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Sciences et imagination

jeudi 23 janvier 2014, par Robert Paris

« L’imagination est plus importante que le savoir. »

Albert Einstein – dans « Sur la science »

« Dans les beaux-arts et dans les sciences … l’esprit humain a dépensé autant d’imagination que partout ailleurs. »

Jacques Hadamard – dans « Essai sur la psychologie de l’invention en mathématique »

« L’histoire de la physique ne se réduit pas à celle du développement de formalismes et d’expérimentation…. »

Ilya Prigogine et Isabelle Stengers – dans « Entre le temps et l’éternité »

Sciences et imagination

Si chacun sait que l’art nécessite des techniques (et de l’expérience), qu’il nécessite aussi une observation de la réalité qu’il s’agit plus ou moins d’utiliser ou d’imiter, on sait aussi que l’art nécessite de l’imagination car l’artiste se doit d’exprimer et de transmettre des sentiments humains. Et la plupart des gens pensent qu’il n’en est nullement de même en science (ou en mathématiques) et que ces derniers domaines ne seraient fondés que sur la technique, l’observation de la réalité et la connaissance rationnelle de cette réalité, mais pas sur l’imagination de l’auteur….

Il est en effet courant d’admettre que la science marche sur deux pieds : l’expérience et la théorie raisonnée (incluant les mathématiques). Les scientifiques se sont d’ailleurs eux-mêmes divisés en théoriciens et expérimentateurs. Entre les deux, on n’a pas placé la créativité, l’art, l’intuition, l’invention, en somme l’imagination humaine des auteurs de nouveauté et pourtant elle a une importance centrale dans les idées nouvelles, dans les manières nouvelles de poser les problèmes des sciences. Tout au plus, certains admettent que c’est une des qualités des théoriciens comme si tous les scientifiques ne devaient pas d’abord faire fonctionner leur imagination, même pour concevoir ce qu’il allait falloir examiner, expérimenter, raisonner…

Quelques grands scientifiques comme Poincaré ou Einstein ont tenu à contredire cette vision étriquée et ont souligné que les idées scientifiques nouvelles ne provenaient ni de l’expérience ni du développement théorique lui-même (mathématique ou pas) mais de l’imagination et même du rêve, de l’inconscient. Leur propre expérience leur a montré que l’expérience et la théorie ne suffisent pas à faire penser aux changements nécessaires au développement des sciences. Einstein, par exemple, n’a jamais vu, expérimenté, ni trouvé le quanta par un développement théorique. L’idée qui lui en est apparue était une folie, une absurdité, un rêve qui n’avait ni la crédibilité rationnelle ni celle des observations directes.

Ainsi des grands scientifiques reconnaissent que la logique du raisonnement et que l’observation ne suffisent pas à nous suggérer le fonctionnement de la nature car le bon sens, le sens logique, le calcul, ou le sens de l’observation ne nous suggèrent pas des idées suffisamment folles comme le soulignait par exemple Einstein.

Le fonctionnement de la nature, il ne faut pas seulement l’observer et le raisonner, il faut l’inventer. Cela peut paraître étrange mais on a beau accumuler des connaissances sur ce fonctionnement, cela ne suffit pas. Notre cerveau lui-même a du mal à se faire entendre raison que le fonctionnement soit vraiment tel et seule une imagination débridée peut admettre de pareilles choses, allant complètement à l’encontre de nos idées reçues, de notre logique spontanée, de nos erreurs de vision du monde, de nos fautes d’optique et de philosophie. Et il faut y rajouter nos erreurs de raisonnement et même nos choix erronés de mathématiques.

Déjà, il convient de remarquer que trouver sur quoi observer et sur quoi raisonner nécessite déjà une imagination hors du commun. Par exemple, si on cherche à comprendre comment fonctionne une forêt, par quoi faudrait-il commencer, qu’observer, sur quoi raisonner ? N’importe quelle forêt, n’importe quelle partie de celle-ci, les branches, les troncs, les feuilles, les racines, les graines, les effectifs, les sous-bois ou quoi ? L’imagination, en ce domaine, est celle qui va pousser par exemple le scientifique à remarquer les alliances entre espèce d’arbres, comme les unions entre chênes et châtaigniers ou avec les hêtres et les pins, constatant ainsi une évolution de la forêt, déterminée par ces alliances entre espèces qui offrent successivement aux arbres les sous-bois nécessaires. Cela ne crevait pas les yeux à la première observation, ni ne correspondait aux premières théories qui étudiaient séparément chaque espèce d’arbre.

Les plus grandes idées scientifiques étaient tout à fait contre-intuitives au point qu’elles le sont parfois encore longtemps après et n’ont même pas forcément été diffusées dans le grand public. L’observation directe n’est souvent pas possible du fait de l’échelle des phénomènes, dans le temps comme dans l’espace. Qui peut observer sous ses yeux l’apparition d’espèces nouvelles ? Pas plus Darwin que l’un d’entre nous ! Qui n’a pas eu l’occasion d’observer le ciel étoilé nocturne, à l’œil, à la lunette ou au télescope ? Mais peut-il prétendre avoir observé sous ses yeux la naissance d’une étoile, d’une galaxie ? Qui a vu des montagnes se former, des continents se heurter, des langues apparaître, des religions naître ? L’observation peut-elle suffire à comprendre l’événement que représente la naissance d’un phénomène ? Les équations des lois suffisent-elles à le décrire alors que l’évènement n’est pas prédictible par les lois mathématiques.

Les difficultés de l’observation sont loin d’être les seules. Les plus grandes découvertes des sciences ont eu lieu à propos de phénomènes qui n’étaient nullement inconnus ni difficiles à observer mais, au contraire, très connus et très communs. Einstein et Planck ont étudié la chaleur émise par la matière chauffée. Einstein a étudié les conséquences du mouvement lumineux se déplaçant à vitesse constante c. La difficulté ne résidait pas dans l’observation mais dans la révolution intellectuelle qui était nécessaire. Il en va de même pour la naissance de la théorie du chaos déterministe qui est partie de l’observation du climat, un phénomène tout ce qu’il y a de commun…

Dans ces découvertes, ce n’est pas la connaissance des faits mais l’imagination des solutions qui manquait. Or l’imagination va bien au-delà de ce que l’on sait, de ce que l’on peut déduire des raisonnements ou des équations et des théories précédentes.

Quand Einstein rêve de relativité, il dit qu’il imagine se retrouver sur un corpuscule de lumière se déplaçant à la vitesse c. Il pose la question : comment je vois le monde alors qu’aucun mouvement relatif n’est possible. Et on peut dire que l’ensemble des idées d’Einstein est véritablement une manière de voir le monde, comme il titre un de ses ouvrages. Il s’agit bel et bien d’une évolution des idées en physique, selon le titre d’un autre de ses ouvrages le plus fameux.

Quand Weinberg découvre la structure qui soutend l’ensemble des particules durables, celles-ci sont déjà connues mais c’est la signification de cette variété de corpuscules qui fait défaut. Les propriétés et les quantités caractéristiques de ces particules sont connues. Où Weinberg va-t-il chercher l’idée de la brisure de symétrie qui va donner la réponse concernant cette structure de l’ensemble des particules dites élémentaires ? Sinon dans son imagination créatrice !

Certains peuvent se dire que la symétrie dans la nature a été observée et étudiée par expérience mais cette ancienne notion de symétrie n’a rien à voir avec la notion de brisure de symétrie spontanée et dynamique. L’ancienne conception affirmait que la symétrie était un ordre alors que la nouvelle affirme qu’elle est un désordre ! La première affirmait que la matière provenait de la symétrie et la nouvelle qu’elle provient de la rupture de cette symétrie. La première supposait que l’origine était la matière et la nouvelle suppose, au contraire, que c’est le vide qui est symétrique et que c’est la rupture spontanée de cette symétrie qui produit la matière.

Une telle idée est contre-intuitive car, dans le monde qui est le nôtre, il ne semble pas y avoir d’antimatière et pas de symétrie matière-antimatière. Il ne semble pas y avoir de temps s’écoulant dans les deux sens, vers le futur et vers le passé. Une telle idée semble parfaitement absurde. Et pourtant, des physiciens comme Weinberg et Dirac ont osé imaginer une telle absurdité !

L’antimatière virtuelle existe dans le vide quantique en nombre égal à la matière virtuelle mais notre univers matériel ne le réalise pas. Il faut donc que l’imagination supplée à cette absence de vision…L’antimatière n’a pu être mise en évidence au cours d’expériences qu’après que Dirac l’ait imaginée. Cette existence ne découlait pas des théories précédentes et il a fallu changer la théorie pour qu’elle l’englobe…

Les faits ne parlent pas d’eux-mêmes. Il n’est pas besoin de faire appel aux dimensions des particules élémentaires et du vide quantique pour le constater. Des phénomènes que chacun peut observer à loisir ne parlent pas davantage de manière immédiate à la pensée humaine, à l’entendement scientifique. Il en va ainsi de la gravitation. Chacun en constate sans cesse les manifestations dans le mouvement, par exemple, de la lune autour de la Terre ou de celle-ci autour du Soleil, mais aussi dans la chute de la pomme. Mais quelle évidence d’observation dans l’identité de ces deux phénomènes, l’un céleste, l’autre terrestre ? Et même sur Terre, quelle évidence d’observation sur l’identité entre l’origine de la force qui fait tourner les cyclones, les anticyclones et les dépressions et celle qui fait tomber la pluie ?

Quel lien direct même entre ces observations et l’idée d’une force universelle entre les matières fondée sur un vecteur mathématique imaginaire agissant sur toutes les forces à distance le long de la droite joignant les centres de gravité des deux masses et dont la valeur est proportionnelle aux deux masses et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare ? Seule l’imagination de Newton a pu concevoir cela.

De même, ce n’est pas à force d’observations qu’est née dans le cerveau de Maxwell les équations déterminant le phénomène de l’électromagnétisme. Pas plus l’identité entre lumière et électromagnétisme n’a pas découlé directement d’une observation ni des développements logiques des théories précédentes. C’est de la pure imagination !

Même les mathématiques ont plus à voir avec l’imagination qu’on le croit le plus souvent. Un mathématicien a le droit d’inventer ce qu’il veut du moment qu’il y a une cohérence interne. Les images des mathématiques sont des constructions humaines et pas des monstres fonctionnant tous seuls comme le croient bien des gens. Il n’y a pas d’objectivité absolue des mathématiques. On peut inventer des mathématiques différentes incompatibles entre elles. Il y a place pour l’intuition, pour le rêve, pour la création, etc.

Bien sûr, les expériences et les développements théoriques (et mathématiques) doivent être conformes à la thèse nouvelle, mais ils n’ont pas été directement la source de la découverte.

Inversement, il a souvent fallu imaginer à la fois des expériences et observations nouvelles ou des théories nouvelles, alternatives.

Pourquoi imaginer des expériences ? Parce que les conditions habituelles ne sont pas forcément aptes à souligner les propriétés fondamentales qui sont recherchées, ne serait-ce que parce que ce n’est pas seulement le phénomène étudié qui agit mais aussi de nombreux autres. Les sciences expérimentales ne se contentent pas d’observer la nature : elles doivent faire en sorte de le faire dans des conditions où la situation est suffisamment simplifiée pour mettre en valeur la loi, la propriété, le domaine particulier de l’étude sans être gênée par d’autres propriétés, d’autres lois, d’autres domaines, d’autres effets, alors que tous sont en permanence interactifs. Il s’agit donc de trouver, d’inventer dans quelles conditions un seul phénomène peut être essentiellement en action. C’est ce qui fait que l’appareillage, le dispositif, le lieu d’observation, l’action nécessaire pour observer doivent être d’abord pensés, imaginés.

Et il arrive même que l’expérience pensée suffise à elle seule à faire avancer la réflexion scientifique et même à trancher sur la question posée. Au point que personne n’ait parfois plus besoin de réaliser véritablement une telle expérience, souvent d’ailleurs technologiquement irréalisable à ce stade.

Dans ce cas, l’expérience de pensée est une magnifique démonstration de la force de l’imagination en sciences par rapport au raisonnement logique et mathématique et par rapport aux observations expérimentales classiques.

Schrödinger n’a jamais eu à enfermer un chat et à prendre le risque de le tuer en actionnant son empoisonnement par la radioactivité d’un atome instable. La seule réflexion sur l’expérience dite « du chat de Schrödinger », qu’il a imaginée sur le papier seulement, suffit à comprendre que la physique quantique modifie philosophiquement la perception : la physique quantique met en cause la logique formelle y compris à l’échelle macroscopique et pas seulement au niveau microscopique. La superposition d’états concerne notre niveau hiérarchique de la matière aussi bien que celui des particules dites élémentaires. Cependant, ce résultat renverse toutes les croyances scientifiques précédemment reconnues… Une seule expérience de pensée a réalisé cette révolution ! Telle est la force de l’imagination.

On peut dire qu’Einstein et Planck ont imaginé le quanta et que les expériences qu’ils ont interprété ainsi étaient déjà connues avant mais n’avaient pas été interprétées de cette manière pour la simple et bonne raison que l’hypothèse de Planck et Einstein était complètement incroyable du point de vue général de la physique : la discontinuité fondamentale de l’énergie n’était nullement admissible ! Aussi incroyable que si on vous disait que vous n’existez qu’une seconde sur deux et que vous disparaissez aussi une seconde sur deux…

Seule l’imagination est capable de suggérer et d’étudier des hypothèses absolument invraisemblables du point de vue des connaissances et des raisonnements que l’on pense solidement établis. Sans ce saut dans l’imaginaire, la science ne peut se libérer de ses propres a priori solidement installés et ne peut parvenir à penser le réel. Le cerveau humain doit se débarrasser de ses propres liens pour se rendre capable de pénétrer les fonctionnements de la nature.

Pour cela, loin d’observer l’application juste de ses principes, le scientifique cherche les contradictions, les exceptions à la règle, les remarques curieuses par rapport au fonctionnement considéré jusque là comme normal. La découverte n’est pas l’application de la rationalité mais le phénomène qui semble contredire la rationalité humaine. Découvrir ce qui ne colle pas, les phénomènes qui sont des étonnements profonds, telle doit être la première capacité du découvreur.

Par exemple, il ne faut pas seulement connaître la somme des faits déjà interprétés mais aussi ceux qui ne le sont pas. Et il n’est nullement évident d’observer autour de soi des phénomènes qui sont étonnants, pour ne pas dire inexpliqués.

Darwin n’a pas seulement imaginé un mécanisme de sélection naturelle aveugle de transformations des espèces, il a aussi listé un grand nombre de phénomènes qui y échappaient pour examiner si cela remettait en cause sa thèse. Il a ainsi mis en évidence la sélection sexuelle, l’évolution culturelle et des phénomènes posant problème comme l’explosion brutale de diversité structurelle au cambrien.

Ce qui a déjà été découvert peut parfaitement devenir un véritable obstacle pour trouver ce qui reste à découvrir.

La question « qu’est-ce qui cloche ? » est bien plus porteuse de résultats que celle de « qu’est-ce que l’on sait ? ».

Ainsi, Stephen Jay Gould a illustré cette question en proposant de réfléchir au sixième pouce du panda ou aux canyons provoqués par de brutales invasions massives des eaux et non par une érosion lente et progressive. Dans ces différents cas, il a démontré que l’imagination humaine est souvent l’élément le plus indispensable à la science.

La nature suit des voies et moyens qui nous semblent difficiles à concevoir. La manière dont elle fonctionne ne nous paraît nullement évidente, n’obéit absolument pas à notre bon sens, n’a rien d’immédiat, n’est pas logique au sens que nous donnons usuellement à ce mot, n’est pas d’une rationalité simple, directe. De sorte qu’il nous faut nous libérer radicalement de ce que nous pensons ordinairement pour penser la science. Il nous faut du rêve, de la fiction, des idées débridées, qui refusent de se laisser enfermer par les opinions classiques. Einstein rejoignait Lyell sur un point : il affirmait qu’une idée juste devait être suffisamment folle pour être une bonne candidate comme nouvelle idée scientifique.

Il y a bel et bien une rationalité objective à découvrir dans le fonctionnement naturel et elle doit effectivement être vérifiée par l’observation et cependant sa découverte doit venir du cerveau humain, de sa capacité à inventer, à créer et pas seulement à observer et analyser.

Voici comment Stephen Jay Gould l’expose :

Le succès de la dérive des continents

Quand la nouvelle orthodoxie darwinienne se répandit en Europe, le plus brillant de ses adversaires, le vieil embryologiste Karl-Ernst von Baer, remarqua, avec une ironie amère, que toute théorie qui triomphe est passée par trois étapes. D’abord, elle a été considérée comme fausse puis rejetée comme contraire à la religion, et finalement elle a été acceptée en dogme, et tous les hommes de science prétendent qu’ils ont été les premiers à avoir reconnu la valeur.

Lorsque j’ai eu connaissance pour la première fois de la dérive des continents, elle subissait l’inquisition de la deuxième étape. Kenneth Caster, le seul paléontologiste américain de poids à oser la défendre ouvertement, vint faire une conférence à Antioch College, où j’ai fait mes premières armes. Nous n’avions pas une réputation de conservatisme acharné, mais nous pensions presque tous que ses idées étaient à peine sensées. Comme j’en suis maintenant à la troisième étape, je me souviens parfaitement que Caster a semé dans mon esprit les graines fécondes du doute. Je me souviens que, quelques années plus tard, alors que je terminais mes études à l’université Columbia, mon professeur de stratigraphie, homme au demeurant fort distingué, traita avec dérision un partisan australien de la dérive, invité à l’Université. Il alla même jusqu’à diriger le chahut des étudiants, qui tout imprégnés de la « vraie » doctrine, conspuèrent ce conférencier…

Presque tous les hommes de science soutiennent, ou du moins affirment en public, que leur profession s’approche à grands pas de la vérité parce qu’elle accumule des connaissances de plus en plus nombreuses dans le cadre d’une technique infaillible appelée la « méthode scientifique ». Si tel était le cas, il serait facile de répondre à cette question. Les faits, tels qu’on les connaissait il y a dix ans, parlaient contre la dérive des continents. Depuis, nous avons eu connaissance d’éléments nouveaux et nous avons révisé notre opinion en conséquence. Pourtant, ce scénario est en général inapplicable et, dans ce cas, complètement inadapté.

Pendant la période de rejet pratiquement universel, les faits favorables à la dérive des continents, c’est-à-dire l’étude des couches géologiques observables sur les cinq continents, étaient en tous points semblables à celles que nous connaissons aujourd’hui. On repoussait la théorie parce que personne n’avait pu imaginer un mécanisme physique permettant aux continents de se déplacer sur un fond solide des océans. En l’absence de mécanisme plausible, la théorie était considérée comme absurde. Il était toujours possible d’expliquer autrement les éléments qui lui semblaient favorables. Si ces explications paraissaient partielles ou forcées, elles restaient moins improbables que la dérive des continents.

Au cours de ces dix dernières années, on a découvert des faits nouveaux, qui concernent cette fois le fond des océans. Grâce à ces éléments, une bonne dose d’imagination créatrice et une meilleure compréhension de l’intérieur de la Terre, on a échafaudé une nouvelle théorie de la dynamique planétaire.

Dans le cadre de la théorie des plaques tectoniques, on ne peut échapper à la dérive des continents. Les vieilles observations sur les couches géologiques continentales, qui étaient autrefois unanimement rejetées, ont été remises à l’honneur et ont servi à prouver définitivement l’existence de la dérive. En bref, nous acceptons maintenant la dérive des continents parce qu’elle fait partie de la nouvelle orthodoxie.

Cet épisode est typique du progrès scientifique. Des faits nouveaux rassemblés dans le cadre des vieilles théories sont rarement le prélude à une réelle évolution de la pensée. Les faits ne « parlent pas d’eux-mêmes » ; ils sont interprétés à la lumière de la théorie. La pensée créatrice, dans les sciences autant que dans les arts, est le moteur du changement.

La science est une activité essentiellement humaine, non l’accumulation mécanique, automatique d’informations objectives qui conduirait, grâce aux lois de la logique, à des conclusions inévitables. Je vais essayer d’illustrer cette thèse à l’aide de deux exemples tirés de l’arsenal classique de la dérive des continents. Ils se rapportent à des faits qu’il avait fallu écarter quand la dérive n’était pas acceptée.

1- La glaciation de la fin du paléozoïque

Il y a environ 240 millions d’années, les glaciers couvraient en partie ce qui est actuellement l’Amérique du Sud, l’Antarctique, l’Inde, l’Afrique et l’Australie. Si les continents sont immobiles, cette distribution présente des difficultés en apparence insolubles :

a- L’orientation des stries en Amérique du Sud indique que les glaciers venaient de ce qui est actuellement l’océan Atlantique (les stries sont des éraflures du lit du glacier, produite par les roches emprisonnées par la glace). Les océans forment un seul système, et les courants chauds qui prennent naissance dans les régions tropicales empêchent qu’aucune partie majeure d’un océan ouvert puisse geler ;

b- Les glaciers africains couvraient des régions actuellement tropicales ;

c- Les glaciers indiens se sont développés dans les régions subtropicales de l’hémisphère Nord. De plus, les stries indiquent qu’ils ont pris naissance dans les eaux tropicales de l’océan Indien ;

d- Il n’y avait pas de glacier sur les continents du nord. Si la Terre était assez froide pour geler l’Afrique tropicale, pourquoi n’y avait-il pas de glaciers en Sibérie et dans le nord du Canada ?

Toutes ces difficultés disparaissent si l’on suppose que les continents du sud – y compris l’Inde – n’en formaient qu’un seul pendant cette période glaciaire, et se trouvaient plus au sud, recouvrant le pôle. Les glaciers sud-américains prirent naissance en Afrique, non dans l’océan ; l’Afrique « tropicale » et l’Inde « subtropicale » étaient situés près du pôle Sud. Le pôle Nord se trouvait au milieu d’un immense océan, ce qui empêchait la formation de glaciers dans l’hémisphère Nord. Plus personne n’en doute aujourd’hui.

2- La distribution des trilobites du cambrien (arthropodes fossiles qui vivaient il y a 500 ou 600 millions d’années). Les trilobites cambriens d’Europe et d’Amérique du Nord se divisent en deux faunes distinctes, dont la répartition sur les cartes modernes est assez étrange. Les trilobites « atlantiques » vivaient en Europe et dans quelques régions de la limite est de l’Amérique du Nord : à l’est (mais pas à l’ouest) de Terre-Neuve et dans le sud-est du Massachusetts, par exemple. Les trilobites « pacifiques » vivaient en Amérique et dans quelques endroits de la côte Ouest de l’Europe : le nord de l’Ecosse et le nord-ouest de la Norvège, notamment. Il est pratiquement impossible d’expliquer cette répartition si les continents ont toujours été séparés par 5.000 kilomètres d’océan.

Mais la dérive des continents suggère une solution satisfaisante. Au cambrien, l’Europe et l’Amérique du Nord étaient séparées ; les trilobites « atlantiques » vivaient autour de l’Europe, les trilobites « pacifiques » autour de l’Amérique. Ces deux continents, qui présentent actuellement des sédiments où sont ensevelis les trilobites, s’approchèrent l’un de l’autre et finirent par se souder. Plus tard, ils se séparèrent de nouveau, mais pas exactement suivant la ligne de leur jonction. Des morceaux de l’ancienne Europe, contenant des trilobites « atlantiques » restèrent fixés à la limite est de l’Amérique, alors que des parties de l’ancienne Amérique restaient solidaires de la face ouest de l’Europe.

Aujourd’hui, on cite souvent ces deux exemples comme « preuves » de l’existence de la dérive des continents, alors qu’ils étaient unanimement rejetés auparavant – et cela non parce que les informations étaient moins complètes, mais simplement parce que personne n’avait imaginé un mécanisme capable de faire bouger les continents.

Les premiers partisans de la dérive croyaient que les continents se déplaçaient en labourant le fond de l’océan. Alfred Wegener, le père de la dérive des continents, prétendit, au début du siècle, que la gravité, à elle seule, était capable de mettre les continents en mouvement. Les continents dériveraient lentement – vers l’ouest, par exemple – parce qu’ils seraient retenus par l’attraction de la Lune et du Soleil, alors que la Terre continuerait sa rotation sous eux. Les physiciens tournèrent la chose en dérision et montrèrent, chiffres à l’appui, que la gravité est trop faible pour mouvoir des masses aussi imposantes. Alexis du Toit, défenseur sud-africain de Wegener, changea de tactique. Il prétendit que le fond de l’océan se liquéfiait sous l’effet de forces radioactives aux abords des continents, ce qui permettait à ceux-ci de se déplacer. Cette hypothèse « sur mesure » ne fit rien pour la crédibilité de l’idée de Wegener.

Puisque la dérive paraissait absurde en l’absence d’un mécanisme qui permette de l’expliquer, les géologues orthodoxes se mirent de devoir d’expliquer les éléments qui jouaient en sa faveur comme une suite de coïncidences.

En 1932, le célèbre géologue américain Bailey Willis s’efforça de rendre les indices de glaciation compatibles avec l’immobilité des continents. Il fit surgir pour cela un véritable « deux ex machina » : les isthmes, étroites bandes de terre franchissant avec désinvolture plus de 5.000 kilomètres d’océan. Il en plaça un entre l’est du Brésil et l’ouest de l’Afrique, un autre allant d’Afrique en Inde via la République malgache, et un reliant le Vietnam à l’Australie, par Bornéo et la Nouvelle Guinée. Son collègue de Yale, le professeur Charles Schuchert, en ajouta un qui réunissait l’Antarctique à l’Amérique du Sud, isolant ainsi un océan du reste des eaux du monde. Un tel océan pourrait geler à partir du sud, permettant ainsi aux glaciers de couvrir l’est de l’Amérique du Sud. Ses eaux froides auraient également pu alimenter les glaciers d’Afrique du Sud.

Les glaciers indiens, situés au dessus de l’équateur, à plus de 4.500 kilomètres au nord des glaces du sud exigeaient une explication distincte. Willis écrivit : « Il n’est pas raisonnablement possible d’établir un lien entre ces faits. Il faut étudier ce cas en fonction des conditions générales et sur la base des conditions géographiques et topographiques locales ». L’esprit inventif de Willis était à la hauteur de la tâche : il imagina qu’il y avait à cet endroit des reliefs tellement élevés que le produit de l’évaporation des eaux chaudes du sud s’y déversait sous forme de neige. Pour rendre compte de l’absence de glace dans les zones arctiques et tempérées de l’hémisphère Nord, Willis mit au point un système de courants marins qui lui permit de postuler l’existence d’ « un courant chaud, coulant en profondeur et se dirigeant vers le nord, qui faisait surface dans l’Arctique et agissait comme un système de chauffage central ».

La solution des isthmes convenait parfaitement à Schuchert qui écrivit :

« Une bande de terre allant de l’Afrique au Brésil, une autre de l’Amérique du Sud à l’Antarctique (elle n’a pas complètement disparu aujourd’hui), une autre encore de cette région polaire à l’Australie puis, par la mer d’Arafoura, à Bornéo, Sumatra et l’Asie, plus les structures généralement acceptées de dispersion le long des pates-formes continentales, les vents, les courants marins et les oiseaux migrateurs suffisent pour expliquer la répartition de la vie dans les océans et sur terre, pendant l’histoire géologique, sur la base de la disposition actuelle des continents. »

Toutes ces bandes terre n’avaient qu’une seule chose en commun : elles étaient parfaitement hypothétiques ; il n’existait pas une seule preuve concrète de leur existence. Pourtant, de peur que l’on ne considérât un peu rapidement la saga des isthmes comme un conte de fées inventé par des gardiens du dogme désireux de préserver à tout prix une orthodoxie insoutenable, il faut remarquer que pour Willis, Schuchert et tous les géologues en vue dans les années trente, une chose paraissait à l’évidence plus absurde que des bandes de terre longues de milliers de kilomètres. Cette chose, c’était la dérive des continents.

Pour des imaginations aussi fertiles, les trilobites du cambrien ne présentaient pas difficulté insurmontable. On interprétait les régions de l’Atlantique et du Pacifique comme des environnements différents plutôt que comme des lieux différents : eaux peu profondes dans le Pacifique, plus profondes dans l’Atlantique. Comme on avait toute liberté pour inventer à son gré la configuration du fond des océans du cambrien, les géologues dessinèrent leurs cartes et modelèrent leur orthodoxie.

Quand la dérive des continents fut mise à la mode, dans les années soixante, les études classiques des roches continentales ne jouèrent aucun rôle. La dérive fut la conséquence directe d’une nouvelle théorie, fondée sur de nouvelles informations.

Les absurdités de la théorie de Wegener reposaient sur sa conviction que les continents « labouraient » le fond de l’océan. Etait-il possible que la dérive se produisit d’une autre façon ? Le fond des océans, la croûte terrestre doit avoir un volume constant. Alors, si certains de ses morceaux bougent, cela ne doit-il pas ouvrir des trous béants à la surface de la Terre ? Rien ne paraît plus évident. Mais si cela n’ouvrait pas de trous ?

En général, ce sont nos théories qui définissent l’impossible, pas la nature. L’essence des théories révolutionnaires est l’inattendu. Si les continents doivent effectivement « labourer » le fond des océans, la dérive ne peut pas exister. Mais supposons que les continents soient solidaires de la croûte et suivent passivement le mouvement des morceaux de croûte. Cependant, nous venons de dire que la croûte ne peut pas se déplacer sans laisser des trous. Nous atteignons ici une impasse dont on ne peut sortir que par un effort d’imagination, et non par une saison de fouilles dans les Appalaches. Il nous faut imaginer une conception de la Terre totalement différente.

Il est possible d’éluder le problème des trous grâce à un postulat audacieux, et qui paraît valide. Si les deux morceaux du fond de l’océan s’éloignent l’un de l’autre, ils ne laisseront pas de trou si les matériaux venus de l’intérieur de la Terre comblent le vide. Ou, pour le dire autrement, l’apparition de matériaux nouveaux est peut-être la force motrice qui permet au fond de l’océan de se déplacer. Mais, puisque la Terre ne grandit pas, il doit exister des régions où le fond de l’océan sombre à l’intérieur de la Terre, de telle sorte que soit maintenu un équilibre entre création et destruction de croûte.

En réalité, il semble que la surface de la Terre soit divisée en moins de dix « plaques » majeures limitées sur leur périmètre par d’étroites zones de création – les « dorsales océaniques » - et de destruction – les « fosses ». Les continents sont solidaires de ces plaques et se déplacent en même temps qu’elles quand elles s’éloignent des zones de création de croûte. Dès lors, la dérive des continents n’est plus une théorie en elle-même, c’est une conséquence de notre nouvelle orthodoxie : les plaques tectoniques.

Nous avons maintenant une théorie mobiliste, aussi définitive et inébranlable que le statisticisme qu’elle a remplacé. A sa lumière, les observations classiques, favorables à la dérive, ont été exhumées et élevées au rang de preuves. Pourtant, ces observations n’ont joué aucun rôle dans l’établissement de l’existence de la dérive. Celle-ci n’a été acceptée que comme conséquence nécessaire d’une nouvelle théorie.

Il n’existe pas de « faits purs » dans notre monde complexe…

Extrait de « Darwin ou les grandes énigmes de la vie » de Stephen Jay Gould

D’un autre exemple, celui de l’explosion de diversité de structures du vivant, celle des êtres multicellulaires du cambrien, il y a environ 600 millions d’années, interprétée par Stanley qui y voit la disparition d’un important prédateur, Gould conclue ainsi :

« Stanley donne quatre raisons d’accepter sa théorie : 1- elle rend compte de que nous connaissons de la vie au précambrien ; 2- elle est simple ; 3- elle est purement biologique et n’invoque aucun élément extérieur ; 4- elle est, dans une large mesure, la conséquence directe d’un principe écologique établi… Stanley ne s’appuie pas sur des informations nouvelles fournies par des expériences rigoureuses. Sa deuxième raison est d’ordre méthodologique, la troisième philosophique et la quatrième se réfère à l’application d’une théorie antérieure… C’est exactement cela que doit être la pensée scientifique créatrice. Il ne s’agit pas seulement de rassembler des faits et d’en tirer une théorie, mais bien d’un processus complexe faisant appel à l’intuition, aux opinions et à la connaissance des autres domaines scientifiques. Le jugement et le savoir-faire de l’homme doivent intervenir à toutes les étapes. Après tout, bien que nous ayons tendance à l’oublier, ce sont les êtres humains qui font la science. »

La suite

3 Messages de forum

  • Sciences et imagination 9 juin 2015 07:23, par R.P.

    « En devenant rigoureuse, la Science mathématique prend un caractère artificiel qui frappera tout le monde ; elle oublie ses origines historiques ; on voit comment les questions peuvent se résoudre, on ne voit plus comment et pourquoi elles se posent. Cela montre que la logique ne suffit pas ; que la Science de la démonstration n’est pas la Science tout entière et que l’intuition doit conserver son rôle comme complément, j’allais dire comme contrepoids ou comme contrepoison de la logique. »

    « La Science et l’Hypothèse », Henri Poincaré

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  • Sciences et imagination 7 février 2017 07:23

    Lénine sur ce point dans ses « Cahiers philosophiques » : « Il est absurde de nier le rôle de l’imagination même dans la science la plus rigoureuse. »

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  • Sciences et imagination 6 juillet 08:45

    Roland Lehoucq : « De Galilée à Einstein, l’imagination a joué un rôle-clé en science »

    Lire ici

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