Matière et Révolution

Unicité et unité du monde et de la science, pas de dualisme

Robert Paris — 2025-01-16T23:20:00Z

Unicité et unité du monde et de la science, pas de dualisme

Parménide dans Poème : « Le pensée et l'être sont une même chose ».

« C'est une même chose, le penser et ce dont est la pensée ; car, en dehors de l'être, en quoi il est énoncé, tu ne trouveras pas le penser. »

Tous les progrès scientifiques ont été dans le sens de l'unité du monde et de l'unification des sciences…

« Pour conclure maintenant tout ce que nous avons dit de la science actuelle, nous pouvons peut-être déclarer que la physique moderne n'est qu'une partie - mais aussi une partie très caractéristique - d'un processus historique général qui tend à une unification. » écrit le physicien Werner Heisenberg dans "Physique et philosophie".

Toute l'histoire des sciences est à rapprocher d'un effort vers l'universalité des lois et vers la compréhension d'un monde unique comme le rappelle le physicien Max Planck dans « L'image du monde dans la physique moderne ». Ou encore dans « L'image du monde dans la physique moderne » de Planck (voir le texte en bas) :

https://fr.wikisource.org/wiki/Initiations_%C3%A0_la_physique/Chapitre_I

Sans tomber dans l'identité vulgaire et le réductionnisme qui ramène tout à un seul niveau, on peut très bien retrouver l'unicité du monde. Dire que des phénomènes de nature très diverses, comme la balançoire et la lumière, sont périodiques, cycliques, oscillatoires, … ne choque plus personne et ne doit rien à une volonté de tout ramener à une loi unique. Aujourd'hui, de nombreuses notions historiques mériteraient de passer, elles aussi, la frontière : toutes celles qui se rapportent au mode dynamique et aux autres changements qualitatifs. Les sciences dites « naturelles » développent des concepts valables pour l'homme. N'oublions pas que l'homme n'est pas hors de la nature ! Cela concerne les notions liées aux révolutions sociales, comme la dualité de pouvoir ou la prise de pouvoir, les contradictions de la lutte des classes, la relation entre celle-ci et des structures comme l'Etat, le rôle de l'individu, des minorités, du parti, des institutions, etc… Bien entendu, il n'y a pas de parti des électrons, ni d'armée des particules, et les états de la matière n'obéissent pas à une classe dirigeante, mais il y a une émergence de structure, des transitions de phase, des résonances, des structures dissipatives, des phénomènes non-linéaires au sein de la société humaine, comme on en trouve en physique, en biologie et dans l'évolution de la vie.

James C. Maxwell a été le premier à effectuer l'unification des phénomènes magnétique et électrique avec sa théorie de l'électromagnétisme.

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6225

Avec l'avènement de la mécanique quantique et le développement de la version quantique de l'électromagnétisme – plus précisément d'une « théorie quantique des champs » – appelée électrodynamique quantique, il a été possible de fusionner cette dernière avec l'interaction faible, plus récemment découverte, au sein de la théorie électrofaible. La découverte par la suite de la chromodynamique quantique expliquant la structure du noyau atomique en termes de quarks sera alors la dernière pièce de l'édifice constitué par le modèle standard qui incorpore les trois interactions dans une théorie unifiée basée sur un groupe de jauge.

Electrodynamique quantique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4097

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5234

« La théorie quantique des champs a donc conduit à une vision plus unifiée de la nature que l'ancienne interprétation dualiste en termes de champs et de particules. »

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6427

Simon Diner : « L'histoire de la Physique n'est qu'une quête incessante d'unité. »

https://www.devoir-de-philosophie.com/encyclopedie/unification-de-la-physique

L'unification espace/temps

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article45

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4568

La grande unification des forces fondamentales

http://paulpb.eklablog.fr/la-grande-unification-des-forces-fondamentales-p1431430

L'unification des forces gravitationnelle, électromagnetique et nucléaire

http://lesnouveauxprincipes.fr/physique/12-lunification-des-forces

La théorie de jauge est l'un des dernières unifications

https://en-m-wikipedia-org.translate.goog/wiki/Gauge_theory?_x_tr_sl=en&_x_tr_tl=fr&_x_tr_hl=fr&_x_tr_pto=sc

en anglais

https://en.wikipedia.org/wiki/Gauge_theory

L'histoire de la physique comme succession d'unifications

https://www.cairn.info/l-unite-de-la-physique--9782130505853-page-89.htm

On avance encore vers l'unification de toute la Physique

https://www.pourlascience.fr/sd/physique/vers-l-unification-de-la-physique-3991.php

Le point actuel de cette unification

https://fr.wikipedia.org/wiki/Grande_unification

https://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_du_tout

Unifier lumière et matière

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article38

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article44

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article46

Unifier réel et virtuel

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1324

Unifier du tout petit au très grand

https://lejournal.cnrs.fr/articles/du-quark-a-lunivers-la-physique-dun-infini-a-lautre

Unifier matière et vide

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article43

Le vide quantique unifie les concepts onde et corpuscule

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4287

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4339

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4271

La théorie quantique du vide est capable de tout unifier

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article37

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2061

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3573

https://www.youtube.com/watch?v=xOu251ejsdU

L'unification de la physique quantique et de la physique classique : la décohérence

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3131

Reste à unifier quantique et relativité

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3698

Reste à unifier le vide de la physique et de l'astrophysique en matière d'énergie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6728

Les nouvelles révolutions en physique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3814

La nouvelle théorie de l'assemblage unifie les lois de la nature, jetant un pont entre physique et biologie

https://issues.fr/des-atomes-aux-organismes-la-theorie-de-lassemblage-unifie-la-physique-et-la-biologie-pour-expliquer-levolution-et-la-complexite/

https://www.science-et-vie.com/sciences-fondamentales/theorie-assemblage-unifie-loi-nature-physique-biologie-115157.html

Unité de la structure de la matière dans l'Univers à celle des neurones du cerveau

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6817

https://www.cnews.fr/monde/2020-11-19/le-cerveau-humain-la-meme-structure-que-lunivers-1019605

https://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-cerveau-humain-ressemble-etrangement-univers-37833/

L'histoire de la physique et de la chimie est celle d'une unification

https://fr.wikipedia.org/wiki/Physico-chimie

https://www.persee.fr/doc/barb_0001-4141_1984_num_70_1_72354

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4903

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5050

L'atome, qui a fait d'abord diverger physique et chimie, les fait converger

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6276

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6046

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5027

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6543

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article710

Et la biologie ?

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4576

La « théorie de l'information » en physico-chimie-biologie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4086

Les lois de la physico-chimie vont-elles s'unir aux lois du vivant (de la biologie-génétique-évolution-développement-épidémiologie) ?

https://curie.fr/physique-des-systemes-vivants-et-chimie-biologie

https://www.persee.fr/doc/quad_0987-1381_1990_num_11_1_1301

La théorie du chaos est née en Mécanique classique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6072

La théorie du chaos en sciences

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article517

La théorie du chaos en climatologie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5384

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5704

La théorie du chaos en Physique quantique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article752

La théorie du chaos et le vide quantique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1697

La théorie du chaos dans les systèmes amortis entretenus

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3278

La théorie du chaos en astrophysique

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2463

La théorie du chaos en biologie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1079

La théorie du chaos et les systèmes vivants

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article615

La théorie du chaos en évolution des espèces

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article50

La théorie du chaos en épidémiologie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6255

La théorie du chaos et la cardiologie

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1073

La théorie du chaos, une des sept grandes révolutions unificatrices

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6277

L'invariance d'échelle s'étend à de nouveaux domaines

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article43

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1295

https://fr.wikipedia.org/wiki/Invariance_d%27%C3%A9chelle

https://theses.hal.science/tel-00808965/file/hdr.pdf

https://journals.openedition.org/philosophiascientiae/787

L'invariance d'échelle du vide

https://blogs.letemps.ch/pierre-brisson/2022/09/17/linvariance-dechelle-du-vide-un-retour-a-la-realite/

https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/astrophysique-une-theorie-se-passe-de-la-matiere-noire-49505/

La relativité d'échelle

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6376

La relativité d'échelle et le Vivant

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5100

Unifier l'homme et l'animal

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5580

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4369

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4270

Unifier l'homme et l'univers

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3678

Unifier l'homme et le singe

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1613

Unifier la matière vivante et la matière inerte

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4643

Unifier la vie, l'homme et la conscience avec les lois physiques de la matière

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4665

Un seul monde, une seule science

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4107

Max Planck
L'UNITÉ DE LA CONCEPTION DE L'UNIVERS EN PHYSIQUE

Depuis qu'il existe une science de la nature, on lui a toujours assigné comme fin supérieure de grouper en une synthèse systématique la prodigieuse diversité des phénomènes physiques et même, si possible, de la condenser en une seule formule. Pour parvenir à ce résultat on a toujours eu recours à deux méthodes opposées. Ces deux méthodes se sont souvent trouvées en lutte, mais il est arrivé aussi qu'elles se soient corrigées mutuellement, chacune contribuant à la fécondité de l'autre, ce qui s'est produit surtout quand elles se sont trouvées réunies dans l'esprit d'un même savant qui les a successivement appliquées à un objet commun.

La première méthode, dirai-je la plus juvénile ?, consiste en une généralisation rapide de quelques données expérimentales, elle se lance hardiment dans les théories les plus générales, applicables à tout l'ensemble des phénomènes et elle met au centre de ses conceptions une notion, un postulat unique, auquel elle essaye, avec plus ou moins de succès, de soumettre la nature entière et tout ce qui s'y manifeste. Ainsi l'eau, pour Thalès de Milet, l'énergie pour Wilhelm Ostwald sont le pivot central de leur conception de l'univers. Pour Hertz, le principe de la trajectoire la plus courte sera le lien qui unit entre eux tous les phénomènes physiques et ce qui en donne l'explication ultime.

La seconde méthode est plus circonspecte, plus modeste et plus sûre ; mais elle est loin de posséder le dynamisme de la première ; c'est pourquoi on ne l'a prise en considération que beaucoup plus tard. Elle renonce provisoirement aux résultats définitifs et se contente de tracer, de l'image du monde, les seuls traits qui lui paraissent établis avec certitude, laissant aux recherches futures le soin de compléter le tableau. Cette attitude trouve son expression la plus caractéristique dans la célèbre définition de la mécanique due à Gustave Kirchhoff : « La mécanique est la description des mouvements ayant lieu dans la nature. »

Ces deux méthodes se complètent mutuellement et jamais on ne peut se passer d'aucune d'elles dans la recherche physique. Mais ce n'est pas cette méthodologie double que je me propose d'étudier ici ; ce que je voudrais, c'est plutôt attirer l'attention sur une question d'importance plus principielle, je veux dire la question de savoir à quels résultats a conduit jusqu'à présent cette dualité de méthode et quels fruits on peut penser la voir produire dans l'avenir.

Personne ne peut contester que le développement de la physique a été dans le sens du progrès, de telle sorte que chaque décade a amélioré notre connaissance de la nature. À défaut de toute autre preuve, un simple regard jeté sur l'importance et sur le nombre toujours croissant des inventions qui mettent la nature au service de l'homme, suffirait à nous en convaincre. Mais quelle est, dans l'ensemble, la direction qui a été suivie par le progrès ? Dans quelle mesure peut-on dire que l'on s'est vraiment rapproché du but ?

Pour celui qui se tient au courant du progrès de la science, telle est la question à laquelle il importe avant tout de répondre.

Ce premier point, une fois élucidé, nous serons par là-même en état de trancher la question, actuellement si disputée, de savoir ce que l'on veut dire au fond, quand on parle d'une représentation physique de l'univers. Est-ce que cette représentation ne serait qu'une construction de notre esprit appropriée à son but, mais somme toute, arbitraire ; ou bien au contraire devons-nous admettre que cette image du monde est la reproduction fidèle de phénomènes naturels tout à fait indépendants de nous ?

Pour déterminer la direction suivie par l'évolution de la physique, il n'y a qu'un moyen : c'est de comparer l'état où elle se trouve aujourd'hui avec ce qu'elle était autrefois. Et si l'on me demandait alors quel est le meilleur critérium externe pour apprécier à quel stade de son évolution une science est parvenue, je ne saurais en indiquer de plus général, que la manière dont cette science définit ses concepts fondamentaux et la façon dont elle comprend le partage de son domaine. Aux yeux de quiconque veut réfléchir, la précision et la propriété de ses définitions, les subdivisions parfaitement délimitées à l'intérieur de son domaine, sont en effet, dans chaque science, ce qui renferme les résultats ultimes et les conclusions les plus mûres du travail de ses savants.

Voyons maintenant comment la physique d'autrefois s'est comportée à ce point de vue. Ce qui frappe tout d'abord, c'est que toutes les questions de physique, dans n'importe quelle branche se rattachent, soit à des besoins d'ordre immédiatement pratique, soit à des phénomènes naturels particulièrement remarquables. C'est en se plaçant à ces deux points de vue que l'on a divisé la physique en ses différentes branches. La géométrie, par exemple, tire son nom de la mesure des surfaces terrestres et de l'arpentage des champs ; la mécanique, de la construction des machines ; l'acoustique, l'optique et la théorie de la chaleur, des sensations spécifiques correspondantes ; l'électricité, des phénomènes remarquables observés quand on frotte de l'ambre ; le magnétisme, des propriétés singulières d'un minerai de fer qui s'extrayait dans le voisinage de la ville de Magnésie. D'ailleurs, conformément à l'axiome qui veut que toute notre expérience résulte des perceptions de nos sens, il est évident que la part du physiologique dans toutes les définitions de la physique est prépondérante ; en un mot, tout dans la physique, aussi bien les définitions que la structure tout entière, possède alors, en un certain sens, un caractère anthropomorphique.

Combien différent est aujourd'hui l'aspect de l'ensemble doctrinal formé par les théories de la physique ! Tout d'abord cet ensemble offre un caractère d'unité beaucoup plus accentué. Le nombre des branches partielles dont se compose la physique est devenu moindre et cela parce que chaque canton, s'est annexé un canton voisin : l'acoustique a été englobée par la mécanique, le magnétisme et l'optique sont entrés dans le sein de l'électrodynamique. Ensuite, cette simplification a toujours été accompagnée dans toutes les définitions d'une régression correspondante de l'élément anthropomorphique, legs du passé. Y a-t-il aujourd'hui un physicien qui pense à de l'ambre frottée quand il parle d'électricité et à la mine d'Asie Mineure d'où on a extrait les premiers aimants naturels, quand il parle de magnétisme ? En acoustique, en optique, en chaleur, les sensations spécifiquement différentes qui correspondent à chacun de ces termes sont justement ce qui a été éliminé. Les définitions physiques du son, de la couleur, de la température, n'ont aujourd'hui rien à voir avec des perceptions sensibles immédiates. Le ton et la couleur sont définies aujourd'hui par un nombre de vibrations (ou une longueur d'onde). Théoriquement, la définition de la température se rattache à l'échelle des températures absolues qui est une conséquence du second principe de la thermodynamique. On pourrait dire aussi que la température est la force vive du mouvement moléculaire. En tout cas, pratiquement, c'est une grandeur qui se définit par le changement de volume d'une substance thermométrique ou par la déviation lue sur l'échelle d'un bolomètre ou d'un pyromètre thermoélectrique. De la sensation thermique, il n'est question en aucun cas.

Il en est tout à fait de même en ce qui concerne le concept de force. Indubitablement, ce mot a signifié primitivement la force humaine, en accord avec le fait, que les machines les plus anciennement connues, le levier, la poulie et la vis étaient mues par la force de l'homme ou des animaux. Le concept de force tire donc son origine du sens dynamique (ou musculaire), c'est-à-dire d'une sensation spécifique. Or, de la définition moderne de la force, cette sensation spécifique est tout aussi complètement éliminée que la sensation rétinienne l'est de la définition de la couleur.

Bien plus, cette régression de l'élément sensible spécifique dans les définitions de la physique va si loin qu'il y a des branches dont la relation à une sensation déterminée suffisait primitivement à caractériser parfaitement tout le contenu et qui ont été scindées plus tard en plusieurs tronçons entièrement distincts par suite d'un relâchement du lien qui tenait unis ces tronçons. On observe donc, à ce propos, un phénomène qui va à l'encontre de la tendance qui porte toute science vers son unification et vers son homogénéisation. Le meilleur exemple d'une évolution de ce genre nous est donné par la théorie de la chaleur. Autrefois la chaleur formait une branche spéciale bien délimitée de la physique, caractérisée par son rattachement aux données du sens thermique, ce qui suffisait pour qu'on en pût tracer avec précision les frontières. Aujourd'hui, on a retranché de la théorie de la chaleur tout un chapitre sur la chaleur rayonnante, pour le rattacher à l'optique. La sensation thermique n'a donc plus assez d'importance pour réunir en un seul faisceau les débris hétérogènes de ce qui fut l'ancienne théorie de la chaleur. Nous retrouvons ces débris, en partie dans l'optique (ou dans l'électrodynamique), en partie dans la mécanique, surtout dans cette section de la mécanique qui traité de la théorie cinétique de la matière.

En résumé, ce qui caractérise l'évolution de la physique, c'est une tendance vers l'unité et cette unification s'opère principalement sous le signe d'une certaine libération de la physique, de ses éléments anthropomorphiques et surtout des liens qui la rattachaient à ce qu'il y a de spécifique dans les perceptions des organes de nos sens. Maintenant, si l'on veut bien remarquer que les sensations sont indubitablement à la base de toute recherche, on ne pourra manquer de trouver étonnante et même paradoxale cette aversion de la physique actuelle pour ce qui en est, somme toute, la condition fondamentale. Et pourtant, aucun fait n'apparaît plus clairement dans l'histoire de la physique. Pour se résigner à un pareil reniement de ses origines, ne faut-il pas qu'elle y ait trouvé d'inappréciables avantages !

Avant d'examiner plus en détail ce point important, détournons, pour un instant, nos regards du passé et interrogeons l'avenir. Quelle division sera adoptée par la physique dans les années qui vont suivre ?

Pour le moment, nous nous trouvons encore en présence de deux grands domaines : la mécanique et l'électrodynamique, ou bien encore, la physique de la matière et la physique de l'éther. La première renferme aussi l'acoustique, la théorie de la conductibilité thermique et les phénomènes chimiques ; la seconde renferme le magnétisme, l'optique et la chaleur rayonnante. Cette division est-elle définitive ? Je ne le crois nullement et, cela, parce qu'il n'y a pas de frontières précises entre ces deux domaines.

Les phénomènes de l'émission lumineuse, par exemple, appartiennent-ils à la mécanique ou à l'électrodynamique ? Autre exemple : à quel domaine convient-il de rattacher le mouvement des électrons ? Au premier abord, on serait tenté de répondre : à l'électrodynamique ; car la matière pondérable ne joue aucun rôle dans les électrons. Mais si l'on considère, par exemple, le mouvement des électrons dans les métaux, on verra que les travaux de H. A. Lorentz, entre autres, lui appliquent des lois qui ressemblent bien davantage à celles de la théorie cinétique des gaz qu'à celles de l'électrodynamique.

Ainsi donc la vieille opposition entre la matière et l'éther semble être en train de s'estomper peu à peu. L'électrodynamique et la mécanique sont loin de s'opposer irréductiblement, quoi qu'en pensent les gens qui vont répétant, un peu partout, que nous assistons au duel de la conception mécanique et de la conception électrodynamique de l'univers. Pour donner une base à la mécanique, il suffit des notions de temps, d'espace et de « ce qui se meut », peu importe que ce soit une « substance » ou un « état » ; or l'électrodynamique, elle aussi, ne peut aucunement se dispenser de faire appel à ces notions. Il en résulte qu'une généralisation convenable du concept de mécanique suffirait à y faire rentrer l'électrodynamique. D'ailleurs il y a bien des indices que les deux domaines en question, déjà partiellement confondus, finiront par fusionner entièrement dans une seule et même dynamique générale.

Si l'on parvient à surmonter l'opposition de la matière et de l'éther, quel sera alors le point de vue auquel on se placera pour établir des subdivisions à l'intérieur de la physique ? D'après ce que nous avons dit plus haut, c'est là une question qui intéresse toute l'évolution future de notre science. Mais pour y répondre il faut, auparavant, que nous approfondissions davantage ce qui appartient en propre aux principes de la physique.
II
Pour cela, il convient, en premier lieu, de remonter jusqu'au point de départ, je veux dire jusqu'à la première démarche faite dans le but de réaliser l'unité de la physique : unité jusqu'alors, simple postulat philosophique. Ce premier pas a été la découverte du principe de la conservation de l'énergie. La notion d'énergie est, en effet, avec les notions de temps et d'espace, la seule qui soit commune à toutes les branches de la physique. Il est donc naturel que ce principe, avant de recevoir la forme générale que lui ont donnée Lothar Mayer, Joule et Helmholtz, ait eu, lui aussi, un caractère anthropomorphique. Il repose en effet sur la simple constatation qu'il est impossible à l'homme de tirer de rien, un effet utile. Cette constatation résume le résultat des expériences faites en vue de résoudre un problème technique : celui du mouvement perpétuel. Comme autrefois l'art des faiseurs d'or, la recherche du mouvement perpétuel a entraîné des conséquences allant très loin, avec cette différence, cependant, que ce furent les échecs et non pas les résultats positifs obtenus, qui tournèrent au profit de la science.

Aujourd'hui, on formule le principe de la conservation de l'énergie sans faire aucunement appel à un point de vue anthropomorphique ou technique. Nous disons que l'énergie totale d'un système clos est une grandeur qui ne peut être ni diminuée ni augmentée par aucun des phénomènes qui se passent à l'intérieur de ce système et n'avons aucunement l'idée de faire dépendre l'exactitude de notre postulat du plus ou moins de perfection atteint par les méthodes dont nous disposons pour vérifier si tel mouvement est, oui ou non, un mouvement perpétuel. Strictement parlant la généralisation de principe l'a rendu indémontrable, mais il ne s'en impose qu'avec plus de force. Or, c'est en cela précisément que consiste la libération de l'anthropomorphisme.
Nous voyons donc aujourd'hui le principe de la conservation de l'énergie faire figure de construction pleinement autonome, après qu'ont été coupés les liens qui le rattachaient aux contingences ayant présidé à sa naissance. Au contraire, pour le principe de Clausius, dont on a fait le second principe de la thermodynamique, il est loin d'en être de même, du moins dans une aussi large mesure ; et voilà, précisément, ce qui en fait l'intérêt au point de vue qui nous occupe. Nous voyons en effet ce principe pour ainsi dire non encore complètement dépouillé de la gangue où il était enrobé à l'origine de son développement.

Le second principe de la thermodynamique, du moins tel qu'on le comprend le plus ordinairement, possède, actuellement encore, un caractère anthropomorphique des plus nets. Il y a encore nombre de physiciens éminents qui croient que sa légitimité dépend du fait qu'il est impossible à l'homme de pénétrer dans les détails de la complexité du mouvement moléculaire, c'est-à-dire d'accomplir ce que peuvent faire les démons de Maxwell. On sait que ces derniers sont capables de séparer, dans un gaz, les molécules lentes des molécules rapides, et cela sans fournir le moindre travail, en soulevant simplement de temps en temps un petit volet. Mais il n'est pas besoin d'être prophète pour prédire avec certitude que le second principe, n'ayant au fond rien à voir avec les capacités humaines, on ne fera dans sa formule définitive aucune allusion à la possibilité d'exécution d'aucun processus naturel par les ressources de l'art humain. Nous espérons même que les considérations qui vont suivre ne seront pas sans contribuer quelque peu à libérer tout élément anthropomorphique le second principe.

Examinons d'abord, d'un peu près, la signification de ce dernier et cherchons les liens qui le rattachent au principe de la conservation de l'énergie. Le principe de la conservation de l'énergie déclare qu'il n'y a de possibles, parmi les phénomènes naturels, que ceux où il n'y a ni création ni anéantissement, mais simplement transformation d'énergie ; le second principe, allant plus loin, dit que toutes les transformations d'énergie ne sont pas possibles mais seulement un certain nombre d'entre elles et dans certaines circonstances. Par exemple, le travail mécanique est susceptible de se transformer en chaleur sans restrictions, comme il arrive dans le cas du frottement ; mais la transformation inverse, c'est-à-dire celle de la chaleur en travail, ne peut, au contraire, être accomplie que sous certaines conditions limitatives. Si la seconde transformation était possible sans restrictions, on pourrait utiliser la chaleur du globe terrestre, qui est proprement inépuisable, pour faire marcher un moteur et ce moteur aurait même, par surcroît, l'avantage de fonctionner comme une machine frigorifique, car le sol se refroidirait tandis qu'il marcherait.

L'impossibilité, démontrée expérimentalement, de construire un tel moteur (appelé aussi « perpetuum mobile de seconde espèce ») entraîne nécessairement comme conséquence qu'il y a dans la nature des processus qui ne peuvent en aucune façon être réversibles. Si l'on pouvait, par exemple, rendre complètement réversible le phénomène de frottement par le moyen duquel du travail est transformé en chaleur, quelle que soit d'ailleurs la complexité de l'appareillage nécessaire pour cela, on n'aurait, en somme, rien fait d'autre que de réaliser le moteur dont nous venons de parler, c'est-à-dire le « perpetuum mobile de seconde espèce ». Il est, par suite, évident que le seul effet accompli par cet appareil serait de transformer de la chaleur en travail et cela sans que, la transformation une fois achevée, aucun objet n'ait subi, par ailleurs, de modification permanente.

Si nous appelons irréversibles, tous les phénomènes qui, comme les précédents, ne peuvent être inversés en aucune manière et réversibles, tous les autres phénomènes, nous aurons exprimé tout l'essentiel du second principe en disant qu'il y a des phénomènes irréversibles dans la nature. Il s'ensuit que l'ensemble des changements qui ont lieu dans l'univers est tel qu'il en résulte une progression dans un sens déterminé. En d'autres termes, à chaque transformation irréversible, le monde fait un pas en avant dont il est impossible d'effacer la trace de quelque manière que l'on s'y prenne. Le frottement, la conductibilité thermique, la diffusion, la conductibilité électrique, l'émission de la lumière, la chaleur rayonnante, la destruction des atomes dans les substances radioactives sont des exemples de phénomènes irréversibles. Au contraire, le mouvement des planètes, la chute libre des corps dans le vide, les oscillations pendulaires non amorties, la propagation des ondes lumineuses et sonores sans absorption ni diffraction, les oscillations électriques non amorties sont des exemples de phénomènes réversibles. Tous ces phénomènes, ou bien sont déjà par eux-mêmes périodiques, ou bien sont susceptibles d'être inversés au moyen de dispositifs appropriés, par exemple la chute d'un corps est susceptible d'être inversée, car on peut utiliser la vitesse acquise de ce corps pour le ramener à son niveau primitif, de même, une onde lumineuse ou sonore peut se réfléchir intégralement si on la reçoit, comme il convient, sur un miroir parfait.

Quelles sont maintenant les propriétés générales et caractéristiques des phénomènes irréversibles ? Comment s'y prendre pour apprécier quantitativement le degré d'irréversibilité d'un phénomène, celle-ci étant prise dans son acception la plus générale ? Cette question a été envisagée des points de vue les plus divers et on l'a résolue de bien des façons. C'est pourquoi son étude va nous permettre de scruter d'une manière singulièrement efficace le mécanisme interne typique qui règle l'évolution de toutes les grandes théories physiques.

De même qu'autrefois le problème technique du mouvement perpétuel a mis sur la voie de la découverte du principe de la conservation de l'énergie, de même, plus tard, un autre problème d'ordre technique, celui de la machine à vapeur, a permis de préciser la distinction entre les phénomènes réversibles et les phénomènes irréversibles. Déjà Sadi Carnot se rendait compte que les processus irréversibles sont moins avantageux économiquement que les processus réversibles (bien qu'il se fit une idée inexacte de la nature de la chaleur), car, dans un processus irréversible, on laisse inutilisée une certaine possibilité théorique de produire du travail mécanique en dépensant de la chaleur. De cette remarque à l'idée de prendre pour mesure de l'irréversibilité d'un phénomène la proportion de travail mécanique qui doit être considérée comme perdue définitivement (ce travail perdu étant nul dans les phénomènes réversibles) il n'y avait qu'un pas.

Mais cette définition, si elle a effectivement rendu des services dans certains cas, par exemple dans le cas des phénomènes isothermes, est cependant inutilisable si l'on se place à un point de vue tout à fait général et elle conduit même à des erreurs. Étant donné un phénomène irréversible, on ne peut, en effet, définir d'une manière précise le travail perdu, tant qu'on ne peut pas indiquer exactement quelle est la source d'énergie qui aurait dû fournir le travail en question.

Un exemple fera mieux comprendre ce qui précède. La conductibilité thermique est un phénomène irréversible ; car, pour parler comme Clausius, la chaleur ne peut pas passer, sans compensation, d'un corps froid à un corps plus chaud. Quel est donc le travail qui est perdu quand la quantité de chaleur Q (supposée petite) passe par conductibilité d'un corps chaud ayant la température T1 à un corps froid ayant la température T2 ? Pour répondre à cette question nous utiliserons ce transport de chaleur dans un cycle réversible de Carnot dont les deux sources de chaleur seront précisément les deux corps en question. Or on sait qu'un cycle de Carnot se boucle en produisant du travail, ce travail est donc égal à celui qui est perdu quand la chaleur passe directement par conductibilité de la source chaude à la source froide. Toutefois il n'est susceptible d'aucune mesure définie tant qu'on ne sait pas d'où il provient ; dans le cas présent est-ce de la source chaude ou de la source froide ? Il ne faut pas oublier, en effet, que dans le cycle réversible de Carnot la chaleur cédée par le corps chaud n'est pas du tout égale à celle qui a été reçue par le corps froid car il y a une certaine fraction de cette chaleur totale qui a été convertie en travail. Il est donc tout aussi légitime de considérer la chaleur transportée pendant un cycle de Carnot comme étant égale à la chaleur reçue par le corps froid que de l'identifier à celle qui a été cédée par le corps chaud. Dans le premier cas le travail perdu par conductibilité simple sera :

Q × T1 − T2T2

dans le second :
Q × T1 − T2T1

Clausius s'est d'ailleurs parfaitement rendu compte qu'il y avait là une indétermination irréductible, c'est pourquoi il a généralisé le cas du cycle de Carnot simple en admettant l'existence d'un troisième réservoir dont la température est tout à fait indéterminée, qui fournit donc un travail non moins indéterminé.

L'artifice proposé plus haut pour trouver une expression mathématique de l'irréversibilité d'un phénomène ne nous a donc pas conduit au but et nous savons maintenant pourquoi : c'est que le problème a été posé en termes trop anthropomorphiques. On s'est trop placé pour le résoudre au point de vue des besoins de l'homme pour lequel produire du travail utile est-ce qui importe avant tout. Pour obtenir de la nature une réponse appropriée, il faut la considérer d'un point de vue plus général en faisant abstraction des préoccupations économiques. C'est ce que nous allons tenter de faire maintenant.

Considérons l'évolution d'un phénomène naturel quelconque. Tout phénomène de ce genre amène les corps qui y prennent part d'un certain état initial A à un état final B. Le phénomène considéré est réversible ou bien il est irréversible ; mais il n'y a aucune autre hypothèse possible. Dès lors l'irréversibilité ou la réversibilité du phénomène dépendent uniquement de la nature constitutive de l'état initial et de celle de l'état final et non pas de la façon dont le phénomène s'est déroulé entre ces deux états extrêmes. Il ne s'agit, en effet, que de savoir si, une fois que l'état B est atteint, il est encore possible, d'une manière quelconque, au système de reprendre intégralement l'état A. Si le retour intégral à l'état A est impossible, c'est-à-dire si le processus est irréversible, c'est que l'état B possède une certaine propriété en vertu de laquelle il jouit d'une sorte de précellence naturelle sur l'état A. J'ai exprimé ceci, il y a déjà bien longtemps, en disant que la nature a plus de propension pour l'état B que pour l'état A. En se plaçant à ce point de vue, il ne peut donc exister de processus dont l'état final serait un objet d'attrait moindre pour la nature que l'état initial. Les changements réversibles sont un cas limite dans lequel la nature a autant de propension pour l'état initial que pour l'état final ; c'est pourquoi le passage est possible de l'un à l'autre dans les deux sens. Maintenant il n'y a plus qu'à trouver une grandeur physique susceptible de pouvoir servir à mesurer, d'une manière tout à fait générale, la préférence qu'a la nature pour un état donné. Cette grandeur devra être déterminée immédiatement par l'état du système considéré, sans qu'on ait besoin de connaître quoi que ce soit de son histoire antérieure. Elle ressemblera donc en cela à l'énergie, au volume et aux autres caractéristiques de ce système. D'autre part, elle devra posséder la particularité de croître toutes les fois que le système subira une transformation irréversible tandis qu'elle restera constante pour toutes les transformations réversibles. Ces conditions étant remplies, on pourra évidemment dire que la variation de la grandeur en question lors d'une transformation, est une mesure de l'irréversibilité de cette transformation.

Or Clausius à découvert la grandeur dont il s'agit et il lui a donné le nom d'entropie. Tout système formé par des corps dans un état quelconque possède une entropie déterminée et cette entropie représente le degré de préférence qu'a la nature pour la réalisation de cet état. Quelles que soient les modifications internes dont le système peut être le siège, l'entropie ne peut que croître, jamais diminuer. Si l'on avait affaire à une succession de phénomènes comprenant des modifications dues à des influences venant de l'extérieur ; il suffirait de faire entrer dans le système les corps exerçant ces influences pour que l'on puisse appliquer le postulat sous la forme que nous venons de lui donner. En outre, l'entropie d'un système de corps est égale à la somme des entropies de chacun des corps particuliers dont il se compose ; et l'entropie d'un corps donné peut être calculée par la méthode de Clausius au moyen d'un certain cycle réversible. Si un corps reçoit de la chaleur, son entropie augmente d'une quantité égale au quotient de la chaleur reçue par la température du corps, par contre, une simple compression ne modifie pas l'entropie.

Revenons à l'exemple cité plus haut où un corps de température T1 envoie par conductibilité de la chaleur à un corps de température T2 ; l'entropie de ce corps aura diminué, celle du corps froid aura augmenté, la somme des deux variations c'est-à-dire l'entropie totale du système aura pour valeur :

− QT1 + QT2 > 0

C'est là une grandeur positive et elle donne sans la moindre ambiguïté la mesure de l'irréversibilité dans le cas de la conductibilité. Il serait d'ailleurs facile de citer d'innombrables exemples du même genre. Tout phénomène chimique, notamment, conviendrait dans ce but.

Le second principe de la thermodynamique avec toutes ses conséquences est donc devenu le principe de l'augmentation de l'entropie. Vous comprendrez maintenant pourquoi, répondant à la question que je posais tout à l'heure touchant la façon dont la physique sera subdivisée à l'avenir, je dis, qu'à mon avis, les phénomènes physiques se partageront en deux grandes classes ; les phénomènes réversibles et les phénomènes irréversibles.

Effectivement tous les phénomènes réversibles, qu'ils aient lieu dans ln matière, dans l'éther ou dans les deux à la fois, se ressemblent beaucoup plus entre eux qu'ils ne ressemblent à un phénomène irréversible quelconque. Un simple examen de la forme des équations différentielles qui régissent chaque catégorie de phénomène suffirait à nous en convaincre. Dans les équations différentielles des phénomènes réversibles, la différentielle du temps ne figure qu'à des puissances paires, car dans une transformation réversible on peut à volonté changer le signe algébrique du temps. Ceci est vrai des oscillations pendulaires comme des oscillations électriques, des ondes optiques et acoustiques, des mouvements de points matériels et d'électrons dans lesquels on ne peut déceler d'amortissement. Dans la même catégorie, on peut ranger aussi les transformations infiniment lentes envisagées par la thermodynamique (qui ne sont à vrai dire que des sériez d'états d'équilibre) dans lesquels le temps ne joue absolument aucun rôle et peut être considéré comme figurant à la puissance 0. D'autre part, tous les phénomènes réversibles ont encore ceci de commun qu'ils obéissent intégralement, comme Helmholtz l'a montré, au principe de moindre action. Ce principe permet de donner des solutions quantitatives exactes aux problèmes les concernant, du moins dans la mesure où l'on peut considérer la théorie des phénomènes réversibles comme définitivement acquise.

Par contre, tous les phénomènes réversibles présentent l'inconvénient de n'être qu'idéals. Dans la nature il n'existe pas un seul phénomène de ce genre car tous les phénomènes naturels sont plus ou moins inséparables de frottements ou de transports de chaleur. Or dans le domaine des phénomènes irréversibles, le principe de la moindre action ne suffit plus. Le principe de l'augmentation de l'entropie introduit, en effet, dans l'univers physique un élément nouveau qui est, de soi, étranger au principe de moindre action. Le second principe requiert donc, pour son application, des considérations mathématiques d'un genre spécial, car il est chargé de traduire la propriété la plus générale des phénomènes irréversibles : celle de tendre vers un état final définitif.

Il ressortira, je l'espère, des considérations qui précèdent que le contraste existant entre les phénomènes irréversibles et les phénomènes réversibles est bien plus profond que celui qui oppose, par exemple, les phénomènes mécaniques et les phénomènes électriques. C'est donc, semble-t-il, à juste titre, qu'il convient de le mettre à la base de la division la plus générale des phénomènes physiques ; et voilà pourquoi on peut s'attendre à voir la distinction entre ces deux genres de phénomènes jouer le rôle principal dans la physique future.

Néanmoins la classification qui vient d'être exposée a besoin d'une amélioration essentielle. Il est en effet indéniable que, même sous la forme que nous venons de lui donner, la systématique physique est encore fortement entachée d'anthropomorphisme. Dans la définition de l'entropie nous avons eu recours, en effet, à l'idée de « réalisabilité » de certains changements dans l'univers, ce qui revient, en fin de compte, à rendre la classification des phénomènes physiques dépendante du plus ou moins d'efficacité de la technique expérimentale humaine ; or la perfection de cette dernière, bien loin d'être immuable, progresse sans cesse.

Si, donc, il est nécessaire de trouver une définition des phénomènes réversibles et des phénomènes irréversibles valable pour tous les temps, il importe d'approfondir celle que nous venons de donner et notamment de la désolidariser d'avec tout ce qui a trait aux facultés humaines. Comment y arriver ? c'est ce que nous allons montrer.
III

Notre première définition de l'irréversibilité était vicieuse, comme nous l'avons déjà dit, parce qu'elle suppose l'existence d'une limite déterminée pour les capacités humaines. Or il n'y a rien, en réalité, qui puisse permettre de déceler l'existence d'une telle limite. Au contraire, nous voyons le genre humain tendre de toutes ses forces à reculer toujours plus loin les bornes de l'efficacité de son effort ; et nous espérons que, parmi les choses tenues aujourd'hui pour impossibles, il y en aura beaucoup qui se feront demain. On pourrait alors se demander si un phénomène qui a toujours été jusqu'à présent considéré comme irréversible, ne pourrait être reconnu plus tard comme étant en réalité réversible, par suite d'une invention nouvelle. Ceci entraînerait inévitablement la ruine du second principe de la thermodynamique, car l'irréversibilité d'un seul phénomène conditionne, on peut s'en convaincre facilement, celle de tous les autres.

Prenons un exemple concret : le mouvement tremblotant, si singulier et si facilement observable, exécuté par de petites particules suspendues dans un liquide dénommé mouvement brownien, est regardé selon les théories les plus récentes comme la conséquence des chocs des molécules du liquide contre les particules. Or si l'on pouvait, sans faire une dépense appréciable de travail, au moyen d'un dispositif extrêmement délicat, arriver à disposer et à diriger séparément chacune de ces particules de telle sorte que le mouvement brownien de désordonné devint ordonné, on aurait, sans aucun doute, trouvé le moyen de transformer sans compensation la chaleur du liquide en une force vive, appréciable, par des moyens grossiers, donc utilisables, ce qui est en pleine contradiction avec le second principe. Admettre la possibilité d'un tel dispositif serait détrôner le postulat de Carnot-Clausius de son rang de principe, en même temps qu'on le rendrait dépendant des progrès de la technique expérimentale. Pour lui conserver sa signification principielle, un seul moyen reste alors : c'est de formuler la notion d'irréversibilité de façon à la rendre indépendante de toute considération anthropomorphique.

La notion d'irréversibilité se ramène à celle d'entropie, tout phénomène irréversible étant lié à une augmentation d'entropie. Tout revient donc à perfectionner la définition de l'entropie. Conformément à la définition primitive de Clausius, l'entropie se mesure par l'intermédiaire d'un certain cycle réversible. La faiblesse de cette définition consiste précisément dans le fait qu'il est absolument impossible de réaliser un phénomène rigoureusement réversible. On pourrait, à la rigueur, objecter que dans le cas présent, il ne s'agit pas de processus réels exécutés par un physicien réel mais seulement d'expériences idéales, purement imaginaires pour ainsi dire, que seul pourrait exécuter un physicien idéal capable de mettre en œuvre la méthode expérimentale avec une exactitude rigoureusement parfaite. Mais nous retombons encore sur la même difficulté : quelle portée convient-il d'attribuer aux mesures idéales de ce physicien idéal ? À la rigueur, on peut comprendre, à l'aide d'une sorte de passage à la limite, qu'on puisse comprimer un gaz en exerçant sur lui une pression égale à sa pression interne, ou encore qu'on élève la température de ce gaz en prenant de la chaleur à une source ayant la même température que lui. Mais il semble déjà bien plus difficile d'admettre qu'on puisse liquéfier réversiblement une vapeur saturée par compression isotherme sans que jamais la substance cesse d'être homogène, et c'est ce que l'on admet cependant dans certaines théories de la thermodynamique.

Toutefois, c'est en chimie physique que la fantaisie accordée au physicien dans ses expériences idéales semble être poussée le plus loin. À l'aide de parois semi-perméables (réalisables seulement dans certaines circonstances bien spéciales et d'une manière tout à fait approximative), nous le voyons séparer réversiblement, non seulement les molécules des espèces les plus diverses, peu importe qu'elles soient dans un état stable ou labile ; mais encore les ions possédant des charges de signes contraires, sans se soucier des forces électrostatiques énormes qui s'opposeraient à cette séparation, ni du fait qu'il y a des molécules qui continuent à se dissocier pendant que la séparation s'accomplit, tandis qu'une partie des ions se condense en molécules neutres. Pourtant c'est à des artifices de ce genre qu'il faut absolument avoir recours pour comparer l'entropie des molécules non dissociées à celles des molécules dissociées, si l'on veut appliquer la définition de Clausius. L'étonnant, dans ces conditions, c'est de voir les résultats expérimentaux, confirmer, malgré tout, de pareilles audaces théoriques.

Si maintenant on examine les résultats, on s'aperçoit qu'ils ne dépendent en aucune manière de la possibilité d'exécution réelle des processus idéaux, car ils ne sont en définitive que des relations entre des grandeurs naturelles, comme la température, la chaleur de réaction, la concentration, etc. Aussi ne peut-on s'empêcher de conjecturer que l'admission, à titre d'intermédiaires, des processus idéaux, n'a, ou fond, pas d'autre signification que celle d'un détour pour résoudre un système d'équations. Le véritable contenu du principe de l'augmentation de l'entropie avec toutes les conséquences qu'il entraîne peut donc être désolidarisé entièrement de la notion d'irréversibilité sous sa forme primitive, c'est-à-dire de l'idée de l'impossibilité du « perpetuum mobile » de seconde espèce, tout comme le principe de la conservation de l'énergie a pu être désolidarisé de l'idée de l'impossibilité du « perpetuum mobile » de première espèce,

L'œuvre scientifique de Ludwig Boltzmann a été consacrée tout entière à faire franchir à la thermodynamique le pas décisif qui devait libérer le concept d'entropie de toute dépendance à l'égard de la technique expérimentale, c'est pourquoi cette œuvre a fait du postulat de Clausius un véritable principe. Nous la résumerons en disant qu'elle a consisté d'une manière générale, à ramener le concept d'entropie à celui de probabilité. Telle est la raison pour laquelle j'ai employé plus haut le mot de « préférence » en disant que la nature avait de la « préférence » pour un certain état. La nature préfère les états les plus probables aux autres, moins probables, en ne réalisant que des transformations allant dans le sens d'une augmentation de la probabilité. Si la chaleur se propage d'un corps à température élevée vers un autre plus froid, c'est qu'un état où la distribution de la température est uniforme est un état plus probable que celui où il y a des inégalités de température.

La théorie atomique, en introduisant les considérations statistiques, permet, étant donné un état pris par un système de corps, de calculer la valeur de la probabilité de cet état. Quant aux actions que les atomes exercent les unes sur les autres, elles suivent les lois générales de la mécanique et de l'électrodynamique qui demeurent inchangées.

En se plaçant à ce point de vue, le second principe cesse d'occuper une place à part et la préférence qu'a la nature pour certains états perd ce qu'elle avait de mystérieux ; le principe de l'augmentation de l'entropie devient une conséquence de l'introduction de l'atomistique en physique, en tant qu'il résulte d'une application parfaitement légitime du calcul des probabilités à cette dernière.

Il importe cependant de ne pas se le dissimuler, ce nouveau progrès dans l'unification de nos conceptions de l'univers a dû être payé de quelques sacrifices. Le principal est la renonciation à répondre à toutes les questions portant sur le détail des phénomènes physiques, cette renonciation est inhérente à l'adoption du point de vue statistique en vertu de quoi on ne parle, en effet, plus que de valeurs moyennes et on ne dit plus rien de chacun des éléments pris à part, dont se compose cette moyenne.

L'introduction de liens causals de deux sortes différentes pour rendre compte des phénomènes physiques nous semble être un autre inconvénient sérieux ; car, d'une part, nous avons une nécessité rigoureuse et de l'autre une simple probabilité. Si un liquide pesant au repos tend à avoir le plus bas niveau possible, cela est nécessaire, d'après le principe de la conservation de l'énergie, car un corps ne peut se mettre en mouvement que si son énergie cinétique augmente, donc si son énergie potentielle diminue, c'est-à-dire si son centre de gravité s'abaisse. Par contre, si un corps chaud cède de la chaleur à un corps plus froid, il ne s'agit là que d'une énorme probabilité et non pas d'une nécessité absolue. On peut en effet parfaitement concevoir un arrangement spécial des atomes ayant des vitesses telles qu'il s'en suivrait exactement le contraire. D'ailleurs Boltzmann tire de ses théories la conclusion que des phénomènes étranges tout à fait contraires au second principe de la thermodynamique peuvent parfaitement se produire et il leur assigne une place dans son système de l'univers.

Toutefois, à mon avis, il n'y a pas lieu de le suivre sur ce point. Un univers où se passeraient des choses aussi étranges que le reflux de la chaleur d'un corps froid vers un corps plus chaud ou la démixtion spontanée de deux gaz ayant diffusé l'un dans l'autre, ne serait plus notre univers. Tant que nous aurons affaire à ce dernier, il convient de ne pas admettre ces processus étranges et de rechercher au contraire quel est l'état de choses très général qui s'oppose à des réalisations de ce genre dans la nature. Cette condition générale, Boltzmann, lui-même, l'a formulée, en ce qui concerne la théorie des gaz, en posant son hypothèse du « désordre élémentaire ». Cette hypothèse revient, en somme, à admettre que les éléments sur lesquels opère la statistique agissent tout à fait indépendamment les uns des autres. Cette condition, une fois introduite, la nécessité se trouve rétablie dans le cours des choses ; car il suffit alors d'appliquer les règles du calcul des probabilités pour en déduire la loi de l'augmentation de l'entropie comme une conséquence directe. On peut donc dire que le second principe de la thermodynamique est essentiellement le principe du « désordre élémentaire ». Sous cette forme il est tout aussi impossible à ce principe de mener à une contradiction que cela est impossible au calcul des probabilités dont il a été déduit.

Quelle est maintenant la relation qui existe entre la probabilité d'un système et son entropie ? On peut la déduire de la simple remarque que la probabilité de deux systèmes indépendants est égale au produit des probabilités de chacun des systèmes composants (W = W1W2) ; tandis que l'entropie totale est égale à la somme des entropies partielles. L'entropie est donc proportionnelle au logarithme de la probabilité (S = k ln W).

Ce théorème va nous fournir une méthode pour calculer l'entropie dont la portée dépasse de loin celle des anciens artifices de la thermodynamique. La nouvelle définition de l'entropie peut, notamment, s'étendre à n'importe quel état dynamique et non pas aux seuls états d'équilibre, habituellement étudiés par la thermodynamique. De plus, pour calculer la valeur de l'entropie, il n'est plus nécessaire de considérer, comme le faisait Clausius, un système qui parcourt un cycle fermé, cycle dont la possibilité de réalisation paraît toujours plus ou moins douteuse. Enfin, comme conséquence de cette indépendance de tout artifice, la nouvelle définition se trouve être purgée de tout anthropomorphisme ; c'est pourquoi elle est susceptible de donner un fondement réel au second principe de la thermodynamique.

Nous la voyons se montrer féconde, non seulement dans la théorie cinétique des gaz, mais encore dans celle de la chaleur rayonnante ; dans tous ces domaines elle a permis la déduction de lois qui ont été vérifiées par l'expérience. Tout corps qui rayonne de la chaleur en perd ; son entropie diminue donc et ceci suffit à prouver que la chaleur rayonnante a aussi une entropie. En effet, l'entropie d'un système ne peut que croître, il faut donc qu'au moins une partie de l'entropie soit contenue dans la chaleur rayonnante, aussi un rayon monochromatique a-t-il une température déterminée qui ne dépend que de son intensité ; cette température est celle du corps noir qui émet des rayons de la même intensité. La principale différence entre le cas de la chaleur rayonnante et celui de la théorie cinétique des gaz est que les éléments dont le désordre entraîne l'existence d'une entropie ne sont plus ici des atomes, mais les vibrations partielles en nombre extraordinairement élevé dont se compose, il ne faut pas l'oublier, toute émission de lumière, même la plus homogène.

En outre, il y a un fait particulièrement remarquable, en ce qui concerne le rayonnement thermique : c'est que les constantes qui y figurent sont des constantes universelles comme la constante de la gravitation, car elles n'ont aucune relation avec un corps particulier, quel qu'il soit. À l'aide de ces constantes, on pourrait donc déterminer des unités de longueur, de masse, de temps et de température nécessairement valables pour tous les temps et pour toutes les civilisations, même extra-terrestres, bien plus, même extra-humaines, ce qui n'est aucunement le cas des unités de notre système de mesures actuel. Le centimètre, par exemple, est en rapport avec la circonférence actuelle de la terre ; la seconde, avec la durée actuelle de la révolution terrestre ; le gramme, avec l'eau qui est le corps le plus répandu à la surface de la terre ; la température, par les points fixes de l'échelle thermométrique, est en relation avec les changements d'état de cette même eau. Au contraire les constantes en question sont telles que les habitants de Mars et même tout être intelligent, doit fatalement les rencontrer au cours de ses calculs, s'ils ne les à pas déjà trouvées.

Je n'ajouterai qu'une dernière remarque, extrêmement importante, il est vrai ; cette remarque se rattache à la liaison qui a été établie entre les notions d'entropie et celle de probabilité. Nous avons cité plus haut le théorème d'après lequel la probabilité du système résultant de la réunion de deux systèmes est le produit de la probabilité de chacun des deux systèmes composants ; or ce théorème ne s'applique que dans le cas de deux systèmes indépendants, cette indépendance étant prise dans le sens où l'on entend ce terme dans le calcul des probabilités. S'il n'en est pas ainsi, la probabilité résultante ne sera plus égale au produit des probabilités partielles. Il est donc plausible qu'il y ait des cas où l'entropie totale d'un système ne soit pas égale à la somme des entropies propres aux différentes parties de ce système et, effectivement, Max Laue a prouvé qu'on pouvait trouver dans la nature des exemples de phénomènes où il en était bien ainsi. Deux rayons lumineux totalement ou partiellement cohérents (c'est-à-dire deux rayons qui proviennent de la même source) ne sont pas indépendants l'un de l'autre, au point de vue du calcul des probabilités, car les vibrations élémentaires dont se composent chaque rayon sont déterminées au moins partiellement par celles de l'autre. Il est donc possible d'imaginer un dispositif optique assez simple permettant à deux rayons cohérents de températures quelconques de se convertir en deux autres présentant une plus grande différence de température. Le vieux principe de Clausius qui veut que la chaleur ne puisse pas passer sans compensation d'un corps froid dans un corps plus chaud ne s'applique donc pas aux rayons thermiques cohérents. Cependant, même dans ce cas, le principe de l'augmentation de l'entropie conserve sa valeur, si l'on tient compte de ce que l'entropie du rayonnement total n'est pas égale à la somme des entropies de chaque rayon composant, mais est plus petite que cette somme.

Le problème posé plus haut de la transformation du mouvement brownien en travail utilisable soulève une remarque fout à fait analogue. Un dispositif qui aurait pour effet de diriger et de mettre en ordre le mouvement des particules, qu'il soit réalisable techniquement ou non, devrait, en effet, nécessairement posséder une certaine cohérence avec le mouvement particulaire lui-même, ceci étant admis, il ne serait nullement contradictoire avec le second principe de la thermodynamique d'admettre que ce dispositif en fonctionnant puisse produire du travail utilisable. Pour lever la contradiction apparente, il suffirait d'observer qu'on ne doit pas additionner l'entropie propre au dispositif et celle qui est propre au mouvement brownien. On voit par là suffisamment combien il faut être prudent dans le calcul de l'entropie d'un système composé à partir de l'entropie des systèmes composants. Si l'on veut raisonner d'une manière rigoureuse, il faut prendre séparément chacun des sous-systèmes et se demander tout d'abord s'il n'existe pas quelque part ailleurs, dans le système total, un autre sous-système qui soit cohérent avec le premier. S'il en était ainsi les deux sous-systèmes cohérents pourraient bien par leur interaction mutuelle produire des effets tout à fait inattendus, contradictoires en apparence avec le second principe. Si les deux sous-systèmes cohérents n'exerçaient aucune action l'un sur l'autre, on ne commettrait pas d'erreur appréciable en ne tenant pas compte de leur cohérence dans le calcul du comportement du système total.

Toutes ces considérations sur la cohérence un peu bizarres, je l'avoue, ne vous font-elles pas penser, par un rapprochement involontaire, aux interactions mutuelles, si mystérieuses, qui règlent la vie psychique, ces interactions restent la plupart du temps cachées et elles peuvent être ignorées sans inconvénient, ce qui ne les empêche pas, quand les circonstances s'y prêtent, d'entraîner toute une suite de conséquences qu'on n'aurait pu soupçonner au premier abord.

S'il nous était loisible de nous abandonner ici à notre fantaisie, nous pourrions imaginer, séparés de nous par des distances dont la grandeur échappe à nos mesures, d'autres corps en état de cohérence avec ceux du monde corporel qui nous entoure. Tant que cette séparation se prolongera, tout se passera normalement, mais si un jour venait où il y aurait possibilités d'action mutuelle des deux mondes l'un sur l'autre, il en résulterait inévitablement des exceptions apparentes au second principe de la thermodynamique. Cette hypothèse écarte de notre monde la menace de la mort par congélation, qui lui est réservée, au dire de nombreux physiciens et philosophes. Et du même coup le principe de Carnot-Clausius perdrait le caractère antipathique que l'on lui reconnaît assez habituellement, sans qu'on soit obligé pour cela de mettre en doute sa validité générale. Mais à quoi bon aller chercher si loin quand, un simple regard jeté sur l'extension indéfinie du monde tel qu'il s'offre à nos observations suffit à nous rassurer, sans avoir recours à ces hypothèses quelque peu artificielles, nous pouvons donc tranquillement nous tourner vers d'autres problèmes plus urgents qui attendent de nous que nous les résolvions.
IV
J'ai essayé d'esquisser quelques-uns des traits caractéristiques fondamentaux de l'idée que le physicien futur se fera sans doute de l'univers. Tournons maintenant nos regards vers le passé et considérons l'évolution des systèmes de l'univers au fur et à mesure que la science progressait. Si nous nous rappelons les caractères principaux de cette évolution tels que nous les avons décrits tout à l'heure nous devons bien convenir que l'image future comparée à la magnificence et à la richesse de couleurs de l'image passée risque de paraître bien terne et bien froide. L'ancienne image reflétait en effet la diversité des besoins humains et tous les genres de sensations spécifiques y avaient apporté leur contribution. L'image moderne au contraire a été dépouillée de tout caractère d'évidence immédiatement tangible et c'est là un grave inconvénient quand on en vient à l'épreuve de la confrontation avec la réalité. En outre, autre circonstance aggravante, il est absolument impossible de se passer complètement de sensations, car on ne saurait couper complètement toute communication avec la source indiscutable de toutes nos connaissances et il ne peut davantage être question d'une connaissance directe de l'absolu.

Quelle particularité remarquable a donc conféré à la conception de l'univers de la physique moderne une supériorité si décisive qu'elle a supplanté tous les systèmes antérieurs, malgré ses inconvénients évidents ? Si nous y réfléchissons nous ne trouvons rien d'autre que le caractère d'unité de cette conception. Cette unité fait rentrer tous les détails dans une vaste synthèse, elle s'étend à tous les lieux, elle vaut pour tous les savants, pour toutes les nations, pour toutes les civilisations.

À y regarder de prés, l'ancienne physique ressemblait davantage à une collection qu'à un portrait unique, chaque classe de phénomènes naturels y avait sa représentation à part et il n'y avait pas de solidarité véritable entre ces diverses représentations. La disparition de l'une d'entre elles n'eût pas affecté sensiblement les autres. Or ceci ne serait pas du tout possible dans le cas de la physique actuelle. Pour elle, aucun fait particulier ne peut être considéré comme négligeable, chaque détail joue son rôle bien déterminé et a son importance pour la description de la nature observable. Inversement tout phénomène observable doit trouver la place qui lui convient exactement dans l'ensemble. La description physique, nous tenons à le faire remarquer, est en cela très différente d'un portrait ordinaire qui n'a jamais la prétention de reproduire d'une manière absolument exacte tous les traits de l'original. On trouve, il est vrai, dans les traités de physique, même les plus récents, des remarques comme celle-ci : la théorie des électrons tout comme la théorie cinétique des gaz, ne donne qu'une image approchée de la réalité. C'est vrai, mais ce serait se méprendre gravement que de s'imaginer que cela veut dire qu'on ne puisse pas exiger que toutes les conséquences de la théorie soient conformes aux résultats de l'expérience.

Lorsque, au milieu du siècle dernier, Rudolph Clausius eut tiré des principes fondamentaux de la théorie cinétique des gaz la conclusion que les molécules des gaz possèdent, dès la température ordinaire, des vitesses qui doivent se chiffrer par centaines de mètres à la seconde, on ne manqua pas de lui objecter que deux gaz diffusent avec une extrême lenteur l'un dans l'autre et que, dans l'intérieur d'un même gaz, l'égalisation des différences de températures locales n'a lieu que très lentement. Se contenta-t-il alors, pour justifier son hypothèse, de faire remarquer qu'elle n'était qu'une image approchée de la réalité et qu'il ne fallait pas se montrer trop rigoureux ? Bien loin de là, il montra, en faisant le calcul de la trajectoire libre moyenne, que son hypothèse rendait bien compte des faits, même en ce qui concerne les phénomènes qu'on lui opposait. Il savait, en effet, mieux que personne, qu'une seule contradiction définitivement constatée entre les faits et sa théorie, aurait suffit à la faire déchoir du rang qu'elle occupait en physique, et ceci demeure toujours vrai, même à l'heure actuelle.

C'est justement parce que la prétention de la physique moderne de donner une idée générale de l'univers, s'est trouvée justifiée qu'elle à conquis l'assentiment de tous et qu'elle s'est placée au-dessus de l'appréciation plus ou moins bienveillante des savants quelle qu'en soit la nationalité et quelle que soit l'époque où ils vivent. Elle se situe même au-dessus de l'humanité tout entière. On pourra trouver au premier abord mon affirmation bien osée ; on sera même tenté de la tenir pour absurde. Qu'on se souvienne cependant de ce que nous avons dit plus haut au sujet de la physique des habitants de Mars et l'on devra tout au moins convenir que notre généralisation ne dépasse aucunement en portée celles qui sont courantes en physique. Il n'est pas rare, en effet, qu'on y aboutisse à des conclusions qui ne sauraient jamais être vérifiées par aucun observateur humain. Pourtant quiconque prétendrait, pour cela, contester la légitimité de ces conclusions, renoncerait par là même à penser en physicien.

On ne trouverait pas un physicien à douter qu'il soit légitime d'affirmer qu'un être doué d'intelligence et possédant un organe sensible aux rayons ultra-violets, assimilerait complètement ces rayons aux rayons visibles, bien que personne n'ait jamais vu un rayon ultra-violet, ni un être susceptible de les percevoir. Il n'y a pas de chimiste à douter que l'on doive attribuer au sodium existant dans le soleil les mêmes propriétés chimiques qu'au sodium terrestre, bien qu'il n'ait aucun espoir de pouvoir jamais remplir une éprouvette avec du sodium solaire.

Nous voilà donc amenés à répondre à la question que nous nous posions à la fin du premier paragraphe de cette conférence : la conception de l'univers selon la physique n'est-elle qu'une création arbitraire de notre esprit ou bien devons-nous affirmer, au contraire, qu'il y a des phénomènes naturels tout à fait indépendants de nous ? Ou bien, pour parler d'une façon plus concrète, est-il raisonnable d'affirmer que le principe de la conservation de l'énergie était déjà valable dans la nature avant qu'il y eût des hommes qui pussent y songer ? Doit-on dire que les astres obéiront toujours à la loi de la gravitation, même quand la terre et tous ses habitants auront été réduits en miettes ?

Après tout ce que je viens de dire on comprendra aisément que je réponde affirmativement ; mais je ne me le dissimule pas, ma réponse va, dans une certaine mesure, à l'encontre de certains courants d'opinion philosophiques auxquels l'autorité d'Ernest Mach a donné beaucoup de prestige, précisément dans les milieux scientifiques. Suivant cette opinion, il n'existe pas d'autre réalité que nos propres sensations et toutes les sciences positives ne sont, en dernière analyse, qu'un essai d'adaptation de nos pensées à nos sensations : adaptation faite d'un point de vue purement économique, sous la pression de la lutte pour la vie. Il en résulte que la ligne de démarcation entre les sciences physiques et la psychologie n'aurait qu'une valeur pratique et toute conventionnelle ; les seuls véritables éléments de l'univers n'étant, en définitive, que des sensations.

Admettons un instant qu'il en soit bien ainsi et référons-nous à ce que nous a appris le coup d'œil circulaire que nous venons de jeter sur l'évolution de la physique, nous ne pourrons alors échapper à la singulière conclusion que la principale caractéristique de cette évolution a été d'éliminer de plus en plus complètement de la physique les éléments dont se compose véritablement l'univers. Pour être conséquent avec lui-même, il aurait fallu en effet que chaque physicien eût pris le plus grand soin de mettre à part sa propre conception de l'univers comme quelque chose d'absolument singulier et de totalement différent de toutes les autres conceptions. S'il arrivait que deux collègues de notre physicien, ayant entrepris indépendamment l'un de l'autre la même expérience, aboutissent à des conclusions tout à fait opposées (cela s'est vu quelquefois), il y aurait de sa part faute de logique, à prétendre que l'un des deux, au moins doit se tromper, car la divergence des conclusions peut très bien provenir de la diversité des représentations du monde, propres à chacun d'eux. Or, je vous le demande, y eut-il jamais physicien à se laisser aller à raisonner de si étrange façon ?

Je concède, très volontiers qu'une énorme improbabilité ne diffère pratiquement pas d'une impossibilité principielle ; mais je n'en maintiens que plus fermement, contre des attaques venant d'ailleurs toujours du même parti, que la théorie électronique et l'hypothèse atomique sont toutes deux justifiées et qu'elles ne pêchent pas par la base. Allant plus loin, je dirai même, et je ne suis pas le seul, que les atomes si peu que nous connaissons de leurs propriétés ne sont, ni plus ni moins réels que les objets terrestres qui nous entourent. Quand je dis qu'un atome pèse 1,6 × 10−22 grammes, cette phrase ne contient pas une connaissance d'un ordre inférieur à celle qui est contenue dans cette autre : la lune pèse 7 × 1025 grammes. S'il est évident en effet que je ne puis mettre un atome d'hydrogène sur le plateau d'une balance pas plus que je ne puis le voir, est-ce que je puis davantage y poser la lune ? Quant à la visibilité, on sait qu'il existe des astres invisibles dont on a pu cependant déterminer le poids avec plus ou moins d'exactitude. La masse de Neptune, il ne faut pas l'oublier a été mesurée avant qu'aucun astronome n'ait aperçu la planète dans sa lunette. Il n'y a pas de méthode de mesure en physique qui ne comporte une part de connaissance d'ordre inductif. Le moindre coup d'œil jeté sur un laboratoire de précision suffirait en effet à mettre en évidence la somme de lois expérimentales et de raisonnements qui est présupposée à toute mesure, même la plus simple en apparence.

Maintenant nous avons encore à nous demander pourquoi la théorie de la connaissance de Mach a obtenu tant de succès dans le monde scientifique. Si je ne m'abuse, c'est parce que elle est au fond une sorte de réaction consécutive à la déception des vastes espérances conçues par la génération qui nous a précédés après la découverte du principe de la conservation de l'énergie. On peut trouver ces espoirs sous une forme particulièrement explicite, dans les ouvrages de du Bois-Reymond, entre autres. En parlant d'espoirs déçus, je ne veux d'ailleurs pas dire qu'ils n'aient été suivis d'aucune réalisation durable, la théorie cinétique des gaz est un exemple du contraire ; je prétends seulement que l'avenir a montré qu'ils étaient exagérés, car la physique par là même qu'elle a fait appel à la statistique a renoncé à édifier une mécanique complète des atomes. Le positivisme de Mach n'est que le contrecoup sur la philosophie de la désillusion qui devait nécessairement succéder à la période d'enthousiasme.

On doit, certes, lui attribuer pleinement le mérite d'avoir montré dans la perception sensible le seul moyen d'échapper à l'envahissement du scepticisme. Mais il a dépassé la mesure, car en rabaissant les prétentions du mécanisme, il a dégradé en même temps l'idée que la physique doit se faire de l'univers.

Tout convaincu que je sois de ce que le système de Mach, avec toutes les conséquences qu'il comporte logiquement, ne renferme aucune contradiction interne, je n'en suis pas moins persuadé qu'il n'a au fond qu'une signification purement formelle. Il est incapable de pénétrer jusqu'à l'essence de la science et cela parce qu'il ne tend pas vers ce qui est le but de toute recherche scientifique, je veux dire vers la construction d'un système descriptif de l'univers qui soit rigoureusement stable, indépendant des mutations affectant les générations et les peuples. Le principe de continuité de Mach ne saurait suppléer à ce qui manque à son système à cet égard, car la continuité n'est pas la constance.

Une conception stable de l'univers tel est le but dont toute science véritable, j'ai tâché de le démontrer plus haut, doit tenter de se rapprocher au cours de ses pérégrinations. Il est donc tout à fait légitime d'affirmer, dès maintenant, que notre conception actuelle de l'univers, bien qu'elle revête encore les nuances les plus variées suivant l'individualité des savants, renferme cependant certains traits définitifs qui ne seront jamais détruits par aucune révolution, ni dans la nature, ni dans l'esprit humain. Ce noyau absolument immuable et indépendant de toute individualité, que ce soit celle de l'homme ou celle de tout autre être intelligent, est-ce que nous nommons le réel. En ce sens, y a-t-il aujourd'hui un physicien qui doute sérieusement de la réalité du principe de la conservation de l'énergie ? Ne serait-ce pas, au contraire, la reconnaissance de la réalité de ce principe qui serait la condition sine qua non de la validité de tout jugement dans l'ordre scientifique ?

Cependant, s'il s'agissait de savoir jusqu'à quel point on doit se tenir pour assuré que nos conceptions actuelles cadrent bien, au mains en gros, avec l'idée que la physique future se fera de l'univers, je ne saurais donner aucune réponse générale précise. La plus grande prudence est ici de mise, mais une telle question n'est pour nous que secondaire, ce qui importe, c'est d'avoir montré, qu'il y a un but permanent dont nous nous rapprochons bien que nous ne puissions jamais l'atteindre complètement. Ce but, ce n'est pas d'établir une coordination parfaite entre nos pensées et nos sensations, c'est d'éliminer de nos idées sur l'univers tout ce qui est propre à l'individualité de l'esprit qui les conçoit. En disant ceci, remarquons-le, nous ne faisons que répéter, en le précisant, ce que nous avons exposé plus haut au sujet de l'émancipation de la science de tous ses éléments anthropomorphiques. Cette précision était nécessaire pour éviter tout malentendu ; car il ne faudrait pas comprendre que l'on doive radicalement séparer la représentation du monde, de l'esprit qui conçoit cette représentation : rien ne serait plus insensé.

Pour terminer, nous ajouterons encore un argument susceptible de faire plus d'impression que toutes les considérations objectives précédentes, sur ceux qui s'obstinent à regarder le point de vue économique humain comme le plus important. Lorsque les grands génies des sciences exactes lancèrent leurs idées à travers le monde savant, lorsque Nicolas Copernic, par exemple, enleva à la terre son rôle-de centre du monde, lorsque Jean Kepler formula les lois qui portent son nom, lorsque Isaac Newton découvrit la loi de la gravitation universelle, lorsque son illustre compatriote Christian Huyghens émit l'hypothèse de la nature ondulatoire de la lumière, lorsque Michel Faraday posa les fondements de l'électrodynamique, et je pourrais allonger encore cette liste, les préoccupations économiques furent certainement au dernier rang des motifs qui entraînèrent ces hommes à soutenir de rudes combats contre les idées traditionnelles et les autorités de leurs temps. Ce qui les encourageait, c'était une foi inébranlable à la conformité de leurs conceptions de l'univers avec la réalité, et cette foi reposait sur des bases esthétiques ou religieuses. Ce fait est de ceux qu'on ne peut pas contester et, en s'appuyant sur lui, on peut prévoir que si le principe d'économie de Mach devenait réellement le fondement de toute théorie de la connaissance, tous les pionniers géniaux qui sont encore à naître, n'y trouveraient qu'une entrave à leur pensée. Les ailes de leur fantaisie se trouveraient coupées et, en fin de compte, le progrès de la science serait compromis d'une façon désastreuse. Dans ces conditions, ne serait-il pas plus « économique » de ne faire au principe d'économie qu'une place un peu plus modeste ? D'ailleurs, comme il ressort de la façon dont j'ai posé ma question, je suis, bien entendu, très loin de penser qu'il faille proscrire ou même négliger toute considération basée sur l'économie, celle-ci étant prise dans son sens le plus élevé.

Mais il y a plus : les grands savants dont je citais les noms tout à l'heure, ne parlaient pas du tout de leur conception de l'univers, mais uniquement de la nature de l'univers lui-même. Y a-t-il une différence décelable entre « leur monde » et notre image du monde selon la physique future ? Nullement. Depuis Emmanuel Kant, c'est, en effet, un lieu commun pour tout esprit pensant qu'il n'existe pas de méthode pour se rendre compte s'il y a où non des différences de ce genre. Si nous avons employé l'expression composée « image de l'univers », c'est qu'elle est devenue usuelle et qu'elle est de nature à mettre en garde contre certaines illusions. Cependant, pourvu que nous prenions les précautions nécessaires, c'est-à-dire que nous ne mettions derrière le mot « monde » rien d'autre que cette image idéale vers laquelle tend l'avenir, nous pouvons sans inconvénient nous contenter de ce simple mot, nous aurons ainsi l'avantage de nous exprimer d'une façon plus réaliste, présentant, même au point de vue économique, une supériorité évidente sur le positivisme de Mach, avec toute sa complication et la difficulté qu'il y a d'y conformer jusqu'au bout la pensée. Notre façon de parler sera d'ailleurs celle de tous les physiciens quand ils emploient la langue de leur science.

Contre le dualisme

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5420

L'auto-organisation de la matière

Robert Paris — 2022-06-16T22:05:00Z

L'auto-organisation de la matière

L'auto-organisation ou l'ordre spontanément issu du désordre :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article449

Pourquoi la matière s'organise spontanément et de manière stable :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article3793

A la base de tout, il y a... l'auto-organisation :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2229

Qu'est-ce que l'auto-organisation :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article564

Définissons l'auto-organisation :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Auto-organisation

L'évolution de l'univers de la particule à l'organisme pensant s'est faite par auto-organisation. La chimie a un rôle majeur à jouer dans la compréhension de ces processus conduisant à la génération de matière complexe. La chimie a développé une chimie de synthèse moléculaire très puissante, maîtrisant la combinaison et la recombinaison des atomes en molécules de plus en plus complexes grâce à des réactions chimiques sélectives. La chimie supramoléculaire exploite les forces intermoléculaires pour la génération de systèmes et de processus supramoléculaires informés grâce à la chimie synthétique supramoléculaire mettant en œuvre des informations moléculaires véhiculées par des interactions électromagnétiques. La chimie supramoléculaire explore activement les systèmes en cours d'auto-organisation, c'est-à-dire les systèmes capables de générer spontanément des architectures supramoléculaires fonctionnelles bien définies par auto-assemblage à partir de leurs composants, sous le contrôle d'événements de reconnaissance moléculaire interactionnelle, se comportant ainsi comme des systèmes chimiques programmés. La chimie moléculaire peut également tirer parti de la sélectivité des réactions covalentes pour assembler des architectures moléculaires complexes via des processus d'auto-organisation mettant en œuvre une reconnaissance moléculaire fonctionnelle. L'AUTO-ORGANISATION supramoléculaire/non covalente et moléculaire/covalente peut ainsi être considérée comme la CHIMIE SYNTHÉTIQUE ULTIME, par laquelle les objets chimiques aux deux niveaux sont générés sur la base de processus de reconnaissance impliquant des caractéristiques interactionnelles ou réactionnelles. Des illustrations du domaine supramoléculaire serviront d'illustrations. Les entités supramoléculaires ainsi que les molécules contenant des liaisons réversibles sont capables de subir un changement continu de constitution par réorganisation et échange de blocs de construction. Cette capacité définit une chimie dynamique constitutionnelle (CDC) aux niveaux moléculaire et supramoléculaire. CDC introduit un changement de paradigme en ce qui concerne la chimie constitutionnellement statique. Elle profite de la diversité constitutionnelle dynamique pour permettre la variation et la sélection et conduit ainsi à l'émergence d'une chimie adaptative et évolutive.

Source : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S163107480900215X

Du bruit comme principe d'organisation :

https://www.persee.fr/doc/comm_0588-8018_1972_num_18_1_1256

Auto-organisation, autonomie et identité :

https://www.cairn.info/revue-internationale-de-philosophie-2004-2-page-135.htm

Comment des choses peuvent-elles s'organiser elles-mêmes :

https://books.google.fr/books?hl=fr&lr=&id=yBiea9WhIbYC&oi=fnd&pg=PA7&dq=auto-organisation+mati%C3%A8re&ots=swZ0ewAEjU&sig=mIivpLQztAKPBssfiyhsjVc9fAw#v=onepage&q=auto-organisation%20mati%C3%A8re&f=false

Auto-organisation et chimie de la matière complexe :

https://new.societechimiquedefrance.fr/wp-content/uploads/2019/12/2015-399-aout-sept.-p9-this_hd.pdf

L' auto-organisation selon Prigogine :

http://sys.theme.free.fr/A_Prigogine.html

L'auto-organisation des structures dissipatives :
https://sciencetradition.forumactif.com/t564-lauto-organisation-des-structures-dissipatives-selon-ilya-prigogine

Cascades de structures dissipatives :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article492

Qu'est-ce que des structures issues du non-équilibre :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2079

Les idées d'Ilya Prigogine :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article404

Le vivant post-génomique, qu'est-ce que l'auto-organisation pour Henri Atlan :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1887

Qu'est-ce que la vie ? Un processus d'auto-organisation de la matière :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5790

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

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article2586

La matière issue d'une « brique élémentaire » de type atome qui sert de base à un jeu de construction, ou structure qui émerge sans cesse de l'agitation, ou les deux à la fois :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article2633

L'ordre et le désordre dans la matière :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article4235

La révolution, le grand organisateur :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article8

Films, articles et conférences sur l'auto-organisation de la matière en physique :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article5298

Formes et auto-organisation, Simon Diner :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article445
Qu'est-ce que l'émergence de la matière au sein du vide quantique :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4519

Qu'est-ce que la criticalité auto-organisée :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article672

La vie ou la destruction constructrice :

https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4032

Ordre et désordre de la matière, deux réalités complètement et dialectiquement imbriquées :

http://www.matierevolution.fr/spip.php?article5028

Y a-t-il un « ordre caché » dans l'Univers ? Is There a « Hidden Order » in the Universe ?

Max — 2019-05-22T22:56:00Z

Y a-t-il un « ordre caché » dans l'Univers ? Is There a « Hidden Order » in the Universe ?

Avertissement : Cet article ne propose en rien de discuter d'une métaphysique ou d'une mystique, ni même d'un caractère mystérieux ou magique de la science ou de l'Univers. L'idée d'un « ordre caché », tel qu'il est conçu dans cet article du moins, n'a rien à voir avec le mysticisme, avec la main de dieu, avec l'idéalisme philosophique, avec un créateur préexistant ayant prédéterminé le fonctionnement universel dans un but également préexistant, avec une main surnaturelle dominant le monde et empêchant l'homme d'en comprendre le sens. Elle signifie seulement que l'ordre universel n'est pas évident, n'est pas visible à l'œil nu, n'est pas intégralement connu actuellement. Cette pensée ne casse pas la science actuelle mais en marque les limites présentes. Elle ne propose pas de renoncer à la science pour croire à des lubies antiscientifiques, mais, au contraire, d'approfondir nos recherches scientifiques, en soulignant seulement que certaines lois qui agissent au sein de la matière sont encore inconnues et qu'elles devront faire partie des recherches fondamentales modernes. Caché ne veut pas dire éternellement scellé. Caché ne veut pas dire interdit à la pensée et à la recherche. Caché ne veut pas dire qu'un créateur a voulu cacher la connaissance et interdire la connaissance au sein d'un « jardin d'Eden » à l'homme. Ce n'est en tout cas pas du tout l'idée de cet article.

Il faut tout d'abord souligner que les diverses étapes précédentes de la Science ont dévoilé des « ordres cachés ». C'est le cas, par exemple, de la découverte de la thermodynamique des molécules, de la mécanique des quanta de matière/lumière et de la dynamique du vide quantique, ou encore de la physique du chaos déterministe.

Des grands scientifiques ont été amenés à parler d'un « ordre caché » à propos de la matière « inerte » ou vivante. Il y a un ordre caché dans l'évolution des espèces comme dans le fonctionnement du cerveau. Einstein a supposé que, derrière la physique quantique, il y avait, sous-jacente, une « thermodynamique cachée », même s'il ne l'a pas trouvée et si ses idées ont été considérées par certains comme combattues avec succès de manière définitive.

Les notions même d'énergie ou de molécules ont été la découverte d'un ordre jusque-là caché. En examinant la matière, qu'elle soit solide, liquide ou gaz, ou dans d'autres états, on ne voyait pas les molécules ni l'énergie, et on les a mis par la suite en évidence.

On a réussi, depuis, à faire des expériences qui permettent de distinguer les divers niveaux d'organisation de la matière. On est capables de détecter des sauts d'organisation et aussi de dire d'où ces sauts proviennent, si ce sont des sauts au niveau de la thermodynamique des molécules ou entre molécules, au niveau de l'organisation de l'atome, au niveau de la particule, au niveau des interactions de la particule avec l'atome ou avec le vide quantique. Dans ces conditions, parler d' « ordre caché », c'est dire qu'il existe des expériences qui mettent en évidence des sauts d'organisation de la matière dans lesquels on a tenté d'attribuer le saut, la transition de phase, à chacun de ces niveaux, et on n'y est pas parvenus !!!

Cela ne signifie pas, bien entendu, que tout l'édifice de la science soit renversé mais, cependant, cela signifie qu'il peut y avoir bien des changements renversants. On se souvient comment le rayonnement du corps noir et la « catastrophe ultraviolette » a renversé la physique classique et mis en évidence le niveau quantique de la réalité.

L'astrophysique est bien entendu l'un des domaines producteur de nombreux « ordres cachés », qu'il s'agisse de l'énergie noire, de la matière noire, des émissions rapides ultra-énergétiques ou d'autres phénomènes encore incompris.

Mais ce n'est pas le seul domaine où nous nous heurtons à une explication insuffisante de sauts qualitatifs dans l'organisation de la matière.

La « simple » étude de certaines matières existant sur Terre, étudiables en laboratoires, restent incomprises, comme certains phénomènes de supraconductivité ou l'étude de sauts dans la matière dite « condensée », comme l'uranium appauvri, ou encore certaines études d'effets de surface de la matière en deux dimensions. On a eu beau faire appel à toutes les transitions de phase connues, cela ne permet pas de modéliser les phénomènes que l'on perçoit. Cela n'a pas forcément fait grand bruit dans le public et cela n'en fera que lorsque ces phénomènes seront dévoilés et qu'ils manifesteront, ou pas, la découverte d'un niveau jusque là inconnu de la matière, de la lumière et de leurs relations avec le vide. Un nouveau domaine comme celui des « isolants topologiques » n'est rien d'autre que la manifestation de ces transitions de phase de la matière a encore bien des choses à nous révéler et que les surprises sont sans doute encore devant nous, y compris dans la connaissance fondamentale des mécanismes matériels de l'Univers.

Une des grandes énigme qui a été dévoilée et a montré un ordre caché de la matière provient du lien trouvé entre les tableaux de Mendéléïev des éléments et les couches électroniques des atomes.

Il en va de même en biologie, en évolution des espèces, en étude du cerveau et dans bien d'autres domaines. Nous ne connaissons pas tous les niveaux d'organisation de la matière inerte comme vivante, telle est la conclusion de ces remarques.

Un exemple dans la matière condensée : l'ordre caché dans l'observation des transitions dans l'uranium appauvri : « La structure cristalline dans l'énigmatique phase "ordre caché" du composé d'uranium URu2Si2 est légèrement déformée pour donner une forme orthorhombique (en forme de diamant) avec une symétrie de rotation double par analyse de structure cristalline synchrotron à ultra haute résolution à l'installation de rayonnement Spring-8.
La nature de cet état électronique dit "d'ordre caché" dans URu2Si2 est un mystère vieux de 30 ans en physique de la matière condensée. Auparavant, le groupe de recherche avait obtenu des preuves indirectes du fait que la structure cristalline présentait une symétrie double, mais des recherches antérieures avaient révélé une forme carrée tétragonale avec une symétrie quadruple. L'observation directe actuelle du changement de structure cristalline élucide de manière décisive le mystère de la symétrie spatiale présentée par la structure électronique de l'état d'ordre caché. La symétrie spatiale trouvée révèle un état électronique non trivial, qui ouvrira la voie à la compréhension des nouveaux états électroniques de la matière. »

La source :

Direct observation of the mystery of 'hidden order' in condensed-matter physics

Et aussi :

Antiferromagnetism and Hidden Order in Isoelectronic Doping of URu2Si2

Lire encore :

Explaining 30-year-old 'hidden order' physics mystery

Hidden Order Emerges in Stream Networks

Condensed-matter physics - Hidden is more

Hidden Order and Exotic Superconductivity

Hidden Order in Adaptation Complexity, John H. Holland

Hidden Order and Complexity

Hidden Order of the Human Brain

Les quasars révèlent-ils un ordre physique caché de la matière

Théorie de l'ordre caché implicite

Théorie des variables cachées

Théorie de De Broglie-Bohm (quantique à varaibles cachées)

L'accroissement de la « complexité » est-elle la loi de base du monde ?

Robert Paris — 2018-07-18T22:46:00Z

L'accroissement de la « complexité » est-elle la loi de base du monde ?

La nature a bâti spontanément des structures complexes et continue tous les jours d'en bâtir de nouvelles : structures de la matière vivante mais aussi structures de la matière inerte.

Mais qu'est-ce que la complexité et qu'est-ce qui la produit ?

Tout va-t-il du simple au complexe, pourquoi et comment ?

Il peut sembler que la matière est un vaste jeu de construction dans lequel les plus petits éléments servent de matériaux pour la fabrication de mondes plus grands et plus compliqués. Mais on va voir que ce n'est pas nécessairement le plus grand qui est le plus complexe et que les éléments de construction sont eux-mêmes très complexes.

« Il y a un monde dans l'électron » disait un grand physicien. Et l'électron est une structure extraordinairement complexe et pas un élément simple.

Et nous ne sommes qu'un tout petit élément de notre Terre, qui n'est qu'un tout petit élément du système solaire, lui-même un tout petit élément de la galaxie, elle-même un tout petit élément de l'amas de galaxies et de l'amas d'amas, des immenses filaments de matière qui enserrent les encore plus immenses bulles de vides

Croyez-vous vraiment que nous différons de l'amas de galaxies parce que nous serions.. plus simple ?

Avec la « théorie de la complexité », celle-ci est devenue une interprétation du fonctionnement de l'Univers, à commencer par la vie sur Terre et l'évolution des espèces, tout allant, selon cette thèse, du plus simple au plus complexe… Mais est-ce une thèse vraiment valable ? Et surtout, est-ce qu'on comprend bien ce que l'on entend par complexe ?

Selon cette thèse, l'énigme principale de la compréhension de l'univers serait de décrypter comment le monde peut devenir de plus en plus complexe ? N'y a-t-il pas de loi thermodynamique qui impose une perte graduelle d'organisation, donc une baisse, spontanée et générale, de la complexité ?

Bien sûr, cette loi étant globale, on remarquera qu'une petite zone peut voir sa complexité augmenter du moment qu'une grande zone autour va dans le sens inverse.

Mais la montée de la complexité est-elle un phénomène réellement étonnant ? Pouvons-nous y réfléchir à partir d'exemples simples à notre portée ?

Qui n'a pas vu quelqu'un jeter un rouleau de corde au sol et le récupérer de manière inopportune, en tirant sur le mauvais brin, de sorte que le filin se noue, puis tirer encore sur un autre brin, provoquant de nouveaux nœuds, au point qu'il faille ensuite un temps très long pour défaire une quantité de nœuds, de manière très compliquée parce que ces nœuds se nouent les uns les autres, y compris à plusieurs niveaux si on es tombé sur le bon filin ? C'est un exemple très éclairant : contrairement à ce que l'on croit souvent, l'augmentation du désordre peut être synonyme d'augmentation de la complexité.

Prenons un exemple de la vie quotidienne. Qui n'a pas vécu qu'un voyage très bien organisé, avec des horaires de transports successifs très bien calculés, très précis, va basculer dans le désordre le plus complet, et le plus compliqué, du fait d'un simple changement d'un seul horaire au sein du programme. Un désordre qui provoque une situation d'une complexité inextricable puisque l'on essaie de trouver toutes les solutions possibles. N'oublions pas que la nature suit également toutes les voies possibles… Et on constate une fois de plus que la complexification d'une situation théoriquement très simple ne nécessite rien de plus qu'un petit changement dans l'ordre.

Peut-on donner un exemple simple d'une situation qui, du fait de touts petits changements, entraine des conséquences complètement différentes alors qu'on partait exactement du même point de départ, au même moment et au même endroit. Vous me direz : on ne peut pas faire au même moment et au même endroit des expériences différentes, même avec des conditions de départ très peu différentes. Eh bien si ! La nature l'a fait pour nous : c'est le système solaire.

On sait que les planètes du système solaire sont complètement différentes les unes des autres. Pourtant, elles ont toutes pour origine le même nuage de gaz et de poussières, dans les mêmes conditions de température, de pression, de consistance, etc. Un petit changement cependant : la distance différente au soleil. Résultat : ce ne sont pas les mêmes matériaux qui dominent dans les différentes planètes ! Les unes ont perdu leurs gaz et les autres sont essentiellement gazeuses, et on passe des divergences complètes.

Un petit changement au départ, et un grand changement à l'arrivée…

La multiplication des planètes diverses, c'est là qu'est, dans cet exemple, la complexification. Au départ, un même nuage de gaz et de poussières. A l'arrivée, un système solaire complexe, avec de multiples éléments différents…

Mais la complexité n'est pas toujours le produit d'une augmentation du désordre. Elle peut résulter d'une augmentation de… l'ordre !!! Ou plus exactement, elle est toujours le produit de la dialectique ordre/désordre, c'est-à-dire d'un combat permanent entre tendances adverses de l'organisation.

Ainsi, de la particule virtuelle à la particule réelle, de la particule de matière au noyau, du noyau à l'atome, de l'atome à la molécule, de la molécule à la macromolécule, puis aux rétroactions de l'ADN, de l'ARN et des protéines, au vivant, on assiste à une augmentation de l'organisation, et pourtant aussi à une augmentation du désordre du milieu. Mais il y a aussi une augmentation de l'énergie d'interaction, donc du désordre ! Eh oui, c'est cette dialectique, celle des contraires interpénétrés et interchangés, qui est reliée à la complexification.

Et tout d'abord la dialectique ordre/désordre. C'est le désordre des interactions qui est à la base de l'ordre. C'est vrai au niveau du vivant comme de l'inerte. C'est le hasard des interactions inter-moléculaires qui permet à la molécule d'ADN d'accomplir son rôle en fonction des rencontres, au hasard, de protéines. Mais c'est aussi le hasard de l'agitation brownienne, le désordre aléatoire, qui pilote la formation si ordonnée des cristaux.
Mais est-il exact qu'en suivant les échelons de l'organisation de la matière, on augmente en complexité, comme le croient les partisans de la théorie de la complexité ?

Le vide quantique, celui du virtuel qui est à la base du monde réel, est-il « moins complexe » que le monde classique, celui des objets à notre échelle ? Absolument pas ! On trouve au sein du vide quantique toutes les structures de la matière que l'on trouve au niveau durable dit réel, mais elles ont infiniment plus agitées, plus complexes dans leurs interactions.

La particule est-elle moins complexe que la matière à notre échelle ? Pas du tout ! Sans cesse, la particule saute d'une particule virtuelle à une autre. Sans cesse, elle est collisionnée par des particules et antiparticules virtuelles, avec lesquelles elle échange des photons virtuels, etc.

Ce qui différencie le niveau du noyau atomique et celui de l'atome, est-ce une question de complexité ? Les nuages électroniques sont-ils plus complexe que le noyau atomique ? Ce n'est pas à ce niveau que l'on peut appréhender leur formation et ce n'est pas dans un sens d'une augmentation de la complexité. En tout cas, actuellement, ce qui nous semble le plus « complexe », c'est le noyau atomique et pas le nuage électronique !!! Donc il n'y a aucune évidence selon laquelle, à chaque nouveau niveau d'organisation, on trouverait également une augmentation de la complexité.

Même au sein de la « matière vivante », aucune évidence d'une plus grande complexité à grande échelle qu'à une petite échelle. Aucune évidence que les espèces actuelles soient « plus complexes » que les anciennes !

Les bactéries actuelles sont-elles plus complexes que les anciennes ? Les virus actuels plus complexes que les anciens ? Les algues actuelles plus complexes que les anciennes ? Tout cela ne semble nullement vérifié.

Y a-t-il un sens irréversible à la croissance de la complexité ? Si cela était vrai on ne pourrait pas sortir d'un état de cristaux qui est le plus organisé… Ce n'est pas le cas.

Cela supposerait qu'il n'y ait pas une dialectique ordre/désordre mais une tendance de l'univers à aller vers l'ordre et ce n'est pas ce que l'on constate.

Le vide est en permanence une dialectique de l'apparition de matière éphémère et de sa disparition. Les particules dites réelles sont sans cesse construites et détruites. Tous les ordres de la matière quantique apparaissent et disparaissent sans cesse spontanément. Voilà pour la dialectique de la microphysique. Mais il en va de même des autres échelons de la hiérarchie de la matière.

Ainsi, sur Terre, des roches se forment sans cesse par cristallisation, et sans cesse des roches sont également détruites.

Au sein du vivant, il en va de même. Sans cesse des macromolécules sont construites et d'autres détruites. Sans cesse, des cellules sont construites et d'autres détruites.

C'est cette dialectique de la construction et de la destruction, et non une tendance générale à la complexité, qui produit l'organe que nous, humains, estimons le summum de la complexité : le cerveau humain !!!

En effet, la sculpture des réseaux neuronaux cérébraux provient de la production au hasard de toutes les liaisons neuronales possibles et de la destruction par apoptose de celles qui ne sont pas connectées au fonctionnement du corps. C'est l'un des mécanismes les plus élémentaires du vivant, le suicide cellulaire, qui produit l'organe apparemment le plus complexe ! Et c'est bel et bien la dialectique de la construction et de la destruction qui le fabrique et non une tendance de plus en plus poussée à la complexité !!!

Le mécanisme de structuration des messages cérébraux par le cerveau est lui aussi fondé sur une telle dialectique ordre/désordre puisque le cerveau est sans cesse producteur de messages qui sont, tout aussi systématiquement et spontanément, détruits.

De l'Univers à grande échelle au monde à l'échelle microscopique, on assiste au même ballet dialectique de la vie et de la mort des structures, des amas d'amas de galaxies à la plus « simple » particule.

Mais, en fait, on n'a jamais trouvé de structure élémentaire simple, le vide lui-même étant un complexe du virtuel de virtuel…

Le complexe-simplexe à une échelle est produit par le complexe-simplexe à une échelle inférieure. Et, à toutes ces échelles, l'ordre est issu du désordre et le désordre est issu de l'ordre…

Un système à l'équilibre ne fait pas apparaître, ni disparaître, des structures. L'équilibre ne se marie pas avec l'apparition de complexité. Et sans dialectique des contraires, il n'y a pas de dynamique du non-équilibre.

Donc la tendance à la complexité ne peut exister qu'en présence de son contraire, dialectique !

Qu'est-ce que la théorie de la complexité

La complexité du vivant construite par la destruction

Qu'est-ce que l'auto-organisation ?

Cascades de structures dissipatives

Qu'est-ce que l'émergence ?

La dialectique ordre/désordre

Comment se construit la complexité du cerveau

Les particules sont-elle simples

Le vide quantique, constructeur et destructeur

Vers une pensée dialectique du complexe

Qu'est-ce que l'émergence de la matière au sein du vide quantique ?

Robert Paris — 2017-09-04T23:10:00Z

Qu'est-ce que l'émergence de la matière au sein du vide quantique ?

Qu'est-ce que l'émergence ?

Qu'est-ce que le vide quantique ?

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

Encore et à nouveau sur l'émergence

La matière, émergence de structure au sein du vide

L'émergence contre le réductionnisme

La matière est vide et que le vide est matière

Rétroaction de la matière/lumière et du vide

Générer de la matière et de l'antimatière à partir du vide

Matière et lumière dans le vide

Relations tumultueuses de la matière et du vide

Pourquoi le vide quantique est la base de toute formation et de toute compréhension de la matière ?

Qu'est-ce que la théorie de la complexité

Robert Paris — 2016-12-09T00:51:00Z

Qu'est-ce que la théorie de la complexité ?

What is Complexity Theory

Avertissement : si nous débutons les citations sur la complexité par des auteurs favorables à la thèse de la complexité croissante, afin de mieux l'exposer, nous n'y sommes pas pour autant favorables, comme on pourra le lire dans la suite de l'article, pas plus que nous n'approuvons la « théorie de l'information » ni la « théorie des systèmes » dont elle fait partie, alors que nous approuvons cependant certaines parties de ce qu'elle considère comme ses bases théoriques, à savoir l'histoire de la matière, l'auto-organisation, le chaos déterministe, le holisme et l'émergence.

Chez bien des auteurs, la tentation est grande de passer de la notion de matière historique, de chaos déterministe, d'auto-organisation, de néguentropie, d'émergence, à celle de théorie de la « complexité », c'est-à-dire à l'idée que la matière va inéluctablement vers une croissance de la structuration en niveaux et en interactions, fondée sur une organisation de plus en plus développée. Ce n'est pas la même notion que l'on emploie lorsqu'on dit qu'une question est compliquée, difficile à comprendre, car la complexité peut très bien provenir de lois extrêmement simples à comprendre et à formuler. Il suffit que ces structures s'auto-produisent en boucle et fondent des niveaux successifs interactifs. Mais ce que nous récusons dans cet article, c'est le caractère de progrès que la théorie en question attribue à la complexité, le sens de l'Histoire de la matière qu'elle croie déceler.

Il est vrai que l'on observe la capacité spontanée de la matière de se structurer, de fonder différents niveaux d'organisation : du vide quantique (avec ses particules et antiparticules dites virtuelles parce qu'éphémères mais qui sont la véritable réalité fondamentale) aux particules dites « réelles » parce qu'elles sont durables (même si on ne peut pas les suivre continûment sur une trajectoire), des particules aux noyaux atomiques de plus en plus gros (agglomérant neutrons et protons ainsi que les particules d'interaction pour les attacher), des noyaux aux atomes (entourés d'électrons), des atomes aux molécules et aux macromolécules, puis à la vie cellulaire, unicellulaire puis pluricellulaire, intégrant des organismes en son sein, aux organismes vivant de plus en plus complexes, puis à la vie humaine, avec son système nerveux plus développé et son cerveau aux connexions complexes. Il est clair que l'on a le sentiment d'une montée graduelle et continue de la complexité au cours de cette grande histoire de la matière et pourtant ce n'est pas aussi simple…

Nous allons tenter de montrer ici que de cette histoire de la matière, appuyée à juste titre sur la théorie du chaos déterministe, sur la théorie de l'auto-organisation, sur celle de l'émergence, sur la théorie de l'évolution ponctuée, eh bien, elle ne parvient pas à la théorie de la complexité, qui suppose un progrès structurel croissant et graduel et un sens univoque de cette évolution historique. En somme, la matière ne va pas sans cesse vers le « toujours plus complexe », quel que soit le sens que l'on donne à cette notion de « complexité ».

Certes le vide quantique (fondé sur une matière et une antimatière éphémère) produit sans cesse de la matière durable et dite réelle (parce que, contrairmeent à la matière virtuelle éphémère, nous pouvons la détecter avec nos instruments). Mais cela ne signifie pas que le vide quantique laisse place à la matière réelle qui la remplacerait graduellement. Au contraire, le vide quantique emplit la matière à toutes les échelles. Quand l'Univers grandit, ce sont les bulles de vide qui augmentent de taille (expansion de l'Univers) et pas les galaxies, ni les étoiles, ni les atomes, ni les particules. Il y a certes une structuration du vide qui explique la formation de la matière et de ses différents niveaux mais ce n'est pas un processus à sens unique.

Le vide construit la matière mais il la détruit aussi. Il donne sa masse à une particule virtuelle, la rendant réelle, au travers du boson de Higgs, mais, peu après, il lui retire sa masse, la donnant à une autre particule virtuelle proche, et ainsi de suite.

Dans cette première étape de l'histoire de la matière qui fait passer du vide quantique à la matière durable, dite réelle, il n'y a à proprement parler de complexification. Ce sont exactement les mêmes particules qui existent au niveau virtuel qu'au niveau réel. On trouve les électrons virtuels comme les protons ou neutrons virtuels ainsi que toutes les autres particules. Cette première étape de la matière n'est pas une complexification, même si la particule virtuelle est remplacée par un nuage de particules et d'antiparticules virtuelles qui est structuré, qui possède par exemple un spin ou moment de rotation. De même, la lumière qui est fondée sur des couples particule/antiparticules virtuels est aussi une structuration du vide quantique mais pas à proprement parler une complexification.

Et surtout, le passage du virtuel au réel, matériel (on entend ici par matière l'ensemble des particules dites fermions) ou lumineux (on entend ici par lumière l'ensemble des particules dites d'interaction ou bosons) n'est pas à sens unique, c'est-à-dire que l'un ne remplace pas l'autre graduellement, ils coexistent et interagissent. Le vide quantique, loin de disparaître, est la base, indispensable et sans cesse présente, de la matière et de la lumière. Et matière comme lumière retournent toujours au vide quantique. C'est même ce processus de retour au vide quantique qui leur donne leurs propriétés, leur rythme, leur énergie, leur périodicité, leur masse, etc.

L'interaction matière/lumière est également fondée sur les propriétés du vide quantique et inconcevable sans elles. Quand la matière émet de la lumière, c'est-à-dire des photons, elle ne les tire pas de sa propre structure car la particule matérielle ne contient pas de photons. Quand la particule absorbe des photons, elle ne les intègre pas non plus à sa propre structure qui n'en contient pas. Absorption et émission de lumière par la matière ne sont concevables que par des interactions avec le nuage qui entoure la particule réelle, c'est-à-dire par le vide quantique.

On constate effectivement la formation de nouvelles structures puisque la particule n'est pas un individu isolé mais fait partie d'une structuration collective des particules et antiparticules du vide quantique qui s'appelle le nuage de polarisation et entoure la particule mais ces nouvelles structures ne remplacent pas les anciennes. Il y a bien formation de structures mais la matière durable n'est pas plus complexe que la matière virtuelle. On constate par exemple que le vide quantique contient lui-même des niveaux de structures comme le niveau sous-jacent dit « virtuel de virtuel ». Et ce niveau est indispensable et permanent et coexiste avec le niveau virtuel. Là aussi, les structures ne se succèdent pas, ne se remplacent pas mutuellement au cours de leur histoire.

Avec la matière dite réelle, plus durable, on n'a pas vu apparaître de nouveaux objets qui succèderaient aux précédents, mais seulement des modes d'organisation nouveaux. Tous les niveaux de la matière que nous allons successivement évoquer ne sont rien d'autre que des structurations du vide quantique et n'existeraient pas sans les propriétés du vide quantique, du plus petit niveau de la particule au plus grand niveau de l'étoile, de la galaxie, de l'amas de galaxie et de l'amas d'amas… Tous n'ont pas d'autre fondement que le vide structuré et les « objets » que l'on croit toucher, palper, travailler à notre échelle ne sont que… du vide structuré !!!

Il y a d'abord la formation des noyaux, puis des atomes, puis des molécules puis des matériaux macroscopiques et, au cours de ces passages d'un niveau à un autre, les niveaux précédents ne disparaissent jamais et sont sans cesse présents. Il faut comprendre les particules, les noyaux, les atomes et les molécules pour comprendre y compris les étoiles et les galaxies ! Le vide est indispensable à la compréhension de la formation de la matière, aux limites entre les bulles de vide et jusqu'à l'expansion de l'Univers qui est une extension des bulles de vide…

On a ainsi la formation de l'atome d'hydrogène, le premier historiquement puisqu'il agglomère simplement et durablement un proton et un électron. Là encore il s'agit davantage d'une structure que d'un objet au sens que nous donnons à ce terme à notre échelle. Cela signifie que les particules qui composent les atomes ne sont pas toujours les mêmes et que, comme la très vieille barque du pêcheur, on a pu changer une à une toutes ses planches à condition de conserver la structure d'ensemble et les propriétés de la barque comme l'étanchéité, la rapidité, la forme, etc. Les particules qui composent l'atome conservent elles aussi leurs propriétés, leurs caractéristiques propres, ce qui ne signifient pas que ce sont les mêmes qui se poursuivent continûment. On ne peut pas suivre même une seule particule réelle de manière continue puisque le vide quantique ne cesse de la faire apparaître et disparaître !!!

Peut-on dire que l'atome d'hydrogène soit plus complexe que le proton et l'électron qu'elle organise par des liaisons fondées sur des interactions ? Tout d'abord l'atome n'invente pas ces interactions qui existent déjà au sein du vide. Ensuite, la liaison proton/électron est sans cesse cassée et reconstruite et non pas permanente, même si l'ensemble atomique, en tant que structure, est durable : a des propriétés et des caractéristiques fixes, un comportement déterminé qui semble continuel. On ne peut pas parler de progrès de la particule à l'atome mais seulement de structure émergente et d'auto-organisation. L'atome ne crée rien de plus qui n'existe pas déjà au sein du vide, il permet des propriétés nouvelles, émergentes, mais elles proviennent des particules et antiparticules du vide quantique.

Est-ce que l'on a augmenté quelque chose qui pourrait s'appeler « la complexité » en passant des particules aux noyaux, des noyaux aux atomes de plus en plus gros, intégrant un plus grand nombre de neutrons et de protons ? On peut dire qu'on a plusieurs niveaux de structures qui s'ajoutent et qui interagissent mais on ne peut pas parler de progrès, de sens de l'évolution, car cette action n'est pas à sens unique, vers l'ordre, vers le structuré. On ne peut augmenter l'ordre qu'en augmentant le désordre qui l'entoure, c'est-à-dire les agitations et les communications d'énergie du vide que nécessitent la formation des structures de la matière. L'entourage d'une particule ou d'un atome est un vide extraordinairement agité avec sans cesse des couples particule/antiparticule qui se rompent pour céder une particule virtuelle qui va devenir réelle. On ne peut gagner localement en ordre qu'en augmentant le désordre alentour. On ne peut gagner en durabilité que grâce à l'aide des éphémères que sont les particules virtuelles du vide quantique.

S'il y a des mécanismes spontanés dans le monde matériel qui vont vers la structuration spontanée, ou auto-organisation, cela ne signifie pas que l'ordre de l'univers augmente mais seulement qu'il augmente localement et augmente aussi le désordre du reste de l'Univers.

Cela est vrai à toutes les échelles. La formation des étoiles et des galaxies et amas de galaxies est compensée par l'accroissement de la taille des immenses bulles de vide.

Le mécanisme de la construction de structures n'existe que parce qu'existe aussi celui de leur destructuration. Construction et destruction font partie d'un même mécanisme d'ensemble, sont des contraires dialectiques et non des contraires diamétraux. Aucun mécanisme de passage d'une particule virtuelle à une particule virtuelle sans un mécanisme inverse, par exemple. De même, la structuration des étoiles qui suppose la concentration gravitationnelle de grandes masses de gaz et de poussières n'est possible que grâce au rayonnement qui distribue dans l'espace des quantités d'énergie, c'est-à-dire augmentent l'agitation de l'espace qui entoure ces étoiles. Ordre et désordre sont imbriqués et ce sont ces interactions contradictoires ordre/désordre qui fondent des structures nouvelles et pas une tendance unique vers l'ordre qui s'intitulerait « complexité » ou autre chose.

L'étoile, elle-même, n'est pas en soi plus « complexe » que les immenses de poussières et de gaz qui l'ont formé par concentration. Au sein des étoiles, les températures et pressions très élevées entretiennent des explosions nucléaires, permettant de fonder, par fusion des noyaux atomiques, de nouveaux noyaux plus « lourds », comprenant plus de protons et de neutrons, et ces noyaux vont ensuite ensemencer l'univers, permettant de fonder l'ensemble des atomes puis des molécules et des éléments chimiques. On passe dans les étoiles de l'hydrogène à l'hélium, et ainsi de suite jusqu'au noyau de fer. Ce qui caractérise les noyaux atomiques formés par les explosions nucléaires au sein du cœur des étoiles, ce n'est pas la tendance à la complexité mais la tendance vers la stabilité. Le fer est le plus stable des noyaux atomiques. Cela explique qu'une fois parvenue à la formation du fer au sein du cœur de l'étoile, celle-ci entre dans une nouvelle phase de sa « vie » d'étoile, allant soit vers sa mort soit vers son explosion en supernovae, explosion qui dégagera une quantité d'énergie (de désordre) suffisante pour permettre la formation des noyaux plus gros et plus lourds que le fer.

C'est la minimisation de l'énergie interne, et non une complexification, qui guide toute cette évolution des noyaux atomiques.

Chaque noyau contenant un nombre déterminé de neutrons et de protons, même si l'agitation dynamique interne impose que les protons deviennent des neutrons et réciproquement, et même si les protons et les neutrons doivent sans cesse sauter d'un état à un autre, doivent aussi sans cesse interagir, échanger des énergies et des particules d'interactions, le nombre de protons (chargés électriquement de manière positive) va imposer le nombre d'électrons (chargés négativement) qui va pouvoir se structurer au sein du vide quantique entourant le noyau et cette structuration va fonder l'atome. Les électrons apparaissent et disparaissant au sein de zones particulières appelées par la physique quantique des « zones de probabilité de présence ». Cela ne signifie nullement que ce sont toujours les mêmes particules « électron » qui sont présentes autour du noyau ni qu'elles se déplaceraient continûment comme le feraient des objets, tels qu'on les conçoit à notre échelle, macroscopique.

La galaxie n'est pas non plus un ordre plus complexe que les niveaux précédents. Ainsi, les étoiles qui participent des structures « galaxie » ne sont pas différentes de nature des autres étoiles qui appartiennent seulement à des amas globulaires ou qui gravitent isolément ou en couple.

Si la matière et l'Univers, dont nous examinons les premières étapes historiques, avaient présenté une « tendance vers la complexité », cela supposerait que les phases « moins complexes » cèdent la place aux phases « plus complexes », ce qui n'est nullement le cas. On verra, en ce qui concerne le vivant, qu'il en sera de même : un niveau supplémentaire ne signifie pas la disparition des niveaux dits inférieurs.

Pas plus que le vide ne disparaît par la formation de la matière/lumière durable, les quanta et les charges du vide se retrouvant à l'identique dans la matière et la lumière, les particules ne disparaissent pas à la formation des atomes, ni les atomes à la formation des molécules ou des macromolécules du vivant, les espèces anciennes ne disparaissent pas à la formation des nouvelles espèces vivantes, etc.

De même, pas plus que n'apparaît une complexité nouvelle, ce n'est pas non plus une forme qui se constitue aux dépens du fond, c'est-à-dire de la matérialité du monde, ce n'est pas une nouvelle théorie de l'information qui remplacerait la théorie de la matière, comme la théorie de la complexité le laisse souvent entendre.

L'évolution des espèces vivantes n'est pas davantage une prime à la complexité. Les espèces qui disparaissent ne sont ni plus complexes ni moins complexes que celles qui de conservent. Les anciennes espèces disparues ne sont pas moins complexes que les espèces qui sont toujours là. Les plantes, les animaux, les champignons ne sont pas moins complexes les uns que les autres. L'évolution n'est pas la lutte pour la complexité.

La génétique peut informer sur l'existence d'un nombre plus ou moins grand de gènes dans l'ADN mais cela n'indique pas une complexité plus ou moins grande de l'être vivant car l'essentiel est ailleurs, dans l'organisation des interactions de ces gènes entre eux et même l'organisation des interactions ne dit pas tout car une grande part est épigénétique. La dialectique du hasard et de la nécessité n'est pas résumée par « vers le plus complexe » et ce n'est même pas une loi de l'évolution car l'espèce descendante n'est pas plus complexe que celle qui lui a donné naissance. On ne peut pas établir d'échelle de complexité entre des singes ou entre des arbres et des animaux, ni entre deux espèces, deux genres, deux individus. La notion d'information génétique n'est pas suffisante pour comparer des espèces vivantes ou pour comprendre les mécanismes de l'évolution ou du développement.

La fameuse tendance à la complexité ne peut pas davantage être retenue pour la matière dite inerte. Un noyau plus lourd ne peut être considéré comme plus complexe qu'un noyau léger et il n'existe pas seulement une tendance à former des noyaux lourds (fusion), il y a aussi une tendance à scissionner des noyaux lourds en plusieurs noyaux légers (fission).

La matière vivante n'est même pas plus complexe que la matière dite inerte. La taille des molécules n'est pas le seul critère de la vie. Il y a des macromolécules aussi bien dans le vivant que dans le non vivant. Cela dépend par exemple du sens de rotation des molécules.

Dans l'apparition de la vie, puis dans le passage de l'unicellulaire au pluricellulaire, dans la spécialisation des organismes, pouvons-nous parler de complexification ? Ce serait établir une échelle depuis des êtres inférieurs aux êtres supérieurs, ce qui est opposé à la notion darwinienne de l'évolution.

Si on veut dire que les unicellulaires seraient des êtres plus simples, en tout cas, on ne peut absolument pas dire alors qu'il y a une tendance vers le complexe puisque les êtres unicellulaires n'ont absolument pas disparu, éliminés par les pluricellulaires.

Même le cerveau humain n'est pas plus complexe que celui d'un singe. Même s'il l'était, cela n'établirait pas une tendance à la complexité parce que nous NE sommes pas un aboutissement des singes et nous ne les avons pas remplacés, même si nous avons tendance parfois à les éliminer, en supprimant les forêts, ce n'est pas un produit de notre supériorité !!! En tout cas, on ne peut pas dire que toutes les espèces récentes développent des cerveaux nécessairement plus complexes que les espèces précédentes et ce n'est donc nullement une tendance générale.

Nous ne reconnaissons donc aucune loi de la tendance à aller vers le plus complexe, même si nous acceptons parfaitement que la matière a une histoire, qu'au cours de cette histoire, la matière développe des capacités spontanées à créer des formes d'organisation, des structures nouvelles, et des structurations nouvelles aussi de leurs interactions, que des révolutions changent même radicalement les modes d'organisation, que les sauts d'organisation peuvent être des sauts qualitatifs avec de nouveaux paramètres, avec des niveaux supplémentaires d'organisation, ce n'est cependant pas des processus à sens unique et il existe conjointement le processus inverse et nous ne pouvons nullement établir un critère comme « la complexité » comme une propriété qui guiderait l'évolution historique dans un sens toujours identique.

TEXTES EN FAVEUR DE LA THEORIE DE LA COMPLEXITE :

« A la recherche du complexe », Grégoire Nicolis et Ilya Prigogine :

« Une cellule de Bénard simple comporte quelques 1021 molécules. Qu'un nombre aussi énorme de particules puisse adopter un déplacement cohérent en dépit du mouvement thermique aléatoire de chacune d'elles est la manifestation d'une des propriétés essentielles qui caractérise l'émergence du mouvement complexe (...) Cette complexité « organisée » émerge par le jeu réciproque du mouvement thermique désordonné des molécules individuelles et de l'action des contraintes du non-équilibre. (...) La possibilité de décrire à travers ces concepts primordiaux à la fois le comportement des êtres vivants et celui des systèmes physiques, aussi simples soient-ils, marque une avancée essentielle que la Science n'aurait jamais pu prévoir quelques années auparavant. »

Les systèmes complexes sont définis, selon les cas et selon les auteurs, par leur structure, par l'existence d'interactions non-linéaires, par l'émergence de niveaux d'organisation différents, ou par leurs comportements collectifs non triviaux (multistationnarité, chaos, bifurcations, auto-organisation, émergence, boucles de rétroaction). Certains, partant du grand nombre d'entités, insistent sur la structure, l'hétérogénéité et la présence de niveaux d'organisation, aux propriétés émergentes. D'autres insistent au contraire sur la non-linéarité et la dynamique. Cette multiplicité des définitions a des causes objectives liées à l'hétérogénéité des objets regroupés sous le terme de systèmes complexes, qui vont de système naturels, (des molécules aux sociétés humaines), jusqu'aux systèmes artificiels comme le web. Cela correspond obligatoirement à une multiplicité de points de vue, qui se recoupent tous partiellement, bien sûr, mais où l'accent n'est pas mis sur les mêmes propriétés. Ces différences sont aussi liées à des critères idéologiques ou philosophiques, particulièrement importants dans ces domaines.

Un système est un ensemble cohérent de composants en interaction.

Un système complexe est un système composé d'un grand nombre d'entités en interaction locale et simultanée. On exige le plus souvent que le système présente de plus les caractéristiques suivantes (ce qui montre qu'il n'existe pas de définition formelle largement acceptée de ce qu'est un système complexe) :

• le graphe d'interaction est non trivial : ce n'est pas simplement tout le monde qui interagit avec tout le monde (il y a au moins des liens privilégiés) ;
• les interactions sont locales, de même que la plupart des informations, il y a peu d'organisation centrale ;

• il y a des boucles de rétroaction (en anglais feedback) : l'état d'une entité a une influence sur son état futur via l'état d'autres entités.

On constate le plus souvent que le système complexe présente la majorité des caractéristiques suivantes :

• Les interactions des composants entre eux forment des « groupes » de composants fortement liés, chaque « groupe » étant en interaction avec les autres, ce qui permet de modéliser le système complexe par niveaux : chaque composant interagit « localement » avec un nombre limité de composants.

• Les boucles de rétro-action, aussi appelées interactions réflexives, (c'est-à-dire le fait qu'un composant interagisse avec lui-même, soit directement, soit indirectement à travers la chaîne d'interactions avec les autres composants) sont une des raisons de la non-linéarité du comportement du système : « emballement », « relaxation » ou « oscillation autour du point fixe » dans le cas « simple » de l'interaction réflexive d'un composant ; comportement difficilement prédictible dans les cas réels d'interactions entre de nombreuses entités.

• Les composants peuvent être eux-mêmes des systèmes complexes (« niveaux ») : une société peut être vue comme un système composé d'individus en interaction, chaque individu peut être vu comme un système composé d'organes en interaction, chaque organe…

• Le système agit sur son environnement ; on dit que le système est ouvert ; dans le système « entrent » de la matière, de l'énergie ou des informations, du système « sortent » de la matière, de l'énergie ou des informations.

Une réaction chimique, comme la dissolution d'un grain de sucre dans du café, est simple car on connaît à l'avance le résultat : quelques équations permettent non seulement de décrire les processus d'évolution, mais les états futurs ou final du système. En réalité, il n'est pas nécessaire d'assister au phénomène concret ou de réaliser une expérience pour savoir ce qui va se produire et ce qui va en résulter. Au contraire, les cellules nerveuses de notre cerveau, une colonie de fourmis ou les agents qui peuplent un marché économique sont autant de systèmes complexes car le seul moyen de connaître l'évolution du système est de faire l'expérience, éventuellement sur un modèle réduit.

En d'autres termes, lorsque l'on veut modéliser un système, on conçoit un certain nombre de règles d'évolution, puis l'on simule le système en itérant ces règles jusqu'à obtenir un résultat structuré. Un système est dit complexe si le résultat final n'est pas prédictible directement en connaissant les règles qui disent comment le système change.

Du fait de la diversité des systèmes complexes, leur étude est interdisciplinaire. Deux approches complémentaires sont utilisées : certaines disciplines étudient les systèmes complexes dans un domaine particulier, d'autres cherchent des méthodes, schémas et principes généraux applicables à de nombreux types de systèmes différents.

Les systèmes complexes sont un contre-exemple au réductionnisme, à la réduction analytique : malgré une connaissance parfaite des composants élémentaires d'un système, voire de leurs interactions, il n'est pas possible même en théorie de prévoir son comportement autrement que par l'expérience ou la simulation. Cet écueil ne vient pas nécessairement de nos limites de calcul, il est au contraire lié à la nature même des systèmes complexes.

Cela se traduit au niveau mathématique par l'impossibilité de modéliser le système par des équations prédictives solvables. Ce qui est primordial est non pas tant le nombre de facteurs ou dimensions (paramètres, variables), mais le fait que chacun d'entre eux influence indirectement les autres, qui eux-mêmes l'influencent en retour, faisant du comportement du système une globalité irréductible. Pour prévoir ce comportement, il est nécessaire de tous les prendre en compte, ce qui revient à effectuer une simulation du système étudié.

Étymologiquement, compliqué (du latin cum plicare, plier ensemble) signifie qu'il faut du temps et du talent pour comprendre l'objet d'étude, complexe (du latin cum plexus, tissé ensemble) signifie qu'il y a beaucoup d'intrications, que « tout est lié » ; que l'on ne peut étudier une petite partie du système de façon isolée et encore moins inférer l'ensemble à partir des composants. Les systèmes complexes sont généralement compliqués, mais le contraire n'est pas vrai i.e. que les systèmes compliqués ne sont pas généralement complexes

« Le quark et le jaguar », Murray Gell-Mann :

« Qu'entend-on réellement par les termes opposés de simplicité et de complexité ? En quel sens la gravitation einsteinienne est-elle simple alors qu'un poisson rouge est complexe ? Ce ne sont pas là des questions faciles – définir « simple » n'est pas simple. Il est probable qu'aucun concept unique de complexité puisse à lui seul saisir les notions intuitives de ce que devrait signifier le mot. (…) Quels sont les cas où se pose la question d'une définition de la complexité ? Il y a le souci de l'informaticien quant au temps que demande un ordinateur pour résoudre un type donné de problème. Afin d'éviter que ce temps demeure sous la dépendance de l'ingéniosité du programmeur, les scientifiques se concentrent sur le temps de résolution le plus court possible, ce que l'on désigne souvent sous le nom de « complexité calculatoire » du problème. Cependant, ce temps minimal dépend encore du choix de l'ordinateur. Et cette « dépendance du contexte » est un obstacle permanent aux efforts pour définir les différentes sortes de complexité. Mais l'informaticien s'intéresse particulièrement à ce qui se passe dans un ensemble de problèmes qui ne diffèrent que par la taille ; en outre, sa préoccupation première est ce qui arrive à la complexité calculatoire lorsque la taille du problème ne cesse de croître, sans limite. Comment le temps de solution minimal peut-il dépendre de la taille quand celle-ci tend vers l'infini ? La réponse à ce genre de question peut être indépendante des détails de l'ordinateur. La notion de complexité calculatoire a fait la preuve de son utilité, mais elle ne correspond pas étroitement à ce que nous entendons habituellement lorsque nous employons le mot complexe, dans des expressions comme « l'intrigue hautement complexe d'un récit » ou « la structure complexe d'une organisation ». Dans ces contextes, nous serions plus intéressés par la longueur du message qu'exigerait la description de certaines propriétés du système en question que par le temps que mettrait un ordinateur pour résoudre un problème donné. (…) Mais jusqu'à quel niveau de détail faut-il compter ? (…) Lorsque l'on définit la complexité, il est toujours nécessaire de spécifier un niveau de détail où l'on s'arrête dans la description du système, ignorant les détails les plus fins. Les physiciens appellent cela l' « agraindissement ». L'image qui a inspiré cette expression est probablement celle du grain en photographie. Lorsque le détail d'une photographie est si petit qu'il nécessite un très fort agrandissement pour être identifié, l'agrandissement peut faire apparaître les grains individuels qui composent la photographie. Au lieu d'une image claire du détail, on ne verra que quelques points n'en donnant qu'une représentation grossière. (…) Une fois établie l'importance de l'agraindissement, nous restons confrontés à la question de savoir comment définir la complexité du système à l'étude. (…) Au moins une manière de définir la complexité d'un système revient à utiliser la longueur de sa description. (…) Si l'on définit la complexité en termes de longueur de description, ce n'est pas alors une propriété intrinsèque de la chose décrite. La longueur d'une description peut à l'évidence dépendre de qui (ou de ce qui) fait la description. (…) La longueur de la description variera en fonction du langage utilisé, et également de la connaissance et de la compréhension du monde que partagent les correspondants. (…) Et si la description est inutilement longue du seul fait d'un gaspillage de mots ? (…) Dans notre définition de la complexité, nous allons par conséquen nous intéresser à la longueur du plus court message possible décrivant un système. Tous ces points peuvent être inclus dans ce que l'on pourrait appeler « complexité brute » : la longueur du plus court message possible décrivant un système, à un niveau donné d'agraindissement, à quelqu'un d'éloigné, au moyen d'un langage, d'une connaissance et d'une compréhension que les deux parties partagent (et qu'elles savent partager) au préalable. Il y a des manières familières de décrire un système qui ne sont en rien le plus court message possible. Si nous décrivons par exemple séparément les parties d'un système et que nous disons également comment le tout est composé de parties, nous aurons ignoré de nombreuses occasions de compresser le message ; comme d'utiliser les similitudes entre parties. Ainsi, la plupart des cellules d'un corps humain partagent les mêmes gènes et peuvent avoir bien d'autres traits en commun, tandis que les cellules d'un tissu donné peuvent présenter davantage de similitudes encore. C'est là quelque chose dont la plus courte description devrait tenir compte. Certains spécialistes de la théorie de l'information utilisent une quantité qui ressemble beaucoup à la complexité brute, même si leur définition est plus technique et fait évidemment intervenir les ordinateurs. Ils envisagent une description à un niveau donné d'agraindissement, exprimée dans un langage donné, qu'ils encodent ensuite au moyen d'une procédure standard de codage en une chaîne de 1 et de 0. Tout choix d'un 1 ou d'un 0 s'appelle un « bit ». (…) C'est une chaîne de bits ou chaîne-message qui les intéresse. La quantité qu'ils définissent se nomme « complexité algorithmique » ou « aléatoire algorithmique ». Ce mot d' « algorithme » désigne aujourd'hui une règle, et par extension un programme, pour calculer quelque chose. Le contenu d'information algorithmique renvoie, comme nous allons le voir, à la longueur d'un programme informatique. (…) Le contenu d'information algorithmique (CIA) a été introduit dans les années 1960 par trois auteurs travaillant indépendamment : le grand mathématicien russe Andrei N. Kolmogorov, un Américain, Gregory Chaitin, âgé de quinze ans seulement à l'époque, et un autre Américain, Ray Solomonoff. Tous trois présupposent un ordinateur universel idéal, considéré essentiellement comme ayant une capacité de stockage infinie (ou bien finie, mais susceptible d'acquérir autant de capacité supplémentaire que nécessaire). L'ordinateur est équipé d'un matériel et d'un logiciel précis. On considère ensuite une chaîne-message particulière, et l'on demande alors quels programmes auront pour effet que l'ordinateur imprime ce message pour cesser de calculer aussitôt après. La longueur du plus court de ces programmes est la CIA de la chaîne. Nous avons vu que la subjectivité ou l'arbitraire sont inhérents à la définition de la complexité brute, ayant comme source l'agraindissement et le langage utilisés pour décrire le système. Dans le cas du CIA, de nouvelles sources d'arbitraire ont été introduites, à savoir la procédure particulière de codage qui transforme la description du système en une chaîne de bits, ainsi que le matériel et le logiciel associés à l'ordinateur. »

Henri Atlan dans « La fin du tout-génétique » :

« Apparaissent des processus d'auto-organisation de la matière (...) que Prigogine et Nicolis adaptaient à la thermodynamique en les rebaptisant ''ordre par fluctuations''. ( ..) Les erreurs aboutissent à une protéine dont la structure n'est pas une reproduction à l'identique de l'ADN (...) source de l'augmentation progressive de la diversité et de la complexité des êtres vivants. (...) La création par le bruit de complexité fonctionnelle – c'est-à-dire signifiante – fonctionne à la façon d'une double négation. (...) L'effet du bruit est une dimension de l'information portée par la protéine, par rapport à ce qu'elle aurait été si la transmission avait été exacte, c'est-à-dire si la protéine correspondait rigoureusement à l'ADN. (...) Les gènes du développement, gènes dont les mutations produisent des catastrophes globales au niveau du développement embryonnaire. (...) Il existe des exemples non biologiques d'organisation par le bruit. Ils sont fournis par des systèmes physiques qui sont décrits par des systèmes dynamiques (...) comportant plusieurs minima locaux. Un tel système peut, à un moment, se « coincer » dans un de ces minima ; mais s'il existe une quantité optimum de bruit, en l'occurrence de température, cette agitation empêche le système de rester durablement dans cet état, elle lui permet d'en sortir et d'aller vers un autre minimum. (...) Ce modèle est utilisé par des physiciens. »

Ilya Prigogine et Isabelle Stengers dans « La nouvelle alliance » :

« La thermodynamique des processus irréversibles a découvert que les flux qui traversent certains systèmes physico-chimiques et les éloignent de l'équilibre, peuvent nourrir des phénomènes d'auto-organisation spontanée, des ruptures de symétrie, des évolutions vers une complexité et une diversité croissantes. »

Ilya Prigogine dans « Temps à devenir » :

« Donc, loin d'être simplement un effet du hasard, les phénomènes de non-équilibre sont notre accès vers la complexité. Et des concepts comme l'auto-organisation loin de l'équilibre, ou de structure dissipative, sont aujourd'hui des lieux communs qui sont appliqués dans des domaines nombreux, non seulement de la physique, mais de la sociologie, de l'économie, et jusqu'à l'anthropologie et la linguistique. »

Edgar Morin, « Le paradigme perdu » :

« Plus un système vivant est autonome, plus il est dépendant à l'égard de l'écosystème ; en effet, l'autonomie suppose la complexité, laquelle suppose une très grande richesse de relations de toutes sortes avec l'environnement, c'est-à-dire dépend d'interrelations, lesquelles constituent très exactement les dépendances qui sont les conditions de la relative indépendance…. la fleur de l'hypercomplexité, c'est-à-dire la conscience. »

Joël de Rosnay, « Le carrefour du futur » :

« Les sciences de la complexité débouchent sur une nouvelle vision des processus d'auto-organisation. Mais la théorie du chaos qui se consacre à de tels processus évoque, par son appellation, son contraire. La génération d'ordre à partir du désordre ne permet pas de se représenter de manière claire et synthétique la généralité des phénomènes considérés.
De nombreux auteurs ont cherché à faire la synthèse des grands courants de pensée sur l'évolution, l'organisation et la complexité croissante. Certains avaient noté la différence profonde entre les deux grandes dérives de la matière vers la vie et l'entropie. D'autres, comme Teilhard de Chardin, ont cherché à expliquer par une loi de "complexité / conscience" l'émergence de la vie, de la pensée et de la conscience réfléchie. D'autres encore comme Francesco Varela, Jean Piaget, Edgard Morin, ont mis en avant les conditions d'autonomie d'un système complexe au cours de son évolution créatrice. Je voudrais tenter d'enrichir ces approches en leur intégrant l'apport de la théorie du chaos et des sciences de la complexité. Ces différents domaines pourraient être rassemblés dans le cadre d'une théorie unifiée. Elle se fonderait notamment sur l'étude des organisations complexes et la simulation informatique de leur comportement dans le temps. Je propose de l'appeler : théorie unifiée de l'auto-organisation et de la dynamique des systèmes complexes. Mais cette dénomination, qui en résume pourtant l'essentiel, est longue et d'un emploi délicat. De manière plus concise, je propose le terme de symbionomie pour décrire l'ensemble des phénomènes couverts par cette théorie unifiée. Je définis la symbionomie comme l'étude de l'émergence des systèmes complexes par auto-organisation, autosélection, coévolution et symbiose. Je parlerai ainsi, dans la suite de ce livre, de processus ou d'évolution symbionomique pour décrire les phénomènes liés à l'émergence de la complexité organisée, comme ceux que l'on peut observer dans des systèmes moléculaires (dans le cadre, par exemple, de l'origine de la vie), les sociétés d'insectes (fourmilières, ruches), les systèmes sociétaux (entreprises, marchés, économies) ou les écosystèmes. Une des voies privilégiées de l'évolution symbionomique est la symbiose. Cette notion s'applique généralement à des organismes vivants, mais plusieurs auteurs l'on étendue à des associations entre l'homme et des systèmes non vivants. Sans entrer dans la discussion sur l'existence ou l'absence de frontière entre le "naturel" et "l'artificiel" (j'en traiterai dans les chapitres suivants), et par simple commodité de langage, je considère indistinctement des symbioses se réalisant dans le monde "naturel", avant l'intervention de l'homme et des symbioses intervenant depuis son apparition, dans le monde dit "artificiel", celui des machines, des organisations, des réseaux ou des villes. Je continuerai donc à employer le terme de symbiose pour qualifier aussi bien les liens entre l'homme et ses artefacts (avec les ordinateurs, par exemple) qu'entre l'homme et l'écosystème. »

Edgar Morin, « Éduquer pour l'ère planétaire » :

« On dit de plus en plus souvent « c'est complexe » pour éviter d'expliquer. Ici il faut faire un véritable renversement et montrer que la complexité est un défi que l'esprit doit et peut relever. »

Théorie de l'auto-organisation critique - Damienne Provitolo :

« La théorie de l'auto-organisation critique est une théorie de la complexité qui permet d'étudier les changements brutaux du comportement d'un système. Cette théorie enseigne que certains systèmes, composés d'un nombre important d'éléments en interaction dynamique, évoluent vers un état critique, sans intervention extérieure et sans paramètre de contrôle. L'amplification d'une petite fluctuation interne peut mener à un état critique et provoquer une réaction en chaîne menant à une catastrophe (au sens de changement de comportement d'un système). Cette théorie est basée sur deux concepts clefs : l'auto organisation et la criticalité. Le terme d'auto organisation désigne la capacité des éléments d'un système à produire et maintenir une structure à l'échelle du système sans que cette structure apparaisse au niveau des composantes (J.L. Deneubourg, 2002) et sans qu'elle résulte de l'intervention d'un agent extérieur. Le préfixe auto modifie le sens couramment accordé au terme d'organisation. L'auto organisation est un processus d'organisation émergent (R-A. Thietart, 2000). Mais elle se différencie de l'organisation en ce sens où l'organisation émergeante ne provient pas de forces extérieures (même si le système reste ouvert sur son environnement) mais de l'interaction de ses éléments. Si on applique ce concept à l'étude des sociétés, cela signifie qu'en plus du principe régulateur, il n'y a ni leader, ni centre organisateur, ni programmation au niveau individuel d'un projet global. Ces phénomènes d'auto organisation s'observent par exemple aussi bien dans les sociétés animales (organisation de fourmilière, de vols d'oiseaux) que dans les sociétés humaines (applaudissement, panique collective, intention de vote) ou les systèmes géographiques (les réseaux urbains). Dans les groupes humains par exemple, et plus particulièrement dans le cas de l'émergence de la propagation de rumeur ou de panique dans les foules (D. Provitolo, 2007), l'auto organisation n'est pas le fruit d'une intention prédéterminée. Des agents ou des entités en interaction, sans but commun préalablement défini, vont créer, sans le savoir et par imitation, une forme particulière d'organisation. Ce qui caractérise donc les systèmes auto organisés c'est l'émergence et le maintien d'un ordre global sans qu'il y ait un chef d'orchestre. Cette auto organisation signifie que l'on ne peut observer les mêmes propriétés aux niveaux micro et macroscopiques. Quant à la criticalité, elle caractérise les systèmes qui changent de phase, par exemple le passage de l'eau à la glace, de la panique individuelle à la panique collective. En fait, le système devient critique quand tous les éléments s'influencent mutuellement. Lorsque cet état critique est atteint, le système peut bifurquer, c'est-à-dire qu'il change brutalement de comportement pour passer d'un attracteur à un autre. Cet état critique est un attracteur du système dynamique atteint à partir de conditions initiales différentes. Cet état critique est dit auto organisé car l'état du système résulte des interactions dynamiques entres ses composantes et non d'une perturbation externe. L'auto-organisation est donc un processus qui passe par des états critiques. La notion de criticalité auto-organisée a été proposée par Per Bak, Chao Tang et Kurt Wiesenfeld en 1987. Dans son livre intitulé How Nature Works - The science of self-organized criticality, Per Bak applique cette théorie à de nombreux phénomènes complexes, notamment à l'évolution phylogénique des espèces vivantes, aux mécanismes déclenchant des tremblements de terre, des avalanches, des embouteillages et, pour prendre un dernier exemple, aux krachs boursiers. Pour illustrer cette théorie, P. Bak et al. utilisent un modèle simple : le tas de sable. L'expérience consiste à ajouter régulièrement des grains à un tas de sable. Petit à petit le sable forme un tas dont la pente, en augmentant lentement, amène le tas de sable vers un état critique. L'ajout d'un grain peut alors provoquer une avalanche de toute taille, ce qui signifie qu'une petite perturbation interne n'implique pas forcément de petits effets. Dans un système non linéaire, une petite cause peut en effet avoir une grande portée. Les avalanches connaissent donc différentes amplitudes qui sont toutes générées par une même perturbation initiale (un grain de sable supplémentaire). S'il n'est pas possible de prédire la taille et le moment de l'avalanche, en revanche cette théorie nous renseigne sur l'ensemble des réponses du système lorsqu'il atteint l'état critique. L'état critique auto organisé d'un système est donc un état ou le système est globalement métastable tout en étant localement instable. Cette instabilité locale (de petites avalanches dans le modèle du tas de sable) peut générer une instabilité globale (de grosses avalanches entraînant l'effondrement du tas) qui ramène ensuite le système vers un nouvel état métastable : le tas de sable connaît une nouvelle base. »

« Auto-organisation et émergence dans les sciences de la vie », Bernard Feltz, Marc Crommelinck et Philippe Goujon :

« Le concept d'émergence renvoie à l'apparition de propriétés nouvelles liées à la complexité d'une organisation. L'ordre à partir du chaos mis en évidence par les modèles auto-organisationnels est souvent interprété en termes d'émergence, de surgissement d'un niveau d'organisation supérieur. »

Per Bak, « Quand la nature s'organise » :

« La « criticalité auto-organisée » est un regard nouveau porté sur la nature. Celle-ci est en permanence hors d'équilibre, mais organisée dans un état suspendu – l'état critique – où tout peut arriver selon des lois statistiques bien définies. Le but de la science de la criticalité auto-organisée est d'éclairer la question fondamentale suivante : pourquoi la nature est-elle complexe et non simple, comme les lois de la physique pourraient le laisser supposer ? Comment l'univers a-t-il pu commencer avec un si faible nombre de types de particules élémentaires à l'époque du big bang et déboucher sur la vie, l'histoire, l'économie et la littérature ? La thèse présentée est que l'existence de ces comportements complexes dans la nature reflète la tendance des grands systèmes comportant un grand nombre de composants à évoluer vers un état intermédiaire « critique », loin de l'équilibre, et pour lequel des perturbations mineures peuvent déclencher des événements de toutes tailles, appelés « avalanches ». En fait, la plupart des changements se produisent au cours de ces événements catastrophiques plutôt qu'en suivant un chemin graduel et régulier. Cet état extrêmement délicat évolue sans intervention d'agent extérieur et n'est déterminé que par les interactions dynamiques entre les constituants du système : on dit alors que l'état critique est « auto-organisé ». »

Ilya Prigogine dans « Temps à devenir » :

« Le non-équilibre, c'est la voie la plus extraordinaire que la nature ait inventée pour coordonner les phénomènes, pour rendre possibles des phénomènes complexes. »

« La Fin des Certitudes », Ilya Prigogine :

« La supériorité des systèmes auto-organisateurs est illustrée par les systèmes biologiques où des produits complexes sont formés avec une précision, une efficacité, une vitesse sans égale. »

Extraits choisis du livre : La complexité, vertiges et promesses – entretiens avec E.Morin, I.Prigogine, F.Varela, …par Réda Benkirane

CONTRE LA THEORIE DE LA COMPLEXITE
« La vie est belle » (1989), Stephen Jay Gould :

« L'histoire de la vie ressemble à un gigantesque élagage ne laissant survivre qu'un petit nombre de lignées, lesquelles peuvent ensuite subir une différenciation ; mais elle ne ressemble pas à cette montée régulière de l'existence, de la complexité et de la diversité, comme on le raconte traditionnellement… Pour les spécialistes, l'évolution est une adaptation aux conditions changeantes de l'environnement et non pas un progrès… L'évolution de la vie à la surface de la planète est conforme au modèle du buisson touffu doté d'innombrables branches et continuellement élagué par le sinistre sécateur de l'extinction. Elle ne peut du tout être représentée par l'échelle d'une inévitable progrès. »

Entretiens de Stephen Jay Gould avec Jean-Claude Oliva - 1er octobre 1997 :

« Certains définissent l'évolution comme la croissance de la complexité, bien sûr. Mais cette définition ne correspond pas à la réalité. Pour la complexité, il y a plusieurs définitions : le nombre de parties différentes, l'intégration des parties, la complexité de forme de chaque partie. Au travers de ces définitions un peu différentes, nous avons en tête la même idée : il y a des choses simples qui n'ont pas beaucoup de parties et on va vers des choses plus complexes… Notre objectif, pour étudier ce sujet de façon scientifique, c'est de préciser ce que l'on veut dire par complexité. J'ai discuté, par exemple, les travaux de Dan McShea sur la complexité à travers les temps géologiques des mammifères et aussi de Boyajian sur les ammonites et, dans les deux cas, il n'y a pas de tendance générale vers la complexité. Chacune de ces études fait appel à une définition de la complexité. Mais le problème est réel : il n'y a pas une définition que tout le monde accepte… Pour un paléontologue, la diversité, c'est à la fois le nombre d'espèces différentes et la diversité de leurs anatomies. S'il y avait seulement un million d'espèces d'insectes et rien de plus, il y aurait moins de diversité qu'avec deux millions d'espèces et des insectes, des plantes, des champignons, des bactéries, etc. C'est le nombre d'espèces car chaque espèce est une population séparée, une entité biologique. La moyenne ne veut rien dire. Qu'est-ce que la complexité moyenne de la vie quand nous avons des bactéries, des insectes et des hommes ? Il n'y a que la diversité de la vie. L'histoire de la vie, c'est " l'éventail du vivant " (en anglais " the full house ", la maison pleine, un terme du jeu de poker). Il vaut mieux traiter l'histoire de la vie comme l'histoire de sa diversité qui croît - pas toujours car il y a aussi de grandes extinctions - qui croît donc et qui baisse. Le sens de la vie, c'est la diversité, pas la complexité. Tout dépend de ce que l'on entend par « complexe ». D'un point de vue neurologique le cerveau humain est plus complexe qu'aucun autre, mais par exemple du point de vue de l'architecture des os du crâne, on trouve plus compliqué chez d'autres mammifères, et plus compliqué encore chez les téléostes*. Le mot « complexité » a plusieurs sens dans le langage courant, qui se contredisent les uns les autres. Si l'on veut mesurer empiriquement la complexité, la quantifier, il nous faut une définition opérationnelle de la complexité. Il faut chaque fois décider de ce dont on parle. Certains chercheurs l'ont fait, par exemple pour les ammonites. On a pu démontrer que pour un caractère essentiel, les ammonites ne sont pas devenues de plus en plus complexes avec le temps. Le fait que le cerveau humain soit l'objet neurologique le plus complexe de la planète ne signifie pas que l'homme soit l'être le plus complexe. Le cerveau n'est pas tout, il y a bien d'autres structures complexes. Il n'est pas juste d'adopter une vue de l'évolution centrée sur le cerveau. Il n'existe pas de tendance générale de l'évolution vers des cerveaux plus grands. Il y a beaucoup plus d'espèces de bactéries que d'animaux multicellulaires et plus de 80 % des espèces de multicellulaires sont des insectes. Sur les quelque 4 000 espèces de mammifères il n'y en a qu'une qui soit consciente d'elle-même. On ne peut pas dire que l'accroissement de la complexité mentale caractérise l'évolution. L'effet de l'émergence de la conscience a été considérable ; mais ce n'est pas une définition de la complexité. La bombe atomique a eu un énorme effet, ce n'est pas plus complexe que certains explosifs chimiques. L'invention de la conscience a eu plus d'impact peut-être qu'aucune autre invention. Mais cela ne définit aucunement la complexité de la structure de l'objet en question. Et par ailleurs, si l'on se place cette fois du point de vue de l'évolution à venir, on ne voit pas clairement vers quoi nous allons. Il est possible que nous n'existions plus dans deux cents ans, parce que nous nous serons rayés de la carte. L'humanité n'apparaîtra plus alors que comme une expérience momentanée de l'histoire de la vie. L'exercice consistant à prendre en compte tout l'éventail des variations nous oblige à repenser la nature des tendances de l'évolution et l'histoire des systèmes naturels. C'est parce que nous n'avons pas appliqué ce principe que nous en sommes venus à ignorer le fait pourtant incontestable que nous sommes encore et sans doute pour toujours à l'ère des bactéries. Nous aimerions croire que l'histoire de la vie est celle d'une marche vers la complexité. C'est bien sûr vrai en ce sens que les êtres les plus complexes ont eu tendance à se complexifier davantage : mais ce n'est pas l'histoire de la vie, c'est l'histoire des êtres les plus complexes... Nous voudrions croire que l'aspect le plus fondamental de l'arbre de la vie est cette tendance à la complexification, mais ce n'est pas le cas. Pour moi le trait le plus fondamental de l'arbre de la vie est la constance du mode bactérien. Mon livre n'est qu'un plaidoyer pour considérer tout l'éventail de la variation… On ne peut parler du progrès comme d'une tendance forte de l'évolution. Je ne nie pas que les créatures les plus complexes soient devenues plus complexes au cours du temps. Mais ce n'est pas une indication que le système s'est éloigné d'une marche au hasard. Cela se serait produit de toute manière dans n'importe quel système dirigé par le hasard et débutant à proximité d'une limite infranchissable à gauche de la courbe de distribution. Je propose une analogie avec la marche de l'ivrogne qui sort d'un bar. Il se retrouve avec un mur à gauche et le trottoir à droite. A gauche il va heurter le mur, à droite il va finir par tomber dans le caniveau… Je ne dis pas qu'il ne se produit pas des événements de complexification, je dis que si l'on regarde l'ensemble de l'histoire, l'ensemble des variations effectives, la maison au complet avec tous ses habitants, on ne décèle pas de préférence pour la complexité. Le fait que l'homme soit plus complexe que les trilobites, qui sont plus complexes que les algues, qui sont plus complexes que les bactéries, ce fait-là, que je ne nie pas, est mineur au regard de l'histoire du vivant prise dans sa totalité… Bien sûr il doit exister un mécanisme par lequel a émergé par exemple la multicellularité, et ainsi de suite. Mon propos est de déterminer si de tels mécanismes s'inscrivent ou non dans une directionnalité, s'ils répondent à une nécessité - et la réponse est non. »

« Cette vision de la vie » de Stephen Jay Gould :

« L'évolution exprime un équilibre entre les caractéristiques internes des organismes et le vecteur externe du changement environnemental. Ces forces interne et externe incluent toutes deux des composantes aléatoires, ce qui écarte encore plus toute idée de tension vers l'union et l'harmonie. La force interne des mutations génétiques, source première des variations évolutives, fonctionne de manière aléatoire par rapport à la direction de la sélection naturelle. La force externe du chagement environnemental se modifie capricieusement par rapport au progrès et à la complexité des organismes… Je regrette également l'hypothèse excessivement adaptationniste qui affirme que tout trait évolutif dépourvu d'intérêt dans notre vie actuelle est probablement apparu autrefois pour de bonnes raisons, liées à des conditions passées qui ont depuis évolué. Dans notre monde impitoyable, complexe et partiellement aléatoire, nombre de traits n'ont tout simplement aucun sens fonctionnel. Point final…. »

Stephen Jay Gould écrit ainsi dans « Le renard et le hérisson » :

« Les propriétés qui apparaissent dans un système complexe sous l'effet des interactions non linéaires de ses composants sont dites émergentes – puisqu'elles n'apparaissent pas à un autre niveau et ne sont révélées qu'à ce niveau de complexité. (...) L'émergence n'est donc pas un principe mystique ou anti-scientifique, ni une notion susceptible d'avoir des échos dans le champ religieux (...) C'est une affirmation scientifique sur la nature des systèmes complexes. »

Agnès Lenoire, Science&Vie de décembre 2005 :

« L'idée d'une ascension vers l'homme, d'une graduation vers le plus abouti s'estompe et est destinée à mourir. En effet, le « complexe » n'est pas l'équivalent du « plus évolué ». Un simple recul par rapport à l'histoire du monde permet de débusquer l'illusion. La marche vers la complexité, qui donne une direction à l'évolution est donc caduque. Pourtant, à peine ce concept, qui replace l'homme au sein d'un foisonnement et non plus au sommet d'une pyramide, est-il bien compris et vulgarisé, que déjà on l'attaque sur un front sensible, parce qu'affectif : comment la complexité peut-elle être due au hasard ? Certes chacun d'entre nous est troublé devant la somme de coïncidences nécessaires à l'apparition de la vie et à son explosion. Mais passée la première impression, la réflexion, fondée sur le darwinisme, explique bien des mystères. »

Encore et à nouveau sur l'émergence

Robert Paris — 2016-04-16T23:01:00Z

Encore et à nouveau sur l'émergence…

Qu'est-ce que l'émergence ?

Des structures émergentes au lieu d'objets fixes

Un exemple de structure émergente : le nuage

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

Matière émergente

Comment les interactions physiques font-elles émerger les niveaux hiérarchiques des structures matérielles ?

Réductionnisme ou émergentisme

Emergence, complexité et dialectique

L'émergence de l'homme

L'émergence de l'ordre

La matière, émergence de structure au sein du vide

Pourquoi la matière s'organise spontanément et de manière émergente

Filiation ou émergence de l'homme ?

Ce qui a émergé de notre étape de chasseurs-cueilleurs

Emergence et Revolution

Emergence de structures de Turing

Emergence en physique

Le point de vue de Laughlin : l'émergence des lois physiques

What is Emergence ?

Robert Paris — 2016-02-29T00:55:00Z

What is Emergence ?

How to Define Emergence

A Different Universe

Emergence in Science and Philosophy

From Complexity ti Life

Emergence, from chaos to order

Particle of matter or emergence of structure in the vacuum

Emergence and convergence

Reductionism, Emergence and Levels of Reality

The origins of Order

Upon Emergence (in french)

Emergent Relativity

The Theory of Everything

The Emergence of Life

The Origin and Evolution of Humans and Humanness

Physics and the Ultimate Significance of Time

Emergence or Reduction

Self-organization selection and emergence in Life Sciences

What is Emergence ?

« La quantité se transforme en qualité », cette thèse dialectique de Hegel, Marx et Engels est-elle vérifiée par les sciences actuelles ?

Robert Paris — 2015-12-18T00:08:00Z

« La quantité se transforme en qualité », cette thèse dialectique de Hegel, Marx et Engels est-elle vérifiée par les sciences actuelles ?

C'est une question posée par un de nos amis lecteurs et à laquelle nous répondons d'autant plus volontiers que les exemples abondent aujourd'hui, bien plus qu'à l'époque des fondateurs de la dialectique hégélienne ou marxiste.

Que peut-on répondre à la lumière de nos connaissances scientifiques actuelles ?

Qualité et quantité sont des contraires. La qualité change les propriétés structurelles, pas la quantité. La quantité est fondée sur l'identité des quanta. Du coup, les quanta sont identiques et additionnables : ils sont une « quantité ». La quantité nécessite des objets considérés comme égaux pour qu'on puisse fonder sur eux des calculs. La qualité est fondée sur la modification des états correspondants à des niveaux d'organisation différents. Des quantités différentes s'additionnent au contraire des qualités. La qualité admet un seuil de son état d'existence, seuil qui est une quantité. La quantité admet une limite qui est le passage à une qualité différente. Bien que contraires, qualité et quantité se changent aussi l'un dans l'autre et se recomposent sans cesse.

Toute apparition de propriété émergente (nouveauté dont les éléments ne sont pas contenus au sein du matériel préexistant) provient de la rupture de la symétrie dialectique entre une propriété et son contraire. L'émergence produit des niveaux d'organisation et définit la qualité. Un seul des deux contraires contenus dans cette unité est alors nié. C'est ce que l'on appelle la rupture de symétrie qui a produit la matière, la lumière, la vie, l'homme et la société. La lutte des classes qui détruit la vieille société et en produit une nouvelle est aussi rupture de la symétrie qui existait précédemment entre les classes.

Pour les adversaires de la dialectique, la loi de « transformation de la quantité en qualité » doit être considérée comme aussi miraculeuse que la transformation de l'eau en vin dans la bible ou aussi magique et mensongère que tous les miracles.

Certains scientifiques n'envisagent que des transformations quantitatives, descriptibles uniquement par des équations. Ils vont jusqu'à dire que la physique, ce sont des relations entre des nombres. Ils envisagent bien des transformations au sein du fonctionnement de la matière, inerte comme vivante, mais ce sont des transformations avec conservation de certaines quantités et ce qui leur semble essentiel ce n'est pas la transformation : c'est la conservation !!! Car c'est la conservation qui permet les calculs ! Ils n'y voient donc nullement « une quantité se transformant en qualité »…

Bien sûr, comme toute formule abstraite recouvrant des domaines divers, celle loi dialectique peut sembler curieuse, idéaliste, coupée d'une réalité et prétendant s'imposer au monde comme la loi de Moïse. Mais cela n'a rien à voir avec une loi métaphysique ou idéaliste qui s'imposerait à la réalité. C'est un constat issu de la réalité.

Bizarrement, les mêmes auteurs qui rejettent avec mépris cette loi de transformation ne sont pas du tout gênés de retrouver, en sciences physiques ou chimiques, ou encore biologiques, des lois qui sont tout à fait du même type : abstraites, s'imposant à des phénomènes divers n'ayant pas de point commun réel comme la conservation de l'énergie, l'augmentation de l'entropie, la conservation du moment cinétique, la conservation de la charge électrique, la tendance thermodynamique à la perte de qualité de l'énergie et on en passe.

Toute la science est pleine de concepts abstraits qui sont employés indépendamment du contexte concret comme énergie, mouvement, puissance, moment, pression, charge, inertie et autres… Ils décrivent des phénomènes divers qui n'ont parfois aucun rapport entre eux mais ils n'en sont pas moins valides pour autant. Les sciences cherchent à accéder à une compréhension globale du monde, même si aujourd'hui les auteurs auraient tendance à affirmer le contraire car tel est le dogme dominant.

Tout d'abord qu'entend on par « qualité » et par « quantité » et quelle relation peut-on établir entre ces concepts généraux au travers de cette loi dialectique ?

Prenons quelques exemples.

On peut augmenter graduellement la taille d'un objet mais on atteint généralement une limite au-delà de laquelle on ne peut plus se contenter d'augmenter la taille : on passe à autre chose, à un monde différent, obéissant à d'autres lois.

Débutons par un exemple tiré de l'astrophysique : les planètes. Elles ont été formées par l'accrétion de matières, de poussières et de gaz. En se formant, elles réchauffent par les chocs de toutes les pierres qu'elles agglomèrent. Elles ont des tailles très diverses mais aucune planète n'excède une taille maximale. En effet, au-delà, l'accrétion de matière entraîne un réchauffement qui atteint les douze millions de degrés et un phénomène nouveau se produit à ce seuil : des explosions thermonucléaires par lesquelles l'hydrogène se transforme en hélium et en d'autres atomes encore plus lourds en émettant de l'énergie, ce mécanisme s'entretenant de lui-même de manière exponentielle, une fois la réaction initiée. La planète est devenue un soleil. La planète connaissait une sorte d'équilibre dynamique fondé sur son mouvement autour d'un soleil, équilibre entre gravitation et force centripète de son mouvement de révolution autour du soleil. Le soleil connaît un tout autre équilibre fondé sur l'interaction entre gravitation et pression de l'expansion de l'énergie rayonnée. Il y a un saut qualitatif de la planète au soleil.

Les deux connaissent des transformations nucléaires fondées sur la radioactivité mais en sens inverse. Le cœur des planètes a une énergie fondée sur la décomposition des noyaux atomiques lourds en noyaux atomiques plus légers alors que le cœur des étoiles-soleils a une énergie fondée sur la formation de noyaux lourds à partir de noyaux légers.

Il y a donc un saut qualitatif de la planète à l'étoile et c'est un passage brutal, radical, qui consiste à passer d'un état à son contraire (mouvement inverse des noyaux atomiques).

Si on agglomère des matières, on passe d'abord d'une petite à une grosse planète puis, à un seuil, on ne peut plus avoir de planète plus grosse. Ce n'est plus une planète. C'est son contraire. Au lieu d'être un consommateur d'énergie, c'est un producteur. La dynamique terrestre (et en particulier le climat, la vie et l'homme) est fondée d'abord sur le rayonnement reçu de l'extérieur (du soleil) alors que la dynamique solaire est fondée sur le rayonnement produit par l'intérieur du soleil. On parle ici de soleil pour indiquer l'ensemble des étoiles.

Il y a une différence de quantité entre une petite et une grande planète mais une différence de qualité entre une planète et une étoile.

De même, il y a une différence de quantité entre une petite et une grande étoile mais il y a un seuil où on passe d'une grande étoile à un trou noir parce que la masse de matière agglomérée est trop importante pour laisser sortir le rayonnement, contrairement à ce qui se passe dans les étoiles.

L'étoile géante, arrivée à une certaine taille, s'est transformée en son contraire : un objet céleste qui ne rayonne plus. Cela s'est fait en augmentant quantitativement la taille et la masse mais, à un seuil, l'étoile se transforme qualitativement en trou noir.

Cela n'a rien de particulier à l'astrophysique.

Il y a une différence de quantité entre un, deux, trois particules comme l'électron ou le proton, le neutron, etc.

Par contre, à un seuil dit passage du niveau quantique au niveau classique ou décohérence, on passe d'un petit nombre de particules à un grand nombre de particules, on sort du niveau quantique et on change de lois.

Il y a une différence qualitative entre un petit nombre de molécules et un grand nombre. Les lois ne sont pas les mêmes. Les paramètres ne sont pas seulement grandis mais entièrement changés. Des paramètres nouveaux émergent comme volume, pression et température, paramètres qui n'ont pas une valeur plus petite à plus petite échelle mais qui n'y ont aucune valeur et aucune signification. On est passés du microscopique au macroscopique.

Prenons un autre élément que la taille : le temps. Si on diminue les durées, si on examine des particules fugitives, celles du vide quantique, on ne diminue pas simplement les autres facteurs, mais on change radicalement de physique puisque la physique du vide quantique ne connaît pas la flèche du temps. On avait réduit l'échelle du temps, mais on n'a pas, en conséquence, réduit l'échelle des phénomènes liés au temps, on les a changés radicalement : dans le vide quantique, on peut remonter le temps aussi bien que le parcourir du passé vers le futur comme nous en avons l'habitude à notre échelle.

Le changement graduel d'échelle n'entraîne pas toujours un changement graduel des effets. Il n'y a pas toujours proportionnalité des effets par rapport aux causes. On dit que le changement d'échelles est non-linéaire.

La physique n'est pas la seule à observer ce type de phénomènes. La chimie, la biologie, les espèces, la vie sociale y obéissent également. Les sauts qualitatifs y sont légion, sans lesquels il n'y aurait pas eu de passage des ARN aux ADN, des procaryotes individualistes aux colonies de procaryotes, puis aux eurcaryotes, à leur diversification. Le changement d'espèce n'est rien d'autre qu'un passage de la quantité à la qualité !

Le vivant est un domaine qui exhibe sans cesse des changements de quantité en qualité et pas seulement dans le domaine de l'évolution des espèces. Le développement de l'embryon ou embryogenèse est le siège de centaines de révolutions qui sont des passages de la quantité à la qualité, depuis l'œuf fécondé. Ce qui change, ce n'est pas seulement le nombre de cellules mais il y a les stades différents : segmentation, nidation, blastutation, différentes étapes de la gastrulation, puis formation du corps complet. Chacune est fondée sur un ou une série de sauts qualitatifs. Tous les organes du corps vivant en sont le produit.

Les exemples en chimie abondent également. Un exemple simple : le médicament est un produit chimique qui agit sur le vivant. Il peut être un médicament à petites doses et devenir un poison à haute dose. Il s'est changé brusquement, à un seuil, en son contraire ! Au lieu d'aider au métabolisme de l'organisme, il le détruit…

Il y a une différence qualitative entre les espèces qui vivent comme des individus, comme des couples, comme des clans ou comme des sociétés collectives. Le nombre d'individus du groupe croît quantitativement mais les sortes de vies sociales changent qualitativement.

Il y a une différence de quantité entre un homme, deux hommes, une dizaine d'hommes. Mais, en ce qui concerne une société organisée, structurée, on ne peut pas dire qu'il s'agisse juste d'une différence de quantité mais de qualité.

Entre un habitat de campagne clairsemé et une ville, il y a un saut. Les lois ne sont plus les mêmes. Les relations ne sont plus les mêmes. Les perspectives sociales ne sont plus les mêmes. C'est un saut qualitatif qu'atteint la société humaine lorsqu'elle se groupe jusqu'à un certain seuil d'urbanisation. Il ne va de même avec l'accumulation des richesses : à un certain stade d'enrichissement, la formation de structures durables en découle avec formations de familles riches puis de classes sociales, puis de révolutions sociales et enfin de l'Etat, chargé de stabiliser la domination de classe.

La révolution, comme la contre-révolution, sont des changements de la quantité en qualité. Ce sont des changements brutaux. Ils sont assimilables aux transitions de phase en Physique.

Les plus connus des changements d'état avec transformation de la quantité en qualité proviennent de la Thermodynamique. On ne peut pas chauffer un liquide au-delà d'une certaine température à partir de laquelle la température ne monte plus car l'énergie est alors employée au changement d'état de la matière. Tant que l'on n'avait pas atteint ce seuil, on pouvait croire qu'il ne s'agissait que d'une transformation quantitative et linéaire : plus on chauffait, plus on fournissait de l'énergie et plus la température augmentait. Et, d'un seul coup, on ne peut plus augmenter la température et c'est la structure de la matière qui change, qui saute d'un état à un autre. Cet exemple (gaz, liquide, solide) était le seul connu à l'époque de Hegel mais les exemples de transitions de phase sont maintenant légion dans tous les domaines de la physique (fusion, sublimation, ionisation, solidification, liquéfaction, vaporisation, transition ferromagnétique, hyperfluidité, supraconductivité, états du proton ou du neutrino, histoire du cosmos, passage du microscopique au macroscopique, effet tunnel, transition de phase de la matière nucléaire et de multiples autres ruptures spontanées de symétrie). Les changements d'état n'étonnent plus en Physique et ils sont la règle. Les transitions de phase sont devenues une interprétation classique des transformations révolutionnaires de la matière. Elle n'est plus dès lors considérée seulement comme quantitative mais comme une structure qualitative, avec des sauts d'une structure à une autre, comme par exemple les sauts entre les diverses structures de la glace ou de la neige ou celles des cristaux.

L'histoire géophysique et climatologique de la Terre est pleine également de tels changements brutaux et qualifiés de révolutionnaires par les spécialistes. Une fois encore, on est bien obligés de constater la tranformation de la quantité en qualité ! Le mécanisme d'oxygénation de la planète se développe lentement, de manière sourde, jusqu'au point où un niveau étant franchi, l'oxygénation s'entretient brutalement d'elle-même, auto-entretenue par le vivant se fondant dorénavant sur la photosynthèse de la chlorophylle. Les révolutions de la Terre s'appellent formation de l'atmosphère, apparition de l'ozone, apparition de l'eau, formation des continents, tectonique des plaques, supercontinent, terre boule de neige, apparition de la vie anaérobie, apparition de la vie chlorophyllienne, grands trapps, glaciations, extinctions, explosions de la diversification du vivant, etc.

Tant que la nouvelle structure (comme l'atmosphère oxygénée et la vie correspondant à celle-ci) n'est pas apparue, on ne voit pas comment elle pourrait apparaître tant l'ordre précédent semble stable et semble même le seul possible dans l'environnement existant. Dès que la nouvelle structure apparaît, c'est elle, au contraire, qui semble naturelle et inévitable. Il en va aussi bien de l'apparition de l'Etat, de son changement de nature, que de l'apparition d'autres formations sociales comme les villes, les classes sociales, les formes nouvelles de la propriété privée ou des relations entre les classes, les formes de l'exploitation de l'homme aussi bien que des formes nouvelles d'organisation de la matière, inerte ou vivante.

Le passage de la quantité à la qualité est brutal et non graduel, discontinu et non progressif, n'est pas descriptible par une simple somme de petits changements. Il est l'entrée dans un monde nouveau, avec de nouvelles structures, de nouveaux paramètres, de nouvelles lois reliant ces paramètres et pas par un simple changement de tels paramètres.

Les transitions de phase, les ruptures de symétrie, les lois émergentes, les interactions d'échelle, les apparitions de structures dissipatives loin de l'équilibre, l'ordre issu du désordre et les formes diverses de l'auto-organisation (des rythmes, des structures, des interactions, des formes d'organisation) sont autant de termes et de domaines utilisés par les sciences pour décrire des « passages de la quantité à la qualité » !

La physiologie humaine de même que les rythmes biologiques en donnent de multiples exemples. Le cerveau ou le cœur ne sont pas une simple addition d'un grand nombre de cellules interagissant. Ils sont une structuration de ces interactions et donc un saut qualitatif par rapport à une somme d'un grand nombre de cellules.

La croissance de l'être vivant est un autre exemple de sauts qualititatifs avec des seuils de ces discontinuités. On en a donné un exemple avec la croissance de l'embryon. L'être formé connaît lui aussi des seuils de transformation. A des moments donnés s'enclenchent des processus de croissance, de lancement des hormones, de développement des organes, de mises en route de processus nouveaux. L'adolescence est un seuil de ce type. La vieillesse puis la mort sont des seuils. Là encore, la quantité se change en qualité !!!

Le réductionnisme, qui ramène tout à des éléments de base dont le nombre est censé tout décrire, nombre d'atomes, nombre de cellules, nombre d'êtres vivants, nombre d'hommes, nombre de planètes, nombre d'étoiles ou nombre de galaxies, ne peut nullement interpréter tout ce qui concerne les sauts d'échelle, les interactions entre des univers différents, donc tous les passages de la quantité à la qualité, car ces transitions sont des processus non-linéaires et la non-linéarité ne peut se décrire par une progression numérique graduelle. Le tout n'est plus la somme des parties. Une structure nouvelle n'est pas une somme d'éléments qui préexistaient.

Ce qui caractérise le passage de la quantité à la qualité, c'est qu'on ne se contente pas d'additionner, de grouper ni de mettre en relations d'anciens éléments qui précédaient mais qu'on produit des structures nouvelles, structures matérielles, structures des interactions, structures des rythmes, structures des échanges, structures d'organisation.

Cela se produit à chaque fois que l'on ne peut pas augmenter une taille sans atteindre une limite. Cette limite ne signifie nullement qu'au-delà il ne se produit plus rien mais que ce qui se produit ne peut pas être décrit dans les termes anciens.

On ne peut pas, sans atteindre une limite, augmenter la taille d'une planète, d'une étoile, d'une galaxie, mais aussi d'un être vivant, d'une particule, d'un atome, d'une molécule. Lorsqu'on atteint ces seuils, il y a une révolution, un saut qualitatif et on passe à un autre univers.

De manière quasi ponctuelle par rapport au rythme graduel précédent, on assiste alors à une révolution radicale et brutale.

Par quel miracle, disent les sceptiques, se produit ce changement « qualitatif » ? Ces derniers estiment que ce saut serait une rupture de causalité, une intervention mystique dans le phénomène réel. Par quelle magie peut-on faire naître ce qui n'existait auparavant même pas à l'état de traces, de racines, d'éléments de base, de briques de construction, de conceptions, de bribes ni de fragments ?!!!

Cela ne peut qu'étonner ceux qui conçoivent le monde que comme un agencement d'objets fixes, ne contenant en eux aucune contradiction interne, aucune base pour des changements radicaux, ceux pour qui l'ADN est fait pour produire un être vivant donné et ne peut en produire un autre, radicalement différent, pour qui la matière est faite pour fonctionner d'une manière particulière, pour qui la Terre a un fonctionnement donné et ne peut en avoir un autre, radicalement différent.

Un être humain fait partie de groupes sociaux mais ces derniers ne sont pas la simple somme des individus qui les composent. Une molécule fait partie de choses matérielles mais ces choses ne sont pas des sommes de molécules. On ne décrit pas un objet matériel par des quantités comme masse, charge, et autres paramètres qui seraient des sommes de plusieurs masses, de plusieurs charges, etc. Une structure durable qui associe divers éléments est autre chose qu'une somme de ces éléments. C'est une structuration des interactions entre eux. C'est une mise en commun d'énergies entre ces éléments pour minimiser l'énergie et donner une stabilité à la structure.

Un nuage de molécules d'eau est tout à fait autre chose qu'une somme de molécules d'eau car leurs interactions produisent une grande énergie et cette énergie stabilise le nuage. Des molécules individuelles d'eau, dans n'importe quel état, tomberaient immédiatement au sol. Un nuage de tonnes d'eau chuterait instantanément sans l'énergie des interactions entre ces molécules et les courants d'air ascendants qui en découlent.

Si le noyau de l'atome était une simple somme de nucléons, il exploserait en une fraction de seconde.

Si la société humaine était fait de sommes d'individus, on n'aurait pas le temps d'en parler pour qu'elle disparaisse sous nos yeux…

L'amas de galaxies n'est nullement une somme de galaxies. L'embryon n'est nullement une somme de cellules vivantes. La matière n'est nullement une somme de molécules. L'espèce vivante n'est nullement une somme d'individus de la même espèce.

Toutes les structures qui existent sous nos yeux sont nées de changements brutaux qui sont des passages de la quantité à la qualité : de la matière à l'Etat, de la lumière à la vie. L'apparition de la matière durable est un changement qualitatif au sein du vide quantique et il ne s'est pas produit une fois pour toutes aux origines de l'univers actuel, il se produit sans cesse en permanence. La libération de la lumière de son attachement avec la matière est un changement radical et brutal au sein de l'univers précédent mais il se produit tous les instants autour de nous. La flèche du temps est apparue au sein d'un monde qui ne le possédait pas mais il réapparaît sans cesse au sein d'un vide quantique qui fonctionne sans elle.

Le tout n'est pas la somme des parties

La matière n'est pas une somme de particules élémentaires

Les sciences d'aujourd'hui et la dialectique de Hegel

Gradualité et bonds

Comme la dialectique de Hegel l'affirmait, la science démontre que la nature fait des bonds

Qu'est-ce qu'une transition de phase ?

A ceux qui croient encore que « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme »

Les révolutions de la matière

Les révolutions de la Terre

Les révolutions du vivant

Qu'est-ce que l'auto-organisation
Qu'est-ce que l'émergence ?

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

Pourquoi la matière s'organise spontanément et de manière stable ?

Comment Hegel, Marx, Engels et les marxistes posaient la question ?

« « La qualité et la quantité se distinguent encore et ne sont pas absolument identiques. Par suite, ces deux déterminations sont jusqu'à un certain point indépendantes l'une de l'autre, en sorte que, d'un côté, la quantité peut changer sans que se modifie la qualité de l'objet, mais que, d'un autre côté, l'augmentation ou la diminution de quantité à laquelle l'objet est initialement indifférent a une limite, et, cette limite franchie, la qualité change. C'est ainsi par exemple, que la différence de température n'exerce pas d'abord d'influence sur l'état liquide de l'eau ; mais, si l'on continue d'augmenter ou de diminuer cette température, il vient un moment où la cohésion se modifie qualitativement, l'eau se transformant en vapeur ou en glace. Il semble, au début, que le changement de la quantité n'exerce aucune action sur la nature essentielle de l'objet ; mais il se cache là, derrière quelque chose d'autre, et cette variation, en apparence innocente, de la quantité, invariable pour l'objet même en fait varier la qualité. »

G.W.F Hegel dans « Encyclopédie » (première partie, paragraphe 108, article « Mesure »)

« S´ils ne conçoivent pas plus de tendance au repos qu´au mouvement dans un corps quelconque, c´est qu´apparemment ils regardent la matière comme homogène ; c´est qu´ils font abstraction de toutes les qualités qui lui sont essentielles ; c´est qu´ils la considèrent comme inaltérable dans l´instant presque indivisible de leur spéculation, c´est qu´ils raisonnent au repos relatif d´un agrégat à un autre agrégat ; c´est qu´ils oublient que tandis qu´ils raisonnent de l´indifférence du corps au mouvement ou au repos, le bloc de marbre tend à sa dissolution ; c´est qu´ils anéantissent par la pensée et le mouvement général qui anime tous les corps, et leur action particulière des uns sur les autres qui les détruit tous ; c´est que cette indifférence, quoique fausse en elle-même, mais momentanée, ne rendra pas les lois du mouvement erronées. Le corps, selon quelque philosophe, est par lui-même, sans action et sans force : c´est une terrible fausseté, bien contraire à toute bonne physique, à toute bonne chimie : par lui-même, par la nature de ses qualités essentielles, soit qu´on le considère en molécules, soit qu´on le considère en masse, il est plein d´action et de force. »

Denis Diderot dans « Principes philosophiques sur la matière et le mouvement »

« C'est donc de l'histoire de la nature et de celle de la société humaine que sont abstraites les lois de la dialectique. Elles ne sont précisément rien d'autre que les lois les plus générales de ces deux phases du développement historique ainsi que de la pensée elle-même. Elles se réduisent pour l'essentiel aux trois lois suivantes :
– la loi du passage de la quantité à la qualité et inversement ;
– la loi de l'interpénétration des contraires ;
– la loi de la négation de la négation.
Toutes trois sont développées à sa manière idéaliste par Hegel comme de pures lois de la pensée : la première dans la première partie de la Logique, dans la doctrine de l'Être ; la seconde emplit toute la deuxième partie, de beaucoup la plus importante, de sa Logique, la doctrine de l'Essence ; la troisième enfin figure comme loi fondamentale pour l'édification du système tout entier. La faute consiste en ce que ces lois sont imposées d'en haut à la nature et à l'histoire comme des lois de la pensée au lieu d'en être déduites. Il en résulte toute cette construction forcée, à faire souvent dresser les cheveux sur la tête : qu'il le veuille ou non, le monde doit se conformer à un système logique, qui n'est lui-même que le produit d'un certain stade de développement de la pensée humaine. Si nous inversons la chose, tout prend un aspect très simple, et les lois dialectiques, qui dans la philosophie idéaliste paraissent extrêmement mystérieuses, deviennent aussitôt simples et claires comme le jour.
D'ailleurs quiconque connaît tant soit peu son Hegel sait bien que celui-ci, dans des centaines de passages, s'entend à tirer de la nature et de l'histoire les exemples les plus péremptoires à l'appui des lois dialectiques.
Nous n'avons pas ici à rédiger un manuel de dialectique, mais seulement à montrer que les lois dialectiques sont de véritables lois de développement de la nature, c'est-à-dire valables aussi pour la science théorique de la nature. Aussi ne pouvons-nous entrer dans l'examen détaillé de la connexion interne de ces lois entre elles.
1. Loi du passage de la quantité à la qualité et inversement. Nous pouvons, pour notre dessein, exprimer cette loi en disant que dans la nature, d'une façon nettement déterminée pour chaque cas singulier, les changements qualitatifs ne peuvent avoir lieu que par addition ou retrait quantitatifs de matière ou de mouvement (comme on dit, d'énergie).
Toutes les différences qualitatives dans la nature reposent soit sur une composition chimique différente, soit sur des quantités ou des formes différentes de mouvement (d'énergie), soit, ce qui est presque toujours le cas, sur les deux à la fois. Il est donc impossible de changer la qualité d'aucun corps sans addition ou retrait de matière ou de mouvement, c'est-à-dire sans modification quantitative du corps en question. Sous cette forme, la mystérieuse proposition de Hegel n'apparaît donc pas seulement tout à fait rationnelle, mais même assez évidente.
Il est sans doute à peine nécessaire d'indiquer que même les différents états allotropiques et d'agrégation des corps reposent, parce qu'ils dépendent d'un groupement moléculaire différent, sur une quantité plus ou moins grande du mouvement communiqué à ces corps.
Mais que dire du changement de forme du mouvement ou, comme on dit, de l'énergie ? Lorsque nous transformons de la chaleur en mouvement mécanique ou inversement, la qualité est pourtant modifiée et la quantité reste la même ? Tout à fait exact. Mais il en est du changement de forme du mouvement comme du vice de Heine : chacun pour soi peut être vertueux, mais pour le vice il faut toujours être deux. Le changement de forme du mouvement est toujours un processus qui s'effectue entre deux corps au moins, dont l'un perd une quantité déterminée de mouvement de la première qualité (par exemple de chaleur), tandis que l'autre reçoit une quantité correspondante de mouvement de l'autre qualité (mouvement mécanique, électricité, décomposition chimique). Quantité et qualité se correspondent donc ici de part et d'autre et réciproquement. Jusqu'ici on n'a pas réussi à l'intérieur d'un corps singulier isolé à convertir du mouvement d'une forme dans l'autre.
Il n'est question ici pour l'instant que de corps inanimés ; la même loi est valable pour les corps vivants, mais elle procède en eux dans des conditions très complexes, et aujourd'hui encore la mesure quantitative nous est souvent impossible.
Si nous nous représentons un corps inanimé quelconque divisé en particules de plus en plus petites, il ne se produit tout d'abord aucun changement qualitatif. Mais il y a une limite : si, comme dans l'évaporation, nous parvenons à libérer les molécules isolées, nous pouvons certes, dans la plupart des cas, continuer encore à diviser celles-ci, mais seulement au prix d'un changement total de la qualité. La molécule se décompose en ses atomes, qui ont isolément des propriétés tout à fait différentes de celles de la molécule. Dans le cas des molécules qui se composent d'éléments chimiques différents, la molécule composée est remplacée par des molécules ou des atomes de ces corps simples eux-mêmes ; dans le cas des molécules des éléments apparaissent les atomes libres, qui ont des effets qualitatifs tout à fait différents : les atomes libres de l'oxygène à l'état naissant produisent en se jouant ce que les atomes de l'oxygène atmosphérique liés dans la molécule ne réalisent jamais.
Mais la molécule elle-même est déjà qualitativement différente de la masse du corps physique dont elle fait partie. Elle peut accomplir des mouvements indépendamment de cette masse et tandis qu'en apparence celle-ci reste en repos, par exemple des vibrations caloriques ; elle peut, grâce à un changement de position ou de liaison avec les molécules voisines, faire passer le corps à un état d'allotropie ou d'agrégation différent, etc.
Nous voyons donc que l'opération purement quantitative de la division a une limite, où elle se convertit en une différence qualitative : la masse ne se compose que de molécules, mais elle est quelque chose d'essentiellement différent de la molécule, comme celle-ci l'est à son tour de l'atome. C'est sur cette différence que repose la séparation de la mécanique, science des masses célestes et terrestres, de la physique, mécanique des molécules, et de la chimie, physique des atomes.
Dans la mécanique, on ne rencontre pas de qualités ; tout au plus des états comme l'équilibre, le mouvement, l'énergie potentielle, qui tous reposent sur la transmission mesurable du mouvement et qui peuvent eux-mêmes s'exprimer quantitativement. Donc, dans la mesure où un changement qualitatif se produit, il est déterminé par un changement quantitatif correspondant.
En physique les corps sont traités comme chimiquement invariables ou indifférents ; nous avons affaire aux modifications de leurs états moléculaires et au changement de forme du mouvement, changement qui, dans tous les cas, au moins d'un des deux côtés, met en jeu les molécules. Ici, toute modification est une conversion de la quantité en qualité, une conséquence d'un changement quantitatif de la quantité du mouvement, quelle qu'en soit la forme, qui est inhérent au corps ou qui lui est communiqué.
Ainsi, par exemple, le degré de température de l'eau est tout d'abord indifférent relativement à sa liquidité ; mais, si l'on augmente ou diminue la température de l'eau liquide, il survient un point où cet état de cohésion se modifie et où l'eau se change d'une part en vapeur et d'autre part en glace. (Hegel, Encycl., Éd. complète, tome VI, p. 217.)
Ainsi, il faut une intensité minimum déterminée du courant pour porter à l'incandescence le fil de platine (de la lampe électrique) ; ainsi, chaque métal a sa température d'incandescence et de fusion, chaque liquide son point de congélation et son point d'ébullition, fixes pour une pression connue — dans la mesure où nos moyens nous permettent de réaliser la température en question ; ainsi, enfin, chaque gaz a lui aussi son point critique où la pression et le refroidissement le rendent liquide. En un mot, les soi-disant constantes de la physique ne sont en majeure partie pas autre chose que la désignation de points nodaux, auxquels un apport ou un retrait quantitatifs de mouvement entraînent dans l'état du corps en question une modification qualitative, donc où la quantité se convertit en qualité.
Cependant le domaine dans lequel la loi de la nature découverte par Hegel connaît ses triomphes les plus prodigieux est celui de la chimie. On peut définir la chimie comme la science des changements qualitatifs des corps qui se produisent par suite d'une composition quantitative modifiée. Cela, Hegel lui-même le savait déjà (Logique, éd.. compl. III, p. 433). Soit l'oxygène : si, au lieu des deux atomes habituels, trois atomes s'unissent pour former une molécule, nous avons l'ozone, corps qui par son odeur et ses effet se distingue d'une façon bien déterminée de l'oxygène ordinaire. Et que dire des proportions différentes dans lesquelles l'oxygène se combine à l'azote ou au soufre et dont chacune donne un corps qualitativement différent de tous les autres ! Quelle différence entre le gaz hilarant (protoxyde d'azote N2O) et l'anhydride azotique (pentoxyde d'azote N2O5) ! Le premier est un gaz, le second, à la température habituelle, un corps solide et cristallisé. Et pourtant toute la différence dans la combinaison chimique consiste en ce que le second contient cinq fois plus d'oxygène que le premier. Entre les deux se rangent encore trois autres oxydes d'azote NO, N2O3, NO2), qui tous se différencient qualitativement des deux premiers et sont différents entre eux.
Ceci apparaît d'une façon plus frappante encore dans les séries homologues des carbures, notamment des hydrocarbures les plus simples. Des paraffines normales, la première de la série est le méthane CH4 ; ici les quatre valences de l'atome de carbone sont saturées par quatre atomes d'hydrogène. La seconde, l'éthane C2H6 comprend deux atomes de carbone qui ont échangé une valence, et les six valences libres sont saturées par six atomes d'hydrogène. Et ainsi de suite, C3 H8, C4 H10, etc., selon la formule algébrique CnH2n+2, si bien qu'en ajoutant dans chaque cas CH2, on obtient chaque fois un corps qualitativement différent du précédent. Les trois premiers termes de la série sont des gaz ; le dernier connu, l'hexadécane C16 H34, est un solide avec comme point d'ébullition 270º C. Il en est de même des alcools primaires de formule Cn H2n+2 O, (théoriquement) dérivés des paraffines, et des acides gras monobasiques (formule Cn H2n O2,). Quelle différence qualitative peut provoquer l'addition quantitative de C3 H6 ? L'expérience nous l'apprend si nous consommons de l'alcool éthylique C2 H6 O sous une forme assimilable quelconque sans addition d'autres alcools, et si une autre fois nous prenons le même alcool éthylique, mais additionné légèrement d'alcool amylique C5 H12 O, qui constitue l'élément essentiel de l'infâme tord-boyaux. Notre tête s'en apercevra certainement le lendemain matin et à ses dépens ; si bien qu'on pourrait dire que l'ivresse et ensuite le mal aux cheveux sont également la conversion en qualité d'une quantité… d'alcool éthylique d'une part, de ce C3 H6, ajouté d'autre part.
Cependant nous rencontrons dans ces séries la loi de Hegel sous une autre forme encore. Les premiers termes n'admettent qu'une seule disposition réciproque des atomes. Mais, si le nombre des atomes qui constituent une molécule atteint une grandeur déterminée pour chaque série, le groupement des atomes dans la molécule peut s'opérer de façon multiple ; de la sorte on peut rencontrer deux corps isomères ou plus qui ont le même nombre d'atomes C, H, O par molécule, mais qui sont pourtant qualitativement différents. Nous pouvons même calculer combien il y a de tels isomères possibles pour chaque terme de la série. Ainsi dans la série de paraffines il y en a deux pour C4 H10, trois pour C5 H12 ; pour les termes supérieurs le nombre des isomères possibles augmente très rapidement. C'est donc ici derechef la quantité des atomes par molécule qui détermine la possibilité et, dans la mesure où elle est prouvée par l'expérience, l'existence effective de tels corps isomères qualitativement différents.
Il y a plus. De l'analogie des corps qui nous sont connus dans chacune des séries, nous pouvons tirer des conclusions sur les propriétés physiques des termes encore inconnus de la série et, tout au moins pour ceux qui suivent immédiatement les termes connus, prédire avec une certaine certitude ces propriétés, point d'ébullition, etc.
Enfin la loi de Hegel n'est pas valable seulement pour les corps composés, mais aussi pour les éléments chimiques eux-mêmes. Nous savons maintenant « que les propriétés chimiques des éléments sont une fonction périodique de leurs poids atomiques ». (Roscoe-Schorlemmer : Manuel complet de chimie, tome II, p. 823) (5), que leur qualité est donc déterminée par la quantité de leur poids atomique. Et la confirmation en a été fournie d'une façon éclatante. Mendeléiev démontra que dans les séries, rangées par poids atomiques croissants, des éléments apparentés, on rencontre diverses lacunes, qui indiquent qu'il y a là de nouveaux éléments restant à découvrir. Il décrivit à l'avance les propriétés chimiques générales d'un de ces éléments inconnus qu'il appela l'Ekaaluminium, parce qu'il suit l'aluminium dans la série qui, commence par ce corps (6), et il prédit approximativement son poids spécifique et atomique ainsi que son volume atomique. Quelques années plus tard Lecoq de Boisbaudran découvrait effectivement cet élément, et les prédictions de Mendeléiev se trouvèrent exactes à de très légers écarts près. L'Ekaaluminium était réalisé dans le gallium (ibid., p. 828). Grâce à l'application — inconsciente — de la loi hégélienne du passage de la quantité à la qualité, Mendeléiev avait réalisé un exploit scientifique qui peut hardiment se placer aux côtés de celui de Leverrier calculant l'orbite de la planète Neptune encore inconnue (7).
Dans la biologie comme dans l'histoire de la société humaine, la même loi se vérifie à chaque pas, mais nous voulons nous en tenir ici à des exemples empruntés aux sciences exactes, puisque c'est ici que les quantités peuvent être exactement mesurées et suivies.
Sans aucun doute ces mêmes messieurs qui ont jusqu'à présent taxé de mysticisme et de transcendentalisme incompréhensible la loi du passage de la quantité à la qualité vont-ils déclarer maintenant qu'il s'agit là de quelque chose de tout à fait évident, de banal et de plat qu'ils ont utilisé depuis longtemps et qu'ainsi on ne leur a rien appris de nouveau. Mais cela restera toujours un haut fait historique d'avoir exprimé pour la première fois une loi générale de l'évolution de la nature, de la société et de la pensée sous sa forme universellement valable. Et, si ces messieurs ont depuis des années laissé se convertir l'une en l'autre quantité et qualité sans savoir ce qu'ils faisaient, il faudra bien qu'ils se consolent de concert avec le monsieur Jourdain de Molière, qui avait lui aussi fait de la prose toute sa vie sans en avoir la moindre idée. »

Friedrich Engels dans « Dialectique de la nature »

« On dit que la nature ignore les bonds (...) or le changement n'est pas seulement quantitatif mais aussi qualitatif et consiste dans quelque chose de nouveau, d'autre, dans la rupture de la forme ancienne de l'être. »

G.W.F Hegel dans « Science de la Logique »

« "La nature ne fait pas de sauts" dit-on ; et l'opinion ordinaire, quand il s'agit de comprendre l'avènement ou la disparition, s'imagine, comme nous l'avons vu, les comprendre en se les représentant comme un avènement ou une disparition graduels. Mais il s'est déjà manifesté que les changements de l'être ne sont pas le passage d'une quantité à une autre quantité, mais le passage du qualitatif au quantitatif et inversement, la transition en un autre qui est une interruption du graduel et un changement qualitatif par rapport à l'être déterminé antérieur. L'eau refroidie ne devient pas peu à peu dure, de façon à se gélifier et à durcir peu à peu jusqu'à la consistance de la glace, mais devient dure d'un seul coup ; ayant déjà atteint la température de la glace, elle peut encore conserver son état liquide si elle demeure immobile, mais à la moindre secousse elle passe alors à l'état solide. (...) De la même façon, des Etats, à cause de leur différence de grandeur, tout autre facteur étant égal, acquièrent un caractère qualitatif différent. Les lois et la constitution deviennent autres quand l'étendue de l'Etat et le nombre de citoyens s'agrandissent. Il y a une mesure quantitative de l'Etat au delà de laquelle il s'écroule intérieurement sous la même constitution qui, avant son extension, faisait son bonheur et sa force.. D'une part, la disparition apparaît comme inattendue quand on peut changer la quantité sans toucher à la qualité et à la mesure, - d'autre part, on croit la rendre intelligible par l'idée de gradualité. On se rabat avec tant de facilité sur cette catégorie pour représenter ou pour expliquer la disparition d'une qualité ou de quelque chose, parce que de cette façon la disparition semble s'accomplir devant vos yeux ; en effet, la quantité étant déterminée comme limite extérieure, la transformation purement quantitative se comprend d'elle-même. Mais en fait on n'explique rien ; la transformation est essentiellement le passage d'une qualité en une autre. (...) Ce qui est faux, c'est le comportement ... de notre conscience ordinaire qui considère une quantité comme une limite indifférente seulement... La ruse du concept consiste à saisir un être déterminé par le côté où sa qualité ne semble pas entrer en jeu. »

G.W.F Hegel dans « La Grande Logique »

« Il n'est, d'ailleurs, pas difficile de voir que notre temps est un temps de la naissance et du passage à une nouvelle période. (…) De même que, chez l'enfant, après une longue nutrition silencieuse, la première respiration interrompt un tel devenir graduel de la progression de simple accroissement, - c'est là un saut qualitatif -, (…) de même se désintègre fragment après fragment l'édifice du monde précédent, tandis que le vacillement de celui-ci n'est indiqué que par des symptômes isolés (…) l'insouciance, l'ennui qui viennent opérer des fissures dans ce qui subsiste, le pressentiment indéterminé de quelque chose d'inconnu, sont des signes avant-coureur que ce quelque chose d'autre est en préparation. Cet effritement, progressant peu à peu, qui n'altérait pas la physionomie du tout, est interrompu par l'explosion du jour qui, tel un éclair, installe d'un coup la configuration d'un monde nouveau… Expliquer une naissance ou une disparition par la gradualité du changement entraîne l'ennui d'une tautaulogie ; une telle explication présuppose que le naissant ou le disparaissant sont prêts d'avance, le changement devient un simple déplacement d'une différence. »

G.W.F Hegel dans « Phénoménologie de l'esprit »

« Quand on veut se représenter l'apparition ou la disparition de quelque chose, on se les représente ordinairement comme une apparition ou une disparition graduelles. Pourtant les transformations de l'être sont non seulement le passage d'une quantité à une autre, mais aussi le passage de la quantité à la qualité et inversement, passage qui, entraînant la substitution d'un phénomène à un autre, est une rupture de progressivité… A la base de la théorie de la progressivité se trouve l'idée que ce qui surgit existe déjà effectivement, et reste imperceptible uniquement à cause de sa petitesse. De même, quand on parle de disparition graduelle d'un phénomène, on se représente que cette disparition est un fait accompli, et que le phénomène qui prend la place du phénomène précédent existe déjà, mais qu'ils ne sont pas encore perceptibles ni l'un ni l'autre… Mais, de cette manière, on supprime en fait toute apparition et toute disparition… Expliquer l'apparition ou la disparition d'un phénomène donné par la progressivité de la transformation, c'est tout ramener à une tautologie fastidieuse, car c'est considérer comme prêt d'avance (c'est-à-dire comme déjà apparu ou disparu) ce qui est en train d'apparaître ou de disparaître. »

G.W.F Hegel dans « La Logique »

« Les modifications de l'être ne consistent pas seulement en ce qu'il y a passage d'une quantité à une autre quantité, mais aussi en ce qu'il y a passage de la qualité à la quantité et vice versa… Chacun des passages de cette dernière sorte constituant une rupture de la continuité et conférant au phénomène un aspect nouveau, qualitativement différent du précédent… C'est ainsi que l'eau que l'on refroidit se solidifie, non point progressivement… mais d'un coup ; refroidie jusqu'au point de congélation, elle demeure liquide si on la maintient en repos, et il suffit alors de la moindre impulsion pour qu'elle se solidifie instantanément… Dans le monde des phénomènes moraux… il se produit d'identiques passages du quantitatif au qualitatif, ou, autrement dit, les différences de qualité se fondent, là aussi, sur des différences quantitatives. C'est ainsi que l'un-peu-moins et l'un-peu-plus constituent la frontière au-delà de laquelle la légèreté cesse d'être légèreté pour se transformer en quelque chose d'absolument autre : en crime… »

G.W.F Hegel dans « La Science de la Logique »

« Toute somme de valeur ou de monnaie ne peut pas être transformée en capital. Cette transformation ne peut s'opérer sans qu'un minimum d'argent ou de valeur d'échange se trouve entre les mains du postulant à la dignité capitaliste. Ici, comme dans les sciences naturelles, se confirme la loi constatée par Hegel dans sa Logique, loi d'après laquelle de simples changements dans la quantité, parvenus à certain degré, amènent des différences dans la qualité. »

Karl Marx dans « Le Capital »

« Le mérite de la conception de Hegel est qu'elle exige une logique dont les formes soient des formes dynamiques, aient un contenu réel, vivant, des formes inséparablement unies au contenu. La logique est la théorie non des formes extérieures de la pensée, mais des lois du développement de toutes les choses, c'est-à-dire des lois de développement de tout le contenu concret du monde, le bilan de l'histoire de la connaissance. Dans la vie en mouvement, toute chose est aussi bien "en soi" que pour l'extérieur. Et toute chose passe d'un état à un autre. La dialectique est la théorie de la façon dont les contraires peuvent être et sont habituellement (la manière dont ils le deviennent) identiques - les conditions qui les rendent identiques en se changeant l'un dans l'autre - des raisons pour lesquelles l'esprit humain ne doit pas prendre ces contraires pour morts, figés, mais pour vivants, conditionnés, mobiles, se changeant l'un dans l'autre. 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. Hegel écrit que "La loi ne va pas au-delà du phénomène, mais au contraire elle lui est immédiatement présente ; le royaume des lois est l'image "calme" du monde existant ou apparent." C'est une définition remarquablement matérialiste et remarquablement juste. La loi pren ce qui est calme - et, par là, la loi est étroite, incomplète, approchée. L'ensemble de tous les aspects du phénomène, de la réalité et leur rapports réciproques, voilà de quoi se compose la vérité. Les rapports (les passages, les contradictions) des concepts (contenu principal de la logique) et en même temps leurs rapports entre eux (contradictoires) sont montrés comme reflet du monde objectif. La dialectique des choses crée la dialectique des idées et non l'inverse. L'interdépendance de tous les concepts, dans l'identité de leurs contraires, dans le passage d'un concept à un autre, dans le mouvement sans fin, c'est un rapport semblable à celui des choses de la nature.
Les éléments de la dialectique :
1°) Objectivité de l'examen d'une chose
2°) Tout l'ensemble des rapports multiples et divers de cette chose aux autres
3°) Le développement de cette chose, son mouvement propre, sa vie propre.
4°) Les tendances (les différents aspects) intérieurement contradictoires dans cette chose
5°) La chose (le phénomène) comme somme et unité des contraires.
6°) La lutte respective, le déploiement de ces contraires, les aspirations contradictoires.
7°) L'union de l'analyse et de la synthèse, la séparation et la réunion des différentes parties
8°) Chaque chose est reliée aux autres. Des rapports multiples, divers et aussi universels.
9°) Non seulement l'unité des contraires, mais aussi les passages de chaque détermination, chaque qualité, chaque trait, chaque aspect, chaque propriété en chaque autre (en son contraire ?)
10°) Le processus infini de mise à jour de nouveaux aspects, de nouveaux rapports, etc...
11°) Le processus infini d'approfondissement de la connaissance
12°) De la coexistence à la causalité et d'une forme de liaison et d'interdépendance à une autre, plus profonde, plus générale.
13°) Répétition à un stade supérieur de certains traits, propriétés, etc..., du stade inférieur ...
14°) ... et retour apparent à l'ancien stade (négation de la négation)
15°) Lutte du contenu avec la forme, et inversement.
16°) Passage de la quantité en qualité, et inversement.
On peut définir brièvement la dialectique comme la théorie de l'unité des contraires. par là on saisira le noyau de la dialectique, mais cela exige davantage d'explications. Par quoi un passage dialectique se distingue-t-il d'un passage non dialectique ? Par le saut. Par la contradiction. Par l'interruption de la gradation. Par l'unité de l'être et du non-être. La condition pour connaître tous les processus de l'univers dans leur "automouvement", dans leur développement spontané, dans leur vie dynamique, est de les connaître comme unité des contraires. Le développement est la "lutte" des contraires. L'unité des contraires est conditionnelle, transitoire, relative. La lutte entre contraires s'excluant mutuellement est fausse car absolue. »

Lénine dans « Cahiers philosophique »

« A notre époque, l'idée du développement, de l'évolution, a pénétré presque entièrement la conscience sociale, mais par d'autres voies que la philosophie de Hegel. Cependant, cette idée, telle que l'ont formulée Marx et Engels en s'appuyant sur Hegel, est beaucoup plus vaste et plus riche de contenu que l'idée courante de l'évolution. Un développement qui semble reproduire des stades déjà connus, mais sous une autre forme, à un degré plus élevé ("négation de la négations") ; un développement pour ainsi dire en spirale et non en ligne droite ; un développement par bonds, par catastrophes, par révolutions, "par solutions de continuités" ; la transformation de la quantité en qualité ; les impulsions internes du développement, provoquées par la contradiction, le choc des forces et tendances diverses agissant sur un corps donné, dans le cadre d'un phénomène donné ou au sein d'une société donnée ; l'interdépendance et la liaison étroite, indissoluble, de tous les aspects de chaque phénomène (et ces aspects, l'histoire en fait apparaître sans cesse de nouveaux), liaison qui détermine le processus universel du mouvement, processus unique, régi par des lois, tels sont certains des traits de la dialectique, en tarit que doctrine de l'évolution plus riche de contenu (que la doctrine usuelle). (Voir la lettre de Marx à Engels en date du 8 janvier 1868, où il se moque des "trichotomies rigides" de Stein, qu'il serait absurde de confondre avec la dialectique matérialiste.) »

Lénine dans « Karl Marx »

« Dans sa « Logique », Hegel établit une série de lois : le changement de la quantité en qualité, le développement à travers les contradictions, le conflit de la forme et du contenu, l'interruption de la continuité, le passage du possible au nécessaire, etc, qui sont aussi importantes pour la pensée théorique que le simple syllogisme pour des tâches plus élémentaires. »

Léon Trotsky, dans « Défense du marxisme »

« Dans tous les domaines de la connaissance, y compris la sociologie, une des tâches les plus importantes consiste à saisir à temps l'instant critique où la quantité se change en qualité. »

Léon Trotsky dans « Défense du marxisme »

« La loi de la transition de la quantité en qualité de Hegel a trouvé en Darwin un praticien génial, bien que non éclairé en philosophie. »

Léon Trotsky dans son « Exposé au quatrième congrès Mendeleïev de chimie pure et appliquée »

« Hegel parle du passage de la quantité à la qualité. Nous allons l'expliquer par un exemple très simple. Supposons que nous chauffions de l'eau. Aussi longtemps que la température reste inférieure à 1 000, elle ne bout pas et ne se transforme pas en vapeur. Ses parcelles s'agitent de plus en plus rapidement, mais elles ne surgissent pas à sa surface à l'état de vapeur. Nous n'observons ici qu'un changement de quantité, les parcelles s'agitent de plus en plus rapidement, la température monte, mais l'eau reste de l'eau, avec toutes ses qualités. La quantité change sans cesse, mais la qualité reste la même. Mais lorsque nous avons amené l'eau à la température correspondant au point « d'ébullition », elle commence à bouillir tout à coup, comme si ses parcelles, qui tournaient avec une vitesse vertigineuse, avaient perdu la tête et sauté à la surface sous forme de billes de vapeur. L'eau cesse d'être eau : elle devient vapeur, gaz. C'est une matière nouvelle, ayant des qualités nouvelles. C'est ici que nous voyons deux particularités principales dans le processus de transformation. Premièrement, à un certain degré du mouvement, les transformations quantitatives provoquent les changements qualitatifs (ou, comme on dit brièvement : « la quantité se change en qualité ») ; deuxièmement, ce passage de la quantité à la qualité se fait par un bond, la continuité et la « gradualité » étant tout d'un coup troublées. L'eau ne se transforme pas constamment et avec une sage progression d'abord en une « petite » vapeur qui est devenue ensuite « grande ». Elle n'a pas bouilli jusqu'à un certain moment, mais elle s'est mise à le faire aussitôt qu'elle est arrivée à un certain « point ». Et c'est cela qui s'appelle un bond. La transformation de la quantité en qualité est une des lois essentielles du mouvement de la matière, qu'on peut suivre dans la nature et dans la société, littéralement pas à pas. Suspendez un poids à une ficelle et ajoutez-y peu à peu un poids supplémentaire par petites quantités. Jusqu'à une certaine limite, la ficelle « tient », mais aussitôt que vous aurez dépassé une certaine limite, elle casse instantanément (« par bond »). Condensez la vapeur dans une chaudière. Jusqu'à un certain moment, tout ira bien ; seule, l'aiguille du manomètre (instrument qui indique la pression Je la vapeur) marquera un changement quantitatif de la pression exercée par la vapeur sur les parois de la chaudière. Mais aussitôt que l'aiguille aura dépassé une certaine limite, la chaudière éclatera. La pression de la vapeur aura été un tout petit peu plus grande que la résistance des parois. Jusqu'à ce moment, les changements quantitatifs n'ont pas amené un « bond », un changement qualitatif, mais arrivée à un certain point, la chaudière a éclaté. Plusieurs hommes n'arrivent pas à soulever une pierre, un homme de plus se joint à eux, ils ne la soulèvent pas encore, une faible femme survient et tous ensemble soulèvent la pierre. On a eu besoin ici d'un tout petit supplément de force, et avec lui, on a pu soulever la pierre. Prenons encore un exemple dans le domaine des sentiments humains. Il existe un conte de Léon Tolstoï intitulé Trois pains et une brioche, dont voici le sujet : un homme avait faim et n'arrivait pas à se rassasier ; il mange un pain et a encore faim ; il en mange un autre et a toujours faim ; de même après le troisième ; mais lorsqu'il a mangé la brioche, il sent tout à coup qu'il n'a plus faim. Il se met alors à s'injurier pour ne pas avoir mangé d'abord la brioche : je n'aurais pas eu besoin, dit-il, de manger les trois pains. Cependant, il est clair que cet homme se trompe. Ici aussi, le changement qualitatif, le passage du sentiment de la faim à celui de la satiété, se produit plus ou moins par « bond » (après la brioche). Mais ce changement qualitatif a été, préparé par un changement quantitatif : s'il n'avait pas mangé les pains, la brioche ne l'aurait pas rassasié. »

Boukharine dans « La théorie du matérialisme historique »

« Les fameuses lois de la dialectique reformulées par Engels à partir de la philosophie de Hegel, font explicitement référence à cette notion de ponctuation. Elles parlent par exemple de ‘' la transformation de la quantité en qualité ‘' La formule laisse entendre que le changement se produit par grands sauts suivant une lente accumulation de tensions auquel un système résiste jusqu'au moment où il atteint le point de rupture. (...) Le modèle ponctué peut refléter les rythmes du changement biologique (...) ne serait-ce qu'à cause du nombre et de l'importance des résistances au changement dans les systèmes complexes à l'état stable. (...) « L'histoire de n'importe quelle région de la terre est comme la vie d'un soldat. Elle consiste en de longues périodes d'ennui entrecoupées de courtes périodes d'effroi. »

Stephen Jay Gould dans « Le pouce du panda »

« La pensée dialectique devrait être prise plus au sérieux par les occidentaux, et non être écartée sous prétexte que certaines nations de l'autre partie du monde en ont adopté une version figée pour asseoir leur dogme… Les questions que la dialectique soulève sont, sous une autre forme, les questions de l'opposition entre réductionnisme et holisme qui sont à présent si brûlante dans tous les domaines de la biologie (où les explications réductionnistes ont atteint leurs limites et où, pour progresser, il faudrait de nouvelles approches pour traiter les données existantes, au lieu d'accumuler encore d'avantage de données)… Lorsqu'elle se présente comme les lignes directrices d'une philosophie du changement, et non comme des préceptes dogmatiques que l'on décrète vrais, les trois lois classiques de la dialectique illustrent une vision holistique dans laquelle le changement est une interaction entre les composantes de systèmes complets, et où les composantes elles-mêmes n'existent pas a priori, mais sont à la fois les produits du système et des données que l'on fait entrer dans le système. Ainsi, la loi des "contraires qui s'interpénètrent" témoigne de l'interdépendance absolue des composantes ; la "transformation de la quantité en qualité" défend une vision systématique du changement, qui traduit les entrées de données incrémentielles en changement d'état ; et "la négation de la négation" décrit la direction donnée à l'histoire, car des systèmes complexes ne peuvent retourner exactement à leurs états antérieurs. »

Stephen Jay Gould dans « Un hérisson dans la tempête »

« Qu'entre qualité et quantité il y ait passage conceptuel susceptible de reproduire des passages réels est chose si peu hypothétique qu'existe une discipline scientifique dont c'est tout l'objet, la physique des transitions de phase (…) Peut-on expliquer les discontinuités qui s'observent à l'échelle macroscopique par exemple dans la vaporisation d'un liquide à partir de sa structure microscopique ? Se produirait-il une « modification brutale » à la température de transition « dans les interactions entre atomes », dont le changement de phase serait le « reflet » ? La question, indique Roger Balian dans « Le temps macroscopique » dans « Le temps et sa flèche », a été définitivement tranchée : « Rien à l'échelle atomique ne distingue l'eau de sa vapeur ou de la glace ; leurs transformations mutuelles ne traduisent qu'un changement d'organisation de l'édifice global, contrôlé seulement par deux paramètres macroscopiques, la température et la pression. » (…) Le qualitativement nouveau vient à jour à partir de lui-même. »

Lucien Sève dans « Nature, science, dialectique : un chantier à rouvrir »

« Avec chaque niveau d'organisation, apparaissent des nouveautés, tant de propriétés que de logiques. (…) Une dialectique fait s'interpénétrer les contraires et s'engendrer la qualité et la quantité. »

François Jacob dans « La logique du vivant »

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« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

Robert Paris — 2013-10-11T06:56:48Z

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

Il est courant de considérer cet adage comme le nec plus ultra des sciences physiques, chimiques, biologiques et pourtant….

Pourtant il convient d'examiner ce que l'on entend par là….

Cela semble signifier que l'énergie est toujours inchangée et ne fait que changer de forme, que la matière est elle-même fondamentalement inchangée, préexiste à tout changement, se retrouve à la fin de toute transformation.

Il convient de dire qu'il était possible de croire cela à l'époque de Lavoisier qui retrouvait dans la décomposition de l'eau l'hydrogène et l'oxygène qui, en se recomposant, redonnent de l'eau. Mais la physique contemporaine et la philosophie qui en découle ne peuvent admettre de tels principes pour base et c'est que nous voulons souligner dans cet article.

La philosophie du « rien ne se perd, rien ne se crée… » suppose d'abord une matière qui n'est jamais créée, qui n'est jamais détruite, qui ne change que de forme. L'étude physique de la matière ne présente rien de tel. La matière peut parfaitement se détruire et se transformer en lumière. On est alors amené, si on veut conserver l'adage « rien ne se perd » de considérer que ce qui se conserve est l'ensemble matière/lumière. Ensuite, on va devoir considérer que l'ensemble qui se conserve est l'ensemble matière/lumière/énergie car de la matière/lumière peut se transformer en énergie et inversement. Et ce n'est pas fini : il faut finalement considérer aussi les différents niveaux d'organisation du vide.

Finalement, il faut l'univers entier, avec ses différents niveaux d'organisation, pour prétendre qu'il se conserve.

Et même… Finalement ce n'est pas possible pour différentes raisons. Tout d'abord, un univers qui ne fait que changer de forme suppose la possibilité de suivre des formes successives, donc une linéarité et une continuité du temps et des transformations dans le temps. Il n'existe rien de tel. Dans le vide, des formes nouvelles apparaissent avant que les anciennes disparaissent parce que le temps s'écoule dans les deux sens !!!!

Donc, pour conserver l'adage, il faudrait admettre que des nouveautés peuvent apparaitre et d'anciennes structures peuvent disparaitre, à condition de ne pas mettre trop de temps pour compenser….

Il faudrait donc dire que tout finit par se compenser…

Mais surtout on constate que l'idée fausse contenue dans l'adage est celle d'un ordre préexistant et qui, au travers des changements de pure forme, ne change fondamentalement pas. Cela est faux. Des ordres entièrement nouveaux apparaissent et disparaissent.

L'idée d'émergence d'ordre est complètement opposée à celle du « rien ne se perd… ».

L'idée de la rupture de symétrie n'est pas non plus dérivée de cette conception. Dans une rupture de symétrie, un nouvel ordre émerge qui n'était absolument pas préexistant.
Les lois de la physique qui vont à l'encontre du précepte « rien ne se perd… » sont multiples : apparition et disparition de particules dans le vide quantique, décomposition nucléaire de la matière atomique, désintégration de deux particules se heurtant à grande vitesse, apparition d'ordre dans un système loin de l'équilibre, sauts quantiques, transitions de phase, etc…

Transformer sans rien perdre et sans rien créer était un idéal d'une certaine étape de la conception scientifique cherchant à sortir de la métaphysique. Ce n'est plus une vision adaptée à nos connaissances scientifiques.

De multiples domaines des sciences démontrent que cette prétendue continuité au travers des transformations n'était qu'une illusion.

La transformation des états de la matière est discontinue. Elle est rupture. Elle est destruction puis reconstruction, annihilation puis création.

Cela n'apporte pas de l'eau au moulin d'un quelconque créationnisme divin puisqu'au contraire cela donne comme base de la création le mode de fonctionnement automatique de la matière sans la moindre nécessité de pilote pour commander cette transformation et sans aucun caractère immatériel ou magique de cette émergence (pour employer un terme plus juste que création).

Cependant ces constructions d'ordre ne sont pas des simples changements de forme, des transformations. Ce sont bien des passages d'un monde dans un autre complètement différent. Le monde de l'étoile n'obéit pas aux mêmes lois que la matière qui nous entoure. Le monde du vide quantique non plus.

Or l'histoire du cosmos nous démontre que les étoiles naissent et meurent.

Il nous démontre que de multiples autres niveaux de l'ordre apparaissent et disparaissent et, avec eux, apparaissent et disparaissent des lois nouvelles, des paramètres, des interactions qui n'existaient pas, même en germe, dans l'univers précédent. Les particules, les atomes, les molécules, la lumière circulant librement n'ont pas plus toujours existé que les étoiles et les galaxies.

Le « rien ne se perd, rien ne se crée » décrit un monde beaucoup plus inchangé que celui qui est devant nous.

Même l'expression « tout se transforme » ne décrit pas exactement le processus. Car, partout à tous les niveaux, nous trouvons des blocages naturels au changement, qui amènent ceux-ci à être bloqués jusqu'à un seuil où le changement a lieu brutalement…

Rien ne change jusqu'à… une révolution, une transition, une rupture, un choc, un saut qualitatif, un tremblement de terre, un saut d'espèce, etc…

Donc tout n'est pas en train de se transformer aisément, en permanence. Le plus souvent, le changement potentiel est bloqué par cette résistance…

Ce qui caractérise le changement est le saut. Dans des transformations irréversibles, le passé peut être définitivement perdu. Donc le « rien ne se perd » n'a pas forcément cours. Et de la nouveauté qualitative peut apparaître donc le « rien ne se crée » peut être complètement faux.

De même, on l'a vu, certaines structures se conservent malgré l'agitation externe donc le « tout se transforme » n'est pas nécessairement exact.

Au lieu d'un monde sans contradictions représenté par l'adage fameux, on trouve un monde possédant des contradictions internes : l'agitation est nécessaire pour que des structures apparaissent, le désordre est indispensable à l'apparition de l'ordre (structures auto-organisées loin de l'équilibre de Prigogine) ; la conservation de structure se produit alors qu'il y a sans cesse modification des éléments de la structure. Il y a donc un mélange de conservation et de transformation.

Il y a bien quelque chose de créé qui n'existait pas dans les éléments : une structure qui émerge alors que les éléments ne se sont pas spécialement transformés en participant à cette structure. Donc l'adage ne décrit pas ce type de situation.

Est-ce qu'au sein d'un atome, « rien ne se perd, rien ne se crée » ? Non ! Au sein d'une étoile ? Non ! Au sein d'une ville ? Non ! Au sein d'un Etat ? Non !

La structure ne se transforme pas vraiment, elle se conserve globalement pour l'essentiel. Ses éléments ne se conservent pas. Ils changent sans que la structure elle-même change.

Cette situation n'est donc pas décrite par le fameux « rien ne se crée… »

Dans la relation entre une structure et ses éléments, ce n'est pas valide.

Dans toutes les relations avec un saut hiérarchique, elle s'avère fausse.

La relation entre l'électron et l'atome est dans ce cas, de même que la relation entre l'atome et la molécule, entre la cellule vivante et l'ADN, entre un individu et une classe sociale, etc…

Dans toutes ces relations, on perd sans arrêt des éléments et ils sont reconstitués de manière que la structure globale se conserve. « Tout se transforme » n'est nullement la description du système. Il faudrait plutôt dire « tout se transforme pour que rien ne change globalement » ce qui est très différent….

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Matière et Révolution

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Qu'est-ce que la théorie de la complexité

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TEXTES EN FAVEUR DE LA THEORIE DE LA COMPLEXITE :

« A la recherche du complexe », Grégoire Nicolis et Ilya Prigogine :

« Le quark et le jaguar », Murray Gell-Mann :

Henri Atlan dans « La fin du tout-génétique » :

Ilya Prigogine et Isabelle Stengers dans « La nouvelle alliance » :

Ilya Prigogine dans « Temps à devenir » :

Edgar Morin, « Le paradigme perdu » :

Joël de Rosnay, « Le carrefour du futur » :

Edgar Morin, « Éduquer pour l'ère planétaire » :

Théorie de l'auto-organisation critique - Damienne Provitolo :

« Auto-organisation et émergence dans les sciences de la vie », Bernard Feltz, Marc Crommelinck et Philippe Goujon :

Per Bak, « Quand la nature s'organise » :

Ilya Prigogine dans « Temps à devenir » :

« La Fin des Certitudes », Ilya Prigogine :

CONTRE LA THEORIE DE LA COMPLEXITE

« La vie est belle » (1989), Stephen Jay Gould :

Entretiens de Stephen Jay Gould avec Jean-Claude Oliva - 1er octobre 1997 :

« Cette vision de la vie » de Stephen Jay Gould :

Stephen Jay Gould écrit ainsi dans « Le renard et le hérisson » :

Agnès Lenoire, Science&Vie de décembre 2005 :

Encore et à nouveau sur l'émergence

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« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. »

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Max Planck
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