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Art, science et révolution

vendredi 16 mai 2008, par Robert Paris

Art et science, viéo

« Aucune évocation non poétique de la réalité ne peut être complète. »

L’astrophysicien John Barrow dans « La grande théorie »

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Simon Diner

FORMES et AUTOORGANISATION L’art est essentiellement la création de formes et toute perception de formes peut constituer le départ d’une expérience artistique. Mais la reconnaissance des formes est une opération délicate où interviennent des facteurs objectifs, liés aux facteurs généraux de la perception et de la connaissance, et des facteurs contextuels liés à la culture (conditions socio-historiques, choix philosophiques, représentation du monde). Il en est de même pour les caractères artistiques et esthétiques. Si l’art se définit de manière très générale comme une manifestation d’expression et d’expressivité, assumant un flirt incessant entre art et sémiotique, le rôle essentiel des formes apparaît précisément dans leur fonction de support d’identité et d’expression, et donc de communication . Ce jeu complexe des formes dans la détermination de l’art explique l’assimilation fréquente des concepts d’art et de forme, comme cela apparaît clairement dans la dénomination d’ « Univers des formes » utilisée dans la dénomination d’une histoire universelle des arts publiée dans la seconde moitié du XX ème siècle. Ou bien encore dans l’écriture par un historien d’art comme Henri Focillon d’un livre intitulé « La vie des formes ». Comme l’a si bien dit le philosophe A.N. Whitehead : « Art is the imposing of a pattern on experience, and our aesthetic enjoyment is recognition of the pattern” ( Dialogues. June 1943). La notion de forme est si générale et va tellement au delà d’une simple caractérisation d’objets matériels, mais s’étend à la langue, à la musique ou au comportement, que la tentation a été fréquente de lui donner une existence autonome. C’est ainsi que Platon envisageait l’existence de formes séparées de la matière (les fameuses idées), alors qu’Aristote ne l’admettait pas dans sa doctrine hylémorphique. Un débat qui n’en finit plus et qui se trouve au cœur des différentes conceptions de la forme. Ce qui n’est pas sans influence sur les pratiques artistiques, témoin l’art abstrait qui cherche à s’emparer de la forme pure. Les « purs rapports » évoqués par Mondrian. La forme désigne cet aspect de l’être qui en marque l’identité en lui assurant spécificité et stabilité. Exister, c’est exister en tant qu’un et le même. Il y a là l’expression d’une totalité qui exprime une différentiation spécifique et une résistance au changement. C’est à travers la définition de la forme et sa reconnaissance que se produit la connaissance de l’être. La forme est une modalité d’existence de l’être, ce qui fait qu’une chose est ce qu’elle est. Concept que la scholastique latine désignait par quiddité, tout en introduisant le mot forma, pour rendre les mots grecs idea, eidos, morphe et ritmos. A ce stade linguistique il faudrait adjoindre au mot forme, les termes de figure et de structure (structuralisme), pour équilibrer la diversité anglaise de form, shape et pattern. La philosophie grecque a montré que la réflexion sur la forme est à la base de deux conceptions du monde. Une conception où les formes sont données à priori, formes abstraites et transcendantes auxquelles la nature sensible se conforme. C’est la théorie platonicienne des Idées : une idée est ce qui est toujours identique à soi même (stabilité), ce qui est l’unité d’une multiplicité et ce qui est pris comme modèle pour faire une chose ou accomplir une action. Une conception où la diversité de la nature proviendrait de l’assemblage de formes simples données par avance. Une conception atomistique* du monde. La vision atomique et moléculaire du monde ne procède pas autrement aujourd’hui. Elle renforce des positions très répandues en psychologie où l’on pense que la perception a pour objets immédiats des formes élémentaires (Théorie de la Gestalt). Vision commune à celle des catégories de l’entendement de Kant ou à la conception des achétypes inconscients de Jung. La conception atomistique domine jusqu’à présent le champ de la biologie moléculaire. Une autre conception pense que la forme est en puissance dans la matière et s’actualise par la matière sans que l’on puisse séparer la matière de la forme. La forme est un tout qui actualise la matière en s’actualisant. C’est là l’esprit de la doctrine hylémorphique d’Aristote, qui donne naissance à une conception où la matière et le mouvement se conjuguent pour créer la forme. La forme est alors un Tout qui transcende la matière et ne résulte pas de la simple addition des propriétés de ses parties. Une propriété émergente. Une transcendance qui hante l’histoire de la philosophie naturelle dans l’esprit d’un néo-aristotélisme. Leibniz, Goethe, Schelling, Husserl, D’Arcy Thomson, Waddington, la Gestalt Theorie, Türing, Thom et la Théorie des catastrophes, en sont les héros. Cette conception a connu au XXème siècle des développements scientifiques majeurs dans le cadre de la théorie des systèmes dynamiques, qui a mis en évidence des mécanismes d’apparition de formes. Ces mécanismes exploitent la propriété mathématique (physique) de nonlinéarité, à l’origine du phénomène de transcendance de la forme. Ils exploitent souvent le phénomène de brisure de symétrie et peuvent se manifester dans des régimes dynamiques loin de l’équilibre (structures dissipatives). Grâce à l’ordinateur, on a pu créer des formes nouvelles, comme les fractals, qui permettent de mieux comprendre les formes reconnues dans la nature. Du point de vue contemporain, la forme est un compromis entre l’information (originalité, diversité, surprise) et l’intelligibilité (calculabilité, discursivité, réductibilité à un discours). Trop d’information tue la forme. Un phénomène stochastique (chaotique) n’a pas de forme, car il est un trop plein d’information non réductible à un algorithme (complexité algorithmique). Cette complexité le rend rebelle à toute prévisibilité au moyen d’un discours. Le Vide, quel qu’il soit, est une absence de forme, à la fois par absence d’information et aussi sans doute par excès. Loin d’être Rien, il est au contraire le Vide par surdétermination au delà du raisonnable. En fait la forme n’est pas une manifestation en soi (une substance pour ainsi dire), même si elle donne à la matière son caractère de substance selon l’hylémorphisme aristotélicien. Toute réflexion sur l’absence de forme, comme réflexion essentielle sur les conditions de l’apparition de la forme, souligne le caractère contextuel et relationnel de la forme. La forme ne prend sens que vis à vis d’autres formes ou comparée à la non forme. La non forme est la condition d’existence de la forme. On retrouve là aussi en écho la distinction entre forme accidentelle et forme substantielle, que l’on pourrait dénommer forme normale, car elle oppose le normal au pathologique. « Tout vient du fond et y retourne » disait Joan Miro. C’est que la forme ne prend corps que si elle traduit une différence. Nous ne percevons que des différences, comme l’a si bien exprimé Gregory Bateson dans sa conférence « Form, substance and difference » (1970). Déjà au début du siècle Ferdinand de Saussure, créateur de la linguistique, et Ernest Cassirer, l’auteur des « Formes Symboliques », critiquaient le substantialisme et défendaient la priorité des notions fonctionnelles ( qui ne sont pas dérivées des objets mais servent à former le notion d’objet). Ainsi Ferdinand de Saussure écrit dans le texte inédit « De l’essence double du langage » : « Il y a dans la langue ni signes ni significations, mais des différences de signes et des différences de significations lesquelles 1° n’existent absolument les unes que par les autres (dans les deux sens) et sont donc inséparables et solidaires ; mais 2° n’arrivent jamais à se correspondre directement. » Le concept de forme ne prend ainsi son sens véritable que dans le cadre de la théorie de l’information, où selon le mot de Bateson, l’information est une différence qui fait la différence. Toutes les expressions artistiques ont recours à la construction de fonds pour mieux affirmer le forme par contraste et la problématique figure-fond mise à l’honneur par la psychologie gestaltiste est récurrente dans bien des domaines. Le vide et le fond sont un même combat pour l’expressivité de la forme. Il est clair que toute phénoménologie de la forme doit tenir compte des mécanismes de perception de la forme (Cf. Perception des formes). Une des plus grande découverte du XX ème siècle est de montrer la possibilité de création spontanée de formes au sein d’un système en évolution. C’est 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. Le terme d’auto-organisation semble avoir été introduit par le cybernéticien W. Ross Ashby, mais ne s’est répandu que dans les année 70 lors de l’explosion de l’étude des systèmes dynamiques non linéaires initiée par les mathématiciens soviétiques. En fait la théorie des auto–oscillations selon Andronov (1928) constitue un paradigme fondateur pour l’auto-organisation, dans le cas particulier des formes périodiques. Les auto-oscillateurs sont responsables de la plupart des phénomènes temporels périodiques observés ou créés. Un émetteur radio, une horloge ou un laser sont des systèmes auto-oscillants typiques, comme le sont des systèmes chimiques (Réaction de Belousov-Zhabotinsky) ou des systèmes biologiques comme le cœur ou les rythmes de la production hormonale. Les instruments de musique à corde frottée ou à vent sont des auto-oscillateurs, et les sons qu’ils produisent sont totalement structurés par les propriétés physiques de tels systèmes. Les auto-oscillateurs sont en fait comme la plupart des systèmes auto-organisés des systèmes non-linéaires ouverts avec entrée d’énergie (ou de matière ) et dissipation d’énergie (ou de matière ). 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. Dans son livre historique « Stabilité structurelle et morphogenèse » (1972), à la page 31, il livre le fond de sa pensée : « La notion de stabilité structurelle est à mes yeux, une notion clé dans l’interprétation des phénomènes, de quelque discipline que ce soit (sauf peut être en physique quantique)...... observons seulement que les formes subjectivement identifiables, les formes pourvues d’une dénomination, représentées dans le langage par un substantif, sont nécessairement des formes structurellement stables. » De fait le mécanisme général d’apparition de formes par brisure spontanée de symétrie correspond au rétablissement d’une stabilité structurelle, là où la symétrie en empêchait la présence. La brisure de symétrie a été pour la première fois reconnue comme fondamentale pour l’apparition des formes par le génie mathématique qu’était Alan Turing en 1952. Toute l’activité de Turing avait jusque là été totalement consacrée aux ordinateurs et à la logique, depuis la fameuse machine de Turing, modèle idéal de l’ordinateur jusqu’à un des premiers calculateurs électroniques Colossus. Mais Turing s’intéressait à ce qu’il considérait comme le problème fondamental de la biologie : rendre compte des figures et des formes. Vu son passé et l’esprit de l’époque dominé par la génétique, on aurait pu penser qu’il aurait essayé de décrire l’apparition de la forme comme le résultat d’un calcul programmé dans les gênes. Mais précisément c’est ce qu’il ne voulait pas, cherchant à éliminer un mécanisme d’apparition des formes biologiques lié à un dessein extérieur génétique ou divin. Fortement influencé par d’Arcy Thomson, il crée une théorie de l’apparition de formes par instabilité des solutions d’équations de réaction-diffusion. Il s’appuie pour cela sur les propriétés de bifurcation des solutions d’équations différentielles, qui accompagne la variation d’un paramètre du système avec changement qualitatif profond lorsque ce paramètre passe par une valeur critique. Un état préalablement stable devient instable. Une distribution homogène de matière créée par une réaction chimique se mue en une distribution exhibant une forme, c’est à dire que l’on assiste à une brisure de symétrie. Cette brisure provient de l’amplification soudaine des petites irrégularités (fluctuations) réellement présentes dans la situation symétrique. Ce mécanisme d’apparition de formes par brisure de symétrie dans des équations non-linéaires de réaction-diffusion a mis en place le premier paradigme important de création dynamique de la forme. Il a été largement confirmé par la théorie et l’expérience. L’effervescence scientifique provoquée par le développement de la théorie des systèmes dynamiques et de la physique non linéaire, a donné naissance à diverses écoles ou courants de pensée, regroupés autour de certaines personnalités. Le rôle de ces écoles et de leurs inspirateurs n’a peut être pas été tant dans de véritables découvertes que dans la médiatisation de toutes ces nouvelles idées. Une médiatisation accompagnée par la création de vocables, véritables slogans servant d’enseigne à ces écoles, et créant souvent autour de leurs doctrines un halo qui n’aide pas à juger de la diversité des approches. L’Ecole de Bruxelles doit sa renommée à l’activité et au talent de son fondateur, I. Prigogine, prix Nobel de chimie. C’est une école de thermodynamique, regroupée autour du sigle : « structures dissipatives ». Elle étudie la formation de structures organisées dans les systèmes hors de l’équilibre. Elle se fonde sur des principes de minimum de production d’entropie et utilise la production en excès de l’entropie comme un moyen pour rechercher l’apparition d’une instabilité, génératrice de formes. Malgré de très nombreux travaux théoriques, en particulier sur des modèles de réactions chimiques, il ne semble pas que cette école ait véritablement fondé une science de l’apparition des formes. L’Ecole de Francfort, dirigée par H. Haken, a adopté comme sigle le terme « Synergétique ». Théoricien du laser, Haken a cherché à généraliser la théorie des phénomènes exigeant la coopération entre de nombreux acteurs. Tout en encourageant de nombreux travaux dans ce domaine et en multipliant les colloques, Haken, rival de Prigogine, n’a pas formulé une véritable doctrine de l’origine des formes. Alors que Prigogine et Haken sont des physiciens, ce sont des biologistes H. Maturana et F. Varela, qui ont tenté d’élaborer une doctrine générale des formes, valable pour les systèmes biologiques et les systèmes cognitifs. Leur concept central est celui « d’autopoièse » ou de machine autopoiètique, réalisé par un réseau de processus entrelacés. C’est une approche qui se situe dans une certaine tradition cybernétique qui considère à sa façon les phénomènes d’auto-organisation. La théorie des catastrophes du mathématicien René Thom a acquit une grande célébrité. La personnalité de son auteur, médaille Field (le Nobel des maths ) de mathématiques, tout autant que les mystères mathématiques dont elle s’entoure, expliquent ce succès philosophique et médiatique. Les catastrophes sont des variations discontinues apparaissant comme des réponses soudaines d’un système à une variation continue des conditions extérieures. La théorie des catastrophes est née de l’union de la théorie des singularités et de la théorie des bifurcations des systèmes dynamiques (Poincaré, Andronov). Son objet n’est pas tout à fait défini. Thom la considère comme un état d’esprit et non comme une théorie au sens ordinaire. C’est un programme mathématique, dont l’application varie d’un spécialiste à l’autre, mais avec pour traits généraux une attention particulière pour le typique, la stabilité structurelle et le point de vue géométrique. La théorie classe les discontinuité du mouvement en terme d’un petit nombre de formes archétypales que Thom nomme les catastrophes élémentaires. La théorie des catastrophes a été appliquée à l’optique géométrique et à l’optique physique, à l’hydrodynamique, à la stabilité des navires, à l’étude des battements cardiaques, à l’embryologie, à la sociologie, à la linguistique, à la psychologie expérimentale, à l’économie, à la géologie, à la théorie des particules élémentaires, à la modélisation de l’activité cérébrale et psychique..... Elle peut sembler une science carrefour et constituer une vision du monde, c’est ce qui fait son aura. La dernière grande idéologie de la forme est apparue à l’époque informatique et doit son développement à l’utilisation massive des ordinateurs. Elle est développée par un mathématicien informaticien, Stephen Wolfram, l’auteur de l’ensemble de programmes de calculs mathématiques connu sous le nom de « Mathematica ». L’étude scientifique de la nature et de l’homme est envisagée à l’aide de programmes de calcul plutôt qu’à l’aide d’équations mathématiques (A new kind of science). Les phénomènes du monde sont considérés comme résultant de l’exécution de myriades de programmes simples. Le programme simple par excellence étant l’automate cellulaire. L’immense richesse des formes obtenues à l’aide d’automates cellulaires illustre et conforte ce point de vue. L’automate cellulaire devient un outil privilégié de création des formes, ce dont témoignent les travaux d’art numérique ( comme ceux de Bernard Caillaud ). L’histoire de la forme ne fait que commencer....... Indications bibliographiques. Les problèmes généraux de la forme sont présentés dans : Les sciences de la forme aujourd’hui. Points-Sciences. Le Seuil. 1994 L’origine des formes. La Recherche, n° spécial. Janvier 1998.

P. BALL. The self-made tapestry. Pattern formation in nature. Oxford University Press. 2001. Essentiel. J. PETITOT. Forme. Encyclopaedia Universalis. Paris. 1989. Y. BOULIGAND, ed. La morphogénèse : de la biologie aux mathématiques. Maloine. Paris. 1980. Quelques ouvrages marquent l’histoire de la forme au XX ème siècle : S. LEDUC. La biologie synthétique. A. Poinat. Paris. 1912 ( disponible en ligne sur http://www.peiresc.org/bs01.htm ) D’ARCY WENTWORTH THOMSON. On growth and form. 1917 Edition abrégée : Cambridge University Press. 1961. A.M. TURING. The chemical basis of morphogenesis. Phil. Trans. R. Soc. London B237, 37-72, 1952. (reproduit dans collected works of A.M. Türing. Morphogenesis, ed. P.T. Saunders. North Holland. 1992.). R. THOM. Stabilité structurelle et morphogénèse. Essai d’une théorie générale des modèles. Interéditions. Paris. 1972. B. MANDELBROT. The fractal geometry of nature. Freeman. 1982. H.O. PEITGEN and P.H. RICHTER. The beauty of fractals. Images of complex dynamical systems. Springer. 1988. Le départ de la mode des fractals. H. MEINHARDT. The algorithmic beauty of sea shells. Springer.1995.Lle triomphe du modèle de Türing de réaction-diffusion. S. WOLFRAM. A new kind of science. Wolfram Media. 2002. L’automate cellulaire roi. La physique non-linéaire et l’auto-organisation sont le sujet d’innombrables ouvrages ou publications, où auto- organisation et chaos déterministe se côtoient souvent. Le livre de G.Nicolis, Introduction to nonlinear science, Cambridge University Press, 1994, constitue une des meilleures introduction générale. On trouvera de nombreuses informations dans les chroniques de Cosma Shalizi : http://cscs.umich.edu/ crshalizi/no... Cf. en particulier : self-organization, pattern formation, dissipative structures, emergent properties, cellular automata... Consulter la FAQ Self-organizing systems (SOS) : http://www.calresco.org/sos/sosfaq.htm G. NICOLIS and I. PRIGOGINE. Self-organization in non equilibrium systems. From dissipative structures to order through fluctuations. Wiley. 1977. A.T. WINFREE. The geometry of biological time. Springer. 1980. V.S. ZYKOV. Modelling of wave processes in excitable media. Naouka. Moscou. 1984.(en russe) [ traduction anglaise Manchester University Press. 1988.] A. BABLOYANTZ. Molecules, dynamics and life. An introduction to self-organization of matter. Wiley. 1986. A.T. WINFREE. When time breaks down : The three dimensional dynamics of electrochemical waves and cardiac arythmies. Princeton University Press. 1987. L. GLASS and M.C. MACKEY. From clocks to chaos : The rythms of life. Princeton University Press. 1988. G. NICOLIS and I. PRIGOGINE. Exploring complexity. Freeman. 1989. G. NICOLIS. Physics of far from equilibrium systems and self-organization. Dans, P. Davies,ed. The new physics. Cambridge University Press.1989. P. GRINDROD. Patterns and waves. The theory and applications of reaction-diffusion equations. Oxford University Press.1991. E. MERON. Pattern formation in excitable media. Physics Reports. 218, 1-66, 1992. J.S. KIRKALDY. Spontaneous evolution of spatio-temporal patterns in materials. Rep. Prog. Phys. 55, 723-795, 1992. L.G. HARRISON. Kinetic theory of living pattern. Cambridge University Press.1993. S. KAUFFMAN. The origin of order. Self-organization and selection in evolution. Oxford university Press.1993. A. GOLDBETER. Biochemical oscillations and cellular rythms. The molecular bases of periodic and chaotic behaviour. Cambridge university Press. 1996. C. SHALIZI. Causal architecture, complexity and self-organisation in time series and cellular automata. Thesis. 2001. http://bactra.org/thesis La morphogenèse biologique donne lieu à des publications spécifiques. A.R. PEACOCKE. An introduction to the physical chemistry of biological organization. Oxford university Press. 1983 J. MURRAY. Mathematical biology. Springer . 1989. (dernière édition augmentée en 2 volumes. 2002 ). Les taches du léopard...... Présentation de l’œuvre de Turing, en particulier sur la phyllotaxie : http://www.swintors.net/jonathan/tu... A. GIERER. Generation of biological patterns and form : Some physical, mathematical and logical aspects. Prog. Biophys. Mol. Biol. 37, 1-47, 1981. H. MEINHARDT. Models of biological pattern formation. Academic Press.1982. H. MEINHARDT. Pattern formation in biology : a comparison of models and experiments. Rep. Prog. Phys. 55, 797-849, 1992 P. PRUSINKIEWICZ and A. LINDENMAYER. The algorithmic beauty of plants. Springer. 1990. P. PRUSINKIEWICZ, M. HAMMEL and R. MECH. Visual models of morphogenesis:a guided tour. http://www.cpsc.ucalgary.ca/project... J.A. KAANDORP. Fractal modelling : Growth and form in biology. Springer. 1994. J. MARZEC. A pragmatic approach to modeling morphogenesis. J. of Biological Systems. 7, 335-351, 1999. J. MARZEC. Mathematical morphogenesis. http://www.albany.edu/ cmarzec E. BEN JACOB, I. COHEN and H. LEVINE. The cooperative self-organization of microorganisms. Adv. Phys. 49, 395-554, 2000. S. CAMAZINE, J.L. DENEBOURG, A. FRANKS, J. SNEYD, G. THERAULAZ and E. BONABEAU. Self-organization in biological systems. Princeton University Press. 2001.

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