Le Renouvellement de l'observation dans les sciences

Yves Michaud

Description

À quoi servent vraiment les satellites ? Comment connaît-on l’activité cérébrale ? Qu’est-ce qu’un VLT ? Quelles sont les dernières avancées en astronomie ? Quels progrès le séquençage du génome humain laisse-t-il espérer ? Dans ce volume inédit de l’Université de tous les savoirs, les plus grands spécialistes nous éclairent sur l’évolution des techniques d’observation scientifique les plus actuelles, que ce soit en médecine, en astrophysique, en climatologie ou encore en histoire de l’art. Contributions de Daniel Arasse, Pierre Bahurel, Geneviève Berger, Michel Boynard, André Brahic, Claude Cohen-Tannoudji, Vincent Courtillot, Jacques Demongeot, Alvaro De Rujula, Daniel Egret, Jean-Louis Fellous, Gilles Gaston Granger, Jean Klein, Pierre Léna, Bernard Mazoyer, Catherine Méring, Jean-Maurice Monnoyer, Jean-Loup Puget, Jean-Loup Risler, Daniel Rouan.

Sujets

• Science
• Université de tous les savoirs
• Scientific Instruments

Informations

• Publié par: Odile Jacob
• Date de parution: 01 avril 2006
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782738169846
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

L’équipe de l’Université de tous les savoirs est composée de : Yves Michaud (conception et réalisation), Gabriel Leroux (adjoint a la conception et a la réalisation), Mathilde Dessane (administrateur), Céline Zoubeidi (responsable de la communication), Daniel Malingre est le président de l’association UTLS-la suite.
Que soient ici remerciés l’université Paris-V-René-Descartes qui accueille l’Université de tous les savoirs-la suite et les partenaires qui participent au rayonnement et a la pérennité de l’UTLS : le ministère de l’Éducation nationale et de la Recherche, Generali Assurances, France Culture, Le Monde interactif , les éditions Odile Jacob, Planète future.
© O DILE J ACOB , octobre 2003 15, RUE S OUFFLOT , 75005 P ARIS
www.odilejacob.fr
ISBN 978-2-7381-6984-6
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Ce document numérique a été réalisé par Nord Compo .
Introduction

Un des enseignements marquants de l’ensemble de toutes les conférences consacrées en l’année 2000 par l’Université de tous les savoirs aux sciences de l’Univers, de la matière et de la vie fut l’importance des apports d’une observation renouvelée. À l’évidence, la notion d’observation demandait d’être réexaminée. C’est pourquoi, quand il s’est agi de prolonger l’entreprise, le thème des renouvellements de l’observation dans les sciences s’est imposé de lui-même.
À bien des égards, les cadres conceptuels et théoriques des sciences de l’Univers et de la matière sont pour l’essentiel établis depuis les années 1930, lorsque la théorie quantique vint s’ajouter à celle de la relativité sans pour autant cadrer avec elle. Pour ce qui est des sciences de la vie, le cadre théorique général, même s’il est plus récent, remonte aux années 1950-1960. Si l’on s’attache donc uniquement aux théories et aux concepts, les sciences contemporaines ne feraient qu’enrichir et approfondir des cadres établis. Or on a le sentiment d’avoir affaire à tout autre chose qu’un simple enrichissement empirique dans la mesure où la nature de l’observation et des données empiriques est elle-même complètement changée. En plusieurs sens.
D’abord, les capacités techniques d’observation ont considérablement augmenté avec, d’une part, l’exploration spatiale dans le domaine macroscopique et, d’autre part, les progrès de l’observation microscopique et maintenant nanoscopique. Les télescopes sur orbite, les sondes spatiales, les satellites d’observation combinés avec les très grands équipements radio-astronomiques ont ouvert des perspectives nouvelles à la cosmologie, à l’astronomie, à l’astrophysique, mais aussi aux sciences du Globe et à la géographie. Dans le domaine de l’infiniment petit, de même, les observations ont progressé avec le microscope électronique puis les techniques opérant au niveau atomique.
Ces capacités techniques sont indissociables de capacités de calcul nouvelles qui interviennent dans le guidage de l’observation, l’assistance aux véhicules d’observation et le réglage des instruments, ainsi que dans le traitement des données recueillies. C’est l’assistance des ordinateurs qui permet à la fois la manipulation des appareils et l’interprétation des données depuis leur traitement jusqu’au stade de leur visualisation.
Il en résulte des données observationnelles non seulement nouvelles au sens de non encore vues (voir « plus loin » ou « plus petit »), mais inédites dans leur nature même : les objets représentés sont des images construites, des sortes de « quasi-images ». Une carte du ciel n’est pas l’image du ciel pour un œil, même divin, c’est une reconstruction radio-astronomique du ciel à partir de l’interprétation computérisée des différentes sortes de rayonnements décelés.
Dans le domaine de l’observation de la vie, des représentations nouvelles du même type sont disponibles, comme lorsque l’on représente des chaînes de protéines ou l’organisation d’une séquence du génome, mais il s’ajoute un élément nouveau et important : le développement de techniques non invasives qui permettent de voir le vivant vivre, les organes fonctionner, des fonctions physiologiques et même des opérations mentales s’accomplir. Les résultats de tous ces renouvellements sont multiples.
D’une part, il s’est produit un formidable élargissement et approfondissement de la connaissance, notamment dans le domaine des sciences de l’Univers et de la cosmologie – avec ce contrecoup en apparence seulement paradoxal que nous voyons en comparaison mieux l’étendue tout aussi considérable de notre ignorance : plus et mieux nous mesurons l’Univers, plus et mieux nous mesurons ce que nous n’en savons pas.
D’autre part, non seulement apparaissent de nouveaux objets au sens des nouvelles représentations dont il a été question, mais les « anciens » objets s’en trouvent redéfinis. L’observation astronomique du système solaire, par exemple, nous met en présence non plus d’un système idéal de mécanique céleste mais d’objets physiques déformés, érodés, bosselés, irréguliers. Si la Terre est une planète, les planètes sont elles-mêmes des terres. De l’astronomie à la géologie la continuité se rétablit. On a ainsi affaire à la « concrétisation » d’un certain nombre d’objets physiques qui étaient jusqu’alors des objets idéaux. S’il est une philosophie des sciences qui s’en retrouve battue et brèche et dévaluée, c’est celle d’Auguste Comte, avec sa hiérarchie des sciences en fonction des degrés d’abstraction.
Enfin, le vivant fait l’objet de modes de visualisation non invasifs qui n’en sont qu’à leurs débuts. Les temps de l’anatomie sont dépassés et l’imagerie vivante se développe de concert avec les techniques d’intervention sur le vivant.
Toutes ces caractéristiques justifient pleinement l’expression de « renouvellement de l’observation dans les sciences », mais elles posent aussi la question du régime du savoir aujourd’hui.
Il est probable que la distinction du théorique et de l’observationnel s’en voit remise en cause dès lors que l’observationnel est lui-même un produit conjoint de la technique et de la théorie. Ceci conduit à reconnaître une nouvelle figure de l’empirique, à la fois théorique et technique. Avec cependant un double risque : celui d’occulter la nature technoscientifique de la science contemporaine et celui de générer un imaginaire et même une rêverie de l’observation là où il y a en fait construction de cette observation. Si les scientifiques savent assez bien à quelles sortes d’images ils ont affaire, le piège des images demeure entier pour les regards naïfs.
C’est pourquoi nous avons aussi fait appel à l’historien de l’art et au philosophe pour nous éclairer réflexivement sur ce que c’est que voir et sur les illusions perceptives.
Yves Michaud
Manipulation et visualisation des ondes de matière *1

par Claude Cohen-Tannoudji

Les recherches sur les ondes de matière, leur visualisation et leur manipulation, et les résultats très actuels dans ce domaine permettent de voir émerger ce que l’on peut appeler un « nouvel état de la matière ».
Il s’agira d’abord de définir ce qu’est une onde de matière et, pour cela, il faudra parler de la dualité entre corpuscule et onde qui associe à tout objet physique à la fois des corpuscules et une onde.
Une onde de matière peut être définie comme une situation où un nombre macroscopique d’atomes (quelques millions, quelques centaines de milliers) se trouvent tous décrits par la même fonction d’onde.
Il s’agira aussi de comprendre comment on peut réaliser de telles ondes et comment on peut les visualiser. Pour cela, on rappellera quelques résultats sur le refroidissement laser des atomes et sur la condensation Bose-Einstein.
Enfin, se posent plusieurs questions. Pourquoi étudier de tels objets ? Que nous apprennent-ils de nouveau ? À quoi peuvent-ils servir ? Quelles motivations sont à la base de ces études ?

Pour en savoir plus
L’intégralité de la conférence est disponible en vidéo sur les sites Internet :
http://www.tous-les-savoirs.com
http://www.canal-u.education.fr
et en audio sur :
http://www.lemonde/utls
Le site Internet de Claude Cohen-Tannoudji :
http://www.lkb.ens.fr/~cct/

*1 . Texte de la 367 e  conférence de l’Université de tous les savoirs donnée le 5 juillet 2001.
Les microscopies électroniques : observer et manipuler. La matière « atome par atome » *1

par Jean Klein

Au cours des siècles, l’homme a toujours cherché à sonder la matière à des échelles de plus en plus fines pour « voir les atomes » dont est constituée toute matière, mais aussi afin de pouvoir manipuler les atomes pour construire des molécules ou encore réaliser des dispositifs artificiels maîtrisés, pour la « nanophysique » du futur. Ce qui aurait semblé impensable il y a quelques années est devenu aujourd’hui imaginable avec la sophistication des microscopes électroniques, véritables nano-laboratoires, ou le développement rapide des microscopies en champ proche, dont le microscope à effet tunnel inventé en 1982 a été le père fondateur d’une famille de microscopes qui ne cesse de s’accroître.
Reprenons l’histoire à ses débuts. Pour observer la matière, on disposait de dispositifs optiques. On faisait une image d’un objet éclairé par des ondes lumineuses de longueurs d’onde entre 400 et 800 nm. Précisons tout de suite que notre échelle dans cet article est « le nanomètre », nm, c’est-à-dire le milliardième de mètre. Un atome