendue stabilité des phénomènes matière/lumière provient de la très grande vitesse à laquelle ses phénomènes sautent. Ces sauts très courts donnent une apparence à la prétendue continuité du mouvement.

Ce n’est pas seulement la matière, ce n’est pas seulement l’échange d’énergie qui sont discontinus, quantiques, c’est le mouvement et l’automouvement.

L’auto-organisation, fondement de l’univers

L’auto-organisation du vivant

Pourquoi la notion d’émergence d’organisation nous semble indispensable pour comprendre celle de structure en sciences ?

Philosophie de l’autonomie

L’idée d’"auto" est très loin de celle qu’a développé la physique à ses débuts avec la conception mécaniste et cela a amené au développement de concepts et de méthodes qui ont ensuite entravé la compréhension des phénomènes.

Il suffit de prendre la notion de mouvement. Celle-ci a été séparée de celle de changement. Cela signifie qu’en bougeant la matière ne change pas et ne change pas non plus son milieu de déplacement qui ne sert que de toile de fond inerte. C’est cela qui a permis la mathématisation sous forme cinématique dans laquelle il n’y a plus ni objet ni système mais un point en déplacement dans un espace sans consistance....

Les théoriciens scientifiques ont conçu la matière comme des choses inertes, pouvant certes se déplacer et même se transformer mais pas destinées à se transformer sans cesse et pas non plus transformées par leur déplacement. Ils ont séparé d’un côté l’objet et de l’autre son environnement, quitte ensuite parfois à retrouver quelques interactions, oubliant que l’objet ne pouvait naître que dans un environnement, qu’il devait nécessairement interagir en permanence avec cet environnement, ne pouvant donc être défini sans cet environnement.

La philosophie a a d’abord dominé le développement de la physique a été celle de la continuité, de la stabilité, de l’ordre, de l’équilibre, de la fixité, fondée sur les notions de conservation, de régularité, de non changement. Le substrat matériel y est déclaré inchangé et inchangeable : il se transformerait sans changer ses propriétés. Rien ne se perd, rien ne se crée, dit cette conception.

Le substrat matériel peut rester inchangé et que ses interactions changent du tout au tout, brutalement, structurellement, qualitativement, simplement par un changement de forme des interactions. Changez la forme de la molécule, de la disposition de la matière et vous changez toutes ses propriétés et ses capacités d’interagir avec son environnement. Or chaque molécule a plusieurs dispositions possibles dans l’espace et peut passer brutalement d’une forme à une autre par le simple déplacement d’un atome dans la structure. La matière dite inerte est donc le siège de changements radicaux. La même matière (en termes de contenus) peut complètement et radicalement changer de propriétés de manière rapide et radicale. Ce changement est autonome, c’est-à-dire qu’il ne nécessite pas d’action extérieure. Cela signifie que la nature n’est pas naturellement stable, à l’équilibre, inchangée…

Ce qui rend difficile la compréhension scientifique est le fait que la démarche dominante des scientifiques a consisté, pour progresser dans l’étude, à interrompre par la pensée le lien dialectique des contraires. Ils ont ainsi développé séparément les concepts des deux parties inséparables, rendant très difficile le travail consistant à renouer les morceaux de la dynamique. Ils ont produit, pour décrire les mécanismes naturels, des concepts non dialectiques, non dynamiques dont il est ensuite très difficile de s’extraire.

La notion de mouvement entraînant une interaction avec l’espace-temps a été ramenée à une interaction mathématique sans interaction physique. Ce qui allait se révéler faux au niveau quantique. Il faut dire déjà que cette conception montrait dès le début ses limites, puisque physiquement le mouvement rectiligne et uniforme est comme rien alors qu’il ne l’est pas d’un point de vue mathématique. La notion même d’inertie n’a aucune interprétation mathématique particulière. Celle de mouvement d’un corpuscule de lumière (rayonnement) pose le même type de problème car la vitesse de la lumière ne se comporte pas tout à fait comme une « vitesse », comme un simple déplacement sans interaction avec le vide. C’est ce qui a donné naissance à la relativité. La notion de changement interne d’un système a également été appauvrie par l’opposition diamétrale et la séparation artificielle entre changement interne et venu de l’extérieur. L’option d’abord mécaniste de toute la physique a supposé qu’il n’y avait aucun changement interne. La chimie et la biologie ont suivi la même philosophie. Avant la physique relativiste et quantique, c’est la thermodynamique qui a remis en question cette conception. C’est d’ailleurs à partir de la thermodynamique qu’Einstein et Planck ont inventé la physique quantique. L’auto-oscillation a été le modèle à partir duquel ils ont commencé à interpréter les bizarreries de la physique de l’émission du corps noir à l’effet photoélectrique. Il faut rappeler que l’atome est capable spontanément d’émettre de son sein un photon sans même avoir été excité de l’extérieur. Or le photon est du type énergie et la conception qui dominait précédemment séparait les deux contraires dialectiques matière et énergie ou matière et lumière. La physique quantique a été contrainte de réunifier matière et énergie, matière et mouvement, onde et corpuscule, etc… Mais surtout, la physique quantique a donné une interprétation interne à l’atome de l’émission lumineuse qui permet d’en comprendre le caractère discontinu (les sauts entre fréquences d’émission de l’atome).

Hegel est le théoricien du mouvement-changement autonome interne et spontané :

« Le mouvement lui-même est une contradiction ; déjà, le simple changement mécanique de lieu lui-même ne peut s’accomplir que parce qu’à un seul et même moment, un corps est à la fois dans un lieu et dans un autre lieu, en un seul et même lieu et non en lui. Et c’est dans la façon que cette contradiction a de se poser continuellement et de se résoudre en même temps, que réside précisément le mouvement.

Nous avons donc ici une contradiction qui se rencontre objectivement présente et pour ainsi dire en chair et en os dans les choses et les processus eux-mêmes (...)

Si le simple changement mécanique de lieu contient déjà en lui-même une contradiction, à plus forte raison les formes supérieures de mouvement de la matière et tout particulièrement la vie organique et son développement. Nous avons vu plus haut que la vie consiste au premier chef précisément en ce qu’un être est à chaque instant le même et pourtant un autre. La vie est donc également une contradiction qui, présente dans les choses et les processus eux-mêmes, se pose et se résout constamment. Et dès que la contradiction cesse, la vie cesse aussi, la mort intervient. De même, nous avons vu que dans le domaine de la pensée également, nous ne pouvons pas échapper aux contradictions et que, par exemple, la contradiction entre l’humaine faculté de connaître intérieurement infinie et son existence réelle dans des hommes qui sont tous limités extérieurement et dont la connaissance est limitée, se résout dans la série des générations, série qui, pour. nous, n’a pratiquement pas de fin, - tout au moins dans le progrès sans fin. »

Lénine dans ses Cahiers philosophiques : « Pénétrant et intelligent, Hegel analyse des concepts qui d’habitude semblent morts et montre qu’il y a du mouvement en eux. Le mouvement, et l’automouvement, c’est-à-dire le mouvement autonome (indépendant), spontané (intérieurement nécessaire), ce fond qui fait l’hégélianisme, il fallait le découvrir, le comprendre, le transmettre, le décortiquer, l’épurer et c’est ce que Marx et Engels ont fait. »

Chez Hegel il y a un automouvement de la pensée, du concept comme il y a un automouvement de la réalité matérielle, vivante, humaine et sociale.

« Très souvent dans les sciences, surtout dans les sciences physiques, on explique la raison d’être d’une façon tautologique : le mouvement de la terre s’explique par la ’’force d’attraction’’ du soleil. Mais qu’est-ce que la ’’force d’attraction’’ ? Un mouvement aussi !! Il arrive aussi que dans la science on commence à présenter comme ’’raison d’être’’ les molécules, l’éther, l’électricité, etc, et puis il se révèle que ces concepts sont à vrai dire des déterminations déduites de ce qu’ils doivent fonder, des hypothèses et des inventions d’une réflexion non critique. Ou bien on dit que nous ignorons l’essence interne de ces forces et matières elles-mêmes, alors ce n’est pas la peine d’expliquer, il suffit de se limiter aux faits. » souligne Lénine citant Hegel.

« La contradiction est la racine de tout mouvement et de toute vie. C’est seulement en tant qu’une chose a une contradiction en elle-même qu’elle peut se mouvoir, qu’elle a une impulsion et une activité. »

« Il ne faut pas considérer la contradiction comme une anomalie qui apparaît ça et là. La contradiction est le principe de tout mouvement interne. Le mouvement extérieur sensible lui-même est son existence immédiate. Une chose ne se meut seulement en tant qu’elle est dans une place à un certain moment, et dans une autre à un autre, mais aussi en tant qu’elle est et n’est pas dans la même place et dans le même instant. Il faut reconnaître avec les dialecticiens de l’antiquité (Zénon, Parménide, ….) les contradictions qu’ils ont montrées dans le mouvement. »

« C’est dans la contradiction qu’ils acuqièrent cette négativité qui est la pulsation interne du mouvement spontané et de la vie » Hegel dans sa grande Logique

Pour Hegel, le mouvement n’est pas le chemin préexistant et que l’on suit mais le chemin qui se construit de lui-même en cours de route en interaction avec le système.

Les sciences ont donné consistance à la notion d’automouvement dans tous les domaines :

- auto-organisation des zones de convection, des structures émergentes de vortex, d’anticyclones et dépression, des galaxies, des atomes, des molécules, etc.

Le chaos déterministe, les structures dissipatives de Prigogine par exemple ont donné des développements extraordinaires à a notion d’auto-organisation...

- auto-oscillations des photons, des cellules, du cœur, du cerveau, etc…

- autorégulation en rythmologie, en écologie, en homéostasie

- autopoïèse du vivant

- autodestruction de la cellule, de la particule, du nuage, etc.

- autodestruction de la cellule, de la particule

L’auto-organisation

On parle d’auto-organisation lorsqu’un système abandonné à lui même, hormis des interactions peu spécifiques avec l’environnement, tend à devenir plus organisé. C’est là une propriété inattendue et contre intuitive, si l’on croît qu’un système abandonné à lui même tend à se désorganiser, et que l’ordre provient d’une intervention extérieure, une intelligence humaine ou divine. Les doctrines de l’auto-organisation reposent sur l’exploitation des propriétés des systèmes non linéaires, tout en utilisant souvent des idées assez vagues sur l’organisation, la forme ou l’ordre.

On peut considérer l’auto-organisation comme une adaptation à des contraintes extérieures peu spécifiques et désordonnées (aléatoires même), fondée sur les propriétés intrinsèques du système. Cette adaptation munit la forme de propriétés de stabilité particulières. La forme constitue une stabilité des choses face à la contingence du réel. La production de formes par la morphogenèse biologique est le signe indubitable de la stabilité des organismes vivants. Mais il ne s’agit sans doute pas de n’importe quelle stabilité. Aux yeux du grand mathématicien René Thom, il s’agit de la stabilité structurelle.

Le terme auto-organisation fait référence à un processus dans lequel l’organisation interne d’un système, habituellement un système hors équilibre, augmente automatiquement sans être dirigée par une source extérieure. Typiquement, les systèmes auto-organisées ont des propriétés émergentes (bien que cela ne soit pas toujours le cas). Les exemples les plus évidents de systèmes auto-organisés sont issus de la physique. C’est d’ailleurs dans ce domaine que le terme est apparu pour la première fois. L’auto-organisation est aussi présente en chimie où elle a souvent été synonyme d’auto-assemblage. Le concept d’auto-organisation est aussi central dans les systèmes biologiques, que ce soit au niveau cellulaire ou social. On trouve encore de nombreux exemples de phénomènes auto-organisés dans d’autres disciplines dont les sciences sociales, l’économie ou encore l’anthropologie. Il existe nombre de processus génériques dont on peut dire qu’ils sont auto-organisationnels. Par exemple en physique :
-  En thermodynamique à l’équilibre : (on peut se demander s’il est légitime de dire d’un système à l’équilibre qu’il est "auto-organisé")
-  le phénomène de transition de phase du premier ordre, et celui de brisure spontanée de symétrie comme par exemple :
-  ferromagnétisme spontané, cristallisation (cf. cristallogenèse, cristaux liquides)en physique classique,
-  le laser, la supraconductivité et la condensation de Bose-Einstein en physique quantique, qui ont des effets macroscopiques.
-  le phénomène de transition de phase du second ordre, lié à la notion de point critique où le système possède des propriétés invariantes par changement d’échelle (cf. fractales). On peut citer :
-  l’opalescence critique des fluides au point critique,
-  la percolation dans un milieu aléatoire.
-  En thermodynamique des systèmes hors équilibre, l’apparition d’une structure décrite par la théorie des systèmes dissipatifs (cf. système dissipatif :
-  la turbulence, et la convection (l’exemple classique étant les Cellules de Bénard) en mécanique des fluides,
-  en cosmologie, la formation des structures (étoiles, galaxies),
-  la croissance de l’univers de de Sitter,
-  la percolation,
-  les systèmes à réaction-diffusion comme la réaction de Belousov-Zhabotinsky,
-  les systèmes dynamiques, systèmes constitués d’entités identiques liées les unes aux autres, possèdent souvent des propriétés d’auto-organisation :
-  La criticalité auto-organisée (SOC).

etc, etc...

Qu’est-ce que des structures issues du non-équilibre ?

Sur la criticalité auto-organisée

Lire davantage sur l’auto-organisation

Cascades de structures dissipatives

Autopoïèse

L’autopoïèse est la propriété d’un système de se produire lui-même, en permanence et en interaction avec son environnement, et ainsi de maintenir sa structure malgré le changement de composants.

Le concept d’autopoïèse est inventé par Humberto Maturana et Francisco Varela dans l’article Autopoietic Systems, présenté dans un séminaire de recherche de l’Université de Santiago en 1972. Il vise notamment à définir l’être vivant, et depuis rencontre un succès théorique dans des domaines aussi divers que l’intelligence artificielle, les neurosciences, et la sociologie.

Francisco Varela propose la définition suivante de l’autopoïèse dans son livre Autonomie et connaissance :

« Un système autopoiétique est organisé comme un réseau de processus de production de composants qui (a) régénèrent continuellement par leurs transformations et leurs interactions le réseau qui les a produits, et qui (b) constituent le système en tant qu’unité concrète dans l’espace où il existe, en spécifiant le domaine topologique où il se réalise comme réseau. Il s’ensuit qu’une machine autopoiétique engendre et spécifie continuellement sa propre organisation. Elle accomplit ce processus incessant de remplacement de ses composants, parce qu’elle est continuellement soumise à des perturbations externes, et constamment forcée de compenser ces perturbations. Ainsi, une machine autopoiétique est un système à relations stables dont l’invariant fondamental est sa propre organisation (le réseau de relations qui la définit). »

Le concept de système autopoïétique peut être rapproché de celui des structures dissipatives (étudié par Ilya Prigogine) qui se maintiennent loin de l’état d’équilibre thermodynamique, grâce au flux de matière et d’énergie qui les traversent. Un système autopoïétique est à opposer à un système « allopoïétique » comme une usine de voitures, qui utilise des composants bruts pour fabriquer une structure organisée (une voiture) qui est autre chose qu’elle-même (une usine).

L’exemple canonique d’un système autopoïétique fourni par Francisco Varela et Humberto Maturana est la cellule biologique.

La cellule eucaryote par exemple est faite de composants biochimiques variés, comme les acides nucléiques et les protéines, et est organisée dans des structures limitées comme le noyau de la cellule, diverses organites, une membrane de cellule et le cytosquelette. Ces structures basées sur un flux externe de molécules et d’énergie « produisent » les composants qui, à leur tour, continuent de maintenir la structure contenue.

Le modèle minimal d’un système autopoïétique est une cellule dont la membrane est composé d’un constituant C se dégradant en D et baignant dans un milieu riche en molécules A. Ces molécules A peuvent franchir la membrane et être transformées au sein de la cellule en molécules B pour lesquelles la membrane est imperméable. B peut s’intégrer à la membrane pour se transformer en C. Si le débit d’entrée de A et sa conversion en B sont suffisamment grands devant le coefficient de dégradation de C en D alors la cellule se maintient au cours du temps. Ce modèle montre l’importance de la frontière du système (ici la membrane) si celle-ci disparaît le métabolisme et le système entier s’effondre. Il s’agit d’un cercle vicieux : si B s’échappe, sa concentration diminue de telle sorte que la membrane se dégrade de plus en plus vite et que la perte en B augmente. Le métabolisme et la membrane dépendent l’un de l’autre, la structure ne peut se maintenir sans le flux.

Auto-oscillants, auto-rythmologie

Les rythmes biologiques

Les rythmes biologiques, un processus dynamique et des structures auto-organisées et émergentes

Auto-synchronisation des rythmes

Coeur, cerveau et rythmes biologiques

Autorégulation, homéostasie

Un système qui ne pourrait régler son propre fonctionnement dans le contexte de son autonomie propre pourrait être exposé à des risques d’emballement ou au contraire d’étouffement. C’est pourquoi dans de nombreux systèmes on observe un ou plusieurs mécanismes, parfois spontanés, d’autorégulation, c’est-à-dire de régulation assurée par le système lui-même.

C’est dans certains cas le fait qu’ils possèdent cette autorégulation qui leur donne une stabilité suffisante pour qu’on ait l’occasion de les observer. C’est le cas par exemple des phénomènes de trombe, tornade, cyclone, et vraisemblablement de la grande tache rouge de Jupiter.

La notion d’homéostasie est apparue en biologie dans les années quarante du XXe siècle, relativement à l’équilibre chimique des organismes vivants, mais s’est révélée utile à la définition de toutes formes d’organismes en sociologie, en politique et plus généralement dans les sciences des systèmes. Elle était abondamment utilisée par William Ross Ashby, l’un des pères de la cybernétique qui en a fait une démonstration purement expérimentale par la construction d’un appareil qu’il appelle homéostat. Cet appareil permet une démonstration d’équilibrage permanent entre quatre composantes représentées par des plaquettes mobiles dans des bains acidulés que des impulsions électriques contradictoires administrées volontairement par un expérimentateur font varier de positions, mais sans pouvoir empêcher qu’elles se stabilisent toutes dans une position centrale d’équilibre, du fait de l’interaction des éléments entre eux sans intervention extérieure. La démonstration de cet appareil se trouve dans le film la Cybernétique de Jean-Marie Piquint.

Le feedback est un processus d’autorégulation. La rétroaction (on utilise aussi couramment le terme anglais feedback), est, au sens large, l’action en retour d’un effet sur le dispositif qui lui a donné naissance, et donc, ainsi, sur elle-même. C’est-à-dire que la valeur de sortie (à une date antérieure) fait partie des éléments de la commande du dispositif. La rétroaction diffère de l’hypothèse de la causalité inversée, dans laquelle l’effet précède sa cause.

Il existe deux types de rétroaction dans le domaine biologique : la rétroaction positive (ou rétroactivation) et la rétroaction négative (appelée également rétro-inhibition). Respectivement, la première augmente l’activité de ou des enzymes impliquées dans les processus concernés et la deuxième diminue l’activité de ou des enzymes. Il ne faut toutefois pas confondre le rétrocontrôle/feed-back (régule l’activité des enzymes) avec l’induction ou la (co)répression enzymatique (régule respectivement l’activation et l’inhibition de la synthèse des enzymes). Cette première définition convient lors de diverses régulations de l’activité génique (cf la répression catabolique ou encore la régulation du tryptophane). Néanmoins, ces termes sont également utilisés en endocrinologie. Dans ce cas-ci, une boucle de rétroaction positive va amplifier (c’est-à-dire augmenter et non créer) une réponse physiologique dû à une perturbation de l’homéostasie du corps. Tandis qu’une boucle de rétro-inhibition va réduire voire stopper une réponse physiologique (toujours dû à une perturbation de l’homéostasie).

Auto-régulation des gènes

Systèmes autodestructifs apoptose, autolyse

Le terme autolyse désigne l’autodestruction. Le terme est utilisé en médecine pour désigner le suicide, et en biologie pour désigner l’autodestruction de cellules.

On nomme apoptose (ou mort cellulaire programmée) le processus par lequel des cellules déclenchent leur auto-destruction en réponse à un signal. C’est l’une des voies possibles de la mort cellulaire, qui est physiologique, génétiquement programmée, nécessaire à la survie des organismes multicellulaires. Elle est en équilibre constant avec la prolifération cellulaire. Contrairement à la nécrose, elle ne provoque pas d’inflammation : les membranes plasmiques ne sont pas détruites, du moins dans un premier temps, et la cellule émet des signaux (en particulier, elle expose sur le feuillet externe de sa membrane plasmique de la phosphatidylsérine, un phospholipide normalement constitutif de son feuillet interne) qui permettront sa phagocytose par des globules blancs, notamment des macrophages.

Par exemple l’apparition des doigts. Au début de sa formation, la main ressemble à une moufle (ou une palme), puis les cellules se trouvant entre les futurs doigts disparaissent.

De même, la disparition de l’appendice caudal, chez le fœtus humain, est due à ce phénomène d’apoptose.

Elle joue un rôle dans la formation du cerveau : très tôt dans l’embryogenèse, le cerveau subit une vague apoptotique qui le remodèle. Ensuite, les neurones forment entre eux des liaisons synaptiques au hasard, et une deuxième vague apoptotique élimine ceux qui n’ont pas établi de liaisons utiles.

Elle peut également avoir un rôle moteur, la rétraction des cellules mortes entraînant la mobilisation des tissus voisins. Ce mécanisme a notamment été décrit chez l’embryon de la drosophile.

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