Un bilan des sciences expérimentales au XXème siècle – par M RIO André

Un bilan des sciences expérimentales au XXème siècle.

par M RIO André
par M RIO André

L’héritage des siècles précédents.

Comment le XIXème siècle finissant voyait le siècle à venir.

Le XXème siècle. Première partie (1900-1939).

La cassure de la guerre 1939-1945.

La seconde moitié du XXème siècle.

Le bilan des idées.

Qu’en sera-t-il du XXIème siècle?

 

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Les connaissances se sont considérablement enrichies au cours du siècle qui s’achève. Les siècles précédents, le XIXème en particulier, avaient préparé la voie, et le XXème a poursuivi , en perfectionnant les instruments et les techniques, en développant les savoirs déjà acquis, mais il a surtout vu apparaître des idées et des faits complètement imprévus qui ont bouleversé les opinions sur le monde physique et sur la vie.
Comment ces changements sont ils perçus et compris par les scientifiques eux mêmes et par tous ceux, plus ou moins cultivés, dont les préoccupations scientifiques ne sont pas le métier?

L’héritage des siècles précédents.

On peut situer l’origine de la méthode expérimentale au début du XVIIème siècle avec Kepler et Galilée. Elle s’est peu à peu précisée au cours du XVIIIème qui a commencé à se débarrasser des mythes et des dogmes pour ne retenir que les faits observables, mais c’est au XIXème que la pratique des sciences est devenue une profession, avec une exigence de rigueur qu’on ne trouvait pas toujours précédemment.
L’astronomie, pratiquée depuis des millénaires, a consacré la mécanique de Newton avec la découverte de Neptune, calculée par Le Verrier avant d’être observée à l’endroit prévu. Limitée longtemps à l’observation et à la prévision du mouvement des astres, elle a commencé à s’intéresser à leur nature, ce qu’Auguste Comte avait présomptueusement jugé impossible; l’analyse de la lumière émise par le soleil et les étoiles a montré qu’ils sont composés des mêmes éléments que la Terre.
Cependant, à la fin du XIXème siècle, on ignorait toujours la source d’énergie des étoiles, ainsi que leur âge. On avait reconnu que la Voie Lactée était un immense ensemble d’étoiles dont le soleil faisait partie, mais on n’imaginait rien au delà, et on considérait l’Univers comme immuable et éternel. Dans le système solaire, on connaissait la plupart des planètes et quelques uns de leurs satellites, mais on ne savait à peu près rien de leur nature et de celle des comètes, et on avait découvert avec surprise que des météorites pouvaient tomber du ciel.
La Terre elle même n’était connue que superficiellement. La géologie consistait principalement à reconnaître et à classer les différentes roches qui la constituent et à dresser des cartes de leur répartition, mais les phénomènes d’origine interne: séismes, volcanisme, formation des reliefs, origine des plissements, étaient mal compris, et on ne disposait pas de méthodes de datation absolues.
La plupart des physiciens de leur côté pensaient que leur science était pratiquement achevée: mécanique, thermodynamique, acoustique, optique, électricité et magnétisme, tout s’interprétait mathématiquement de façon très satisfaisante. Maxwell avait même réussi à unifier l’optique, l’électricité et le magnétisme en une synthèse cohérente confirmée par les résultats de Hertz qui découvrait les ondes radio, conséquence de la théorie électromagnétique du rayonnement. Les rayons X, découverts en 1895, rentraient également dans ce cadre.
Seuls quelques faits isolés restaient inexpliqués: le rayonnement du corps noir, le spectre discontinu de la lumière émise par les éléments, l’effet photoélectrique, la radioactivité, le résultat négatif de l’expérience de Michelson. Ils semblaient devoir être compris sous peu, et ils l’ont été en effet, mais au prix d’un bouleversement et d’un renouvellement complet de la physique.
La chimie aussi a beaucoup progressé au cours du XIXème siècle. A la fin du XVIIIème, Lavoisier avait transformé une pratique empirique en une science cohérente: la variété illimitée des substances matérielles est constituée par combinaison d’un nombre limité d’éléments indestructibles: hydrogène, carbone, azote, oxygène, soufre, métaux…Les 4 éléments des philosophes ne sont pas des éléments, mais des mélanges ou des combinaisons. La chimie minérale concerne les combinaisons de ces éléments.
On l’a distinguée au départ de la chimie organique, celle de la matière vivante, composée des mêmes éléments, mais on s’est rendu compte assez tôt qu’elle diffère en fait non par son origine biologique, mais par les propriétés du carbone qui permet d’obtenir une variété illimitée de combinaisons impossibles avec les autres éléments.
Dès le début du siècle, on avait envisagé que les éléments pouvaient être constitués d’atomes, particules insécables, indestructibles, capables de se lier les uns aux autres, car les combinaisons se font selon des proportions définies. Au cours du siècle, on avait analysé de nombreuses substances d’origine biologique, et on en avait synthétisé aussi qu’on ne trouve pas dans la nature, mais l’idée d’atomes était farouchement combattue par des physiciens et des chimistes illustres comme Berthelot, qui les considéraient comme des élucubrations métaphysiques non scientifiques.
Cependant, d’autres chimistes comme Kekulé, Lebel, Vant Hoff, commençaient à imaginer que les combinaisons d’atomes, les molécules, constituaient des structures géométriques précises . Seules manquaient encore des méthodes d’investigation indiscutables. Mendéléiev de son côté proposait sa classification périodique des éléments basée sur le fait qu’on peut les grouper en familles dont les propriétés sont proches, et dont les bases théoriques devaient apparaître plus tard.
Les sciences de la vie ne se limitaient plus à la description et à la classification des espèces. Pasteur avait montré le rôle des microorganismes dans les fermentations et les maladies, et la physiologie avec Claude Bernard, expliquait le fonctionnement des différents organes des pluricellulaires, mais les mécanismes de la cellule vivante restaient totalement inconnus.
La génétique, esquissée par Mendel puis par de Vries, interprétait la transmission de certains caractères de génération en génération et admettait l’existence de gènes sans en connaître la nature. L’évolution des espèces, esquissée par Lamarck et précisée par Darwin permettait de concevoir une filiation de tous les êtres vivants depuis les plus primitifs jusqu’aux espèces actuelles les plus évolués. Elle s’appuyait à la fois sur la comparaison des espèces présentes et sur leur confrontation avec les fossiles de la paléontologie.
Si la sélection naturelle expliquait le tri entre des espèces plus ou moins bien adaptées à leur milieu, et ne pouvait plus considérer l’Homme comme une création à part, elle ne donnait pas la cause des mutations aléatoires qui font passer d’une espèce à l’autre. Pasteur avait démontré, non sans peine, qu’il n’existait pas de générations spontanées, et l’origine de la vie restait inexplicable.
Toutes les connaissances acquises au XIXème siècle et encore souvent mal consolidées n’allaient pas sans contestations et sans l’opposition farouche des partisans des croyances traditionnelles: l’existence des atomes et surtout l’origine animale de l’Homme étaient jugées scandaleuses. D’autres croyances anciennes comme l’astrologie étaient au contraire complètement discréditées, et les progrès de la physique dans son ensemble ne provoquaient pas de rejet mais n’étaient pas toujours bien compris: par abus de langage, on parlait de magnétisme animal, notion équivoque sans base expérimentale mais encore en usage, qui n’a rien à voir avec le magnétisme des physiciens, ni avec la sensibilité de certains animaux au champ magnétisme terrestre.

Comment le XIXème siècle finissant voyait le siècle à venir.

Le bilan des connaissances acquises, considérable, était vu avec beaucoup d’optimisme. La confiance dans les sciences , la foi dans le progrès, pouvaient même être excessifs avec les délires du scientisme présenté comme la religion de l’avenir. On prévoyait évidemment que le progrès allait se poursuivre: progrès des connaissances, des techniques et des applications. L’oeuvre de Jules Verne montre ce qu’on en attendait: exploration des pôles, du centre de la Terre, des continents encore mal connus, véhicules mécaniques, sous-marins, machines volantes, voyage dans la Lune, applications de l’électricité. Les sciences de la vie avaient beaucoup moins excité l’imagination de l’auteur, qui a pourtant consacré des pages à la description d’espèces marines. S’il a cru pressentir, à tort, l’homme invisible, il n’a pas prévu que le vivant pourrait être l’objet de manipulations génétiques.
En conclusion, le XIXème siècle finissant n’a prévu que l’extrapolation des connaissances du moment et ne pouvait imaginer les bouleversements pourtant déjà amorcés. . Siècle de paix relative en Europe après les guerres de Napoléon, et malgré celle, brève de 1970, et l’exacerbation des nationalismes, les pays avancés avaient bonne conscience après l’abolition de l’esclavage et considéraient le colonialisme comme une oeuvre charitable apportant aux peuples sauvages les bienfaits de la civilisation et du progrès.

 

Le XXème siècle; première partie (1900-1939).

Les premiers bouleversements ont concerné la physique. Dans les dernières années du XIXème siècle, Michelson avait tenté de mettre en évidence le mouvement de la Terre autour du Soleil en comparant la vitesse de la lumière dans le sens de son déplacement et dans la direction perpendiculaire. Si la vitesse de la Terre s’était ajoutée à celle de la lumière, une différence serait apparue entre les deux, mais il n’en fût rien, et il fallut en conclure que, contrairement à celle des objets matériels, la vitesse de la lumière est indépendante de celles de la source et de l’observateur. Ce résultat était contraire à la mécanique de Newton, mais implicitement contenu dans la théorie électromagnétique de Maxwell. Lorentz et Poincaré en avaient approché l’interprétation, mais c’est Einstein qui en a tiré toutes les conséquences dans la théorie de la Relativité restreinte: le temps et l’espace apparaissent différents pour des observateurs qui se déplacent à vitesse constante les uns par rapport aux autres, et la masse aussi est une forme d’énergie (E = m C2 ). La Relativité générale étend la théorie aux mouvements accélérés et à la gravité: les masses déforment l’espace et courbent les rayons lumineux.
Une série d’autres faits allait donner naissance à la physique quantique, et d’abord le rayonnement dit du corps noir: tout objet, incandescent ou non, émet un spectre continu de rayonnement électromagnétique dépendant de sa température. S’il est suffisamment chaud, il émet de la lumière visible; au dessous il émet de l’infrarouge, mais la physique classique ne pouvait expliquer la répartition des longueurs d’onde émises. Planck dût admettre pour l’interpréter que les échanges entre la matière et le rayonnement se font par quantités discontinues, des paquets d’énergie, les quanta. Une confirmation plus frappante concerne l’émission et l’absorption de la lumière par les atomes: chaque élément émet une série de raies discontinues de longueurs d’ondes spécifiques, et non un spectre continu. L’explication en a été donnée par Bohr: les électrons d’un atome ne peuvent se trouver qu’à des niveaux d’énergie discontinus caractéristiques de l’élément. Si l’électron reçoit une quantité convenable d’énergie, il saute à un niveau supérieur. Il restitue ensuite cette énergie en émettant un photon d’énergie correspondant à la différence des deux niveaux.
Einstein a interprété également l’effet photoélectrique: certains métaux émettent des électrons lorsqu’ils absorbent de la lumière, mais il existe un seuil au dessous duquel rien n’est émis, quelle que soit l’intensité de la lumière: les photons de lumière doivent avoir une énergie minimale suffisante, donc une longueur d’onde suffisamment petite, pour arracher un électron au métal. :
E = h.v
ou E est l’énergie, h la constante de Planck et v la fréquence de la lumière, c’est à dire le nombre d’oscillations par seconde.
Les développements de la physique quantique ont expliqué le comportement intime de la matière et des rayonnements, mais aussi bouleversé les idées traditionnelles. Ils ont interprété la structure et les propriétés des atomes, formés d’un nuage d’électrons autour d’un noyau beaucoup plus petit mais très dense constitué lui même de protons et de neutrons, mais toutes ces particules ne peuvent être considérés comme de petites billes solides. Ainsi que les photons, elles se comportent comme des ondes non localisées quand elles se déplacent, mais comme des paquets d’énergie localisés quand elles interagissent.
La lumière visible elle même ne représente qu’une zone étroite du spectre électromagnétique, allant des ultraviolets aux rayons X et y vers les petites longueurs d’onde, et de l’infrarouge aux ondes radio vers les grandes longueurs d’onde.
La radioactivité, découverte par Becquerel en 1897, étudiée par les Curie, est due à l’instabilité de certains noyaux atomiques comme l’uranium ou le radium, qui se manifeste par l’expulsion de particules et de rayonnement. En 1939, on a commencé à entrevoir la possibilité de provoquer une décomposition explosive de ces noyaux, libérant une énergie énorme, très supérieure à celle des explosifs chimiques.
La chimie a profité des progrès de la physique. Dès le début du siècle, celle-ci a, par diverses méthodes indépendantes, mis en évidence l’existence des atomes par la détermination du nombre d’Avogadro: combien y a-t-il d’atomes dans un gramme d’hydrogène? Toutes les mesures convergent vers la même valeur:

N = 6,02 . 10 puissance23

La notion d’atome devient la clef de la chimie, et la classification de Mendéléiev s’explique par leur structure électronique, liée elle même à la constitution des noyaux, et les atomes s’associent en molécules ou en cristaux selon des structures géométriques définies. Les réactions chimiques consistent à casser ou créer des liaisons entre eux. Ces structures et ces réactions rendent compte des propriétés de toutes les substances, naturelles ou synthétiques.
Si les atomes et les molécules sont électriquement neutres, il peut se faire des cassures donnant des fragments positifs ou négatifs, les ions, dont les propriétés sont complètement différentes. Ainsi, le sel ordinaire ou chlorure de sodium dissous dans l’eau est constitué d’ions chlore négatifs et d’ions sodium positifs qui cohabitent paisiblement, alors que le chlore et le sodium sont des éléments très réactifs qui agissent très violemment l’un sur l’autre.
Un peu plus tard, Staudinger a montré qu’il peut exister des molécules géantes formées de centaines de milliers d’atomes, les polymères, comme la cellulose , les protéines et les polymères, constituants des matières plastiques, des fibres textiles et des élastomères synthétiques actuels.
En astronomie, la découverte essentielle est due à Hubble qui montre qu’au delà de notre galaxie, la Voie Lactée, existent des milliards d’autres galaxies, et que l’ensemble de l’univers n’est pas immuable mais en expansion, toutes les galaxies s’éloignant les unes des autres d’autant plus vite qu’elles sont plus éloignées.
La connaissance de la Terre s’approfondit: on découvre sa structure interne, son noyau, et Wegener imagine la dérive des continents sans en connaître encore le mécanisme, idée qui sera vivement combattue à l’époque par la plupart des géologues.
Le bilan scientifique du demi-siècle s’accompagne d’un développement important des techniques: la production et la distribution de l’électricité, d’abord utilisée surtout pour l’éclairage. Les transports sont révolutionnés par l’apparition des moteurs à combustion interne, les débuts de l’électrification des chemins de fer. L’aviation, les sous-marins, la navigation à vapeur s’imposent. Les télécommunications se développent: le téléphone, la radio, détrônent progressivement le télégraphe. La matière première principale de l’industrie et de l’énergie reste le charbon, mais le pétrole commence à prendre une place importante avec le développement de l’automobile.
L’attitude du public face aux sciences et aux techniques reste la confiance dans le progrès, bien que l’amélioration du confort reste limitée et les progrès de la médecine encore modestes après les travaux de Pasteur. Si l’ensemble du public s’intéresse au développement des techniques qui se mettent à sa portée, seule une petite minorité est consciente de l’importance des acquis des sciences fondamentales.

 

La cassure de la guerre de 1939-1945.

La guerre oblige à développer dans l’urgence des techniques d’applications militaires et ne favorise qu’indirectement le progrès des connaissances. sans fil. A la mélinite de la guerre de 1914-1918 succèdent le TNT et d’autres explosifs mieux adaptés. Les premiers avions à réaction apparaissent. Un textile nouveau, le Nylon, utilisé pour les parachutes est la première fibre synthétique créée par l’industrie. Pour les soins aux blessés, la pénicilline permet enfin que les combattants meurent moins de maladies que du fait des armes.
Enfin, la fission de l’uranium et du plutonium, tout juste découverte, et mise au point avec d’énormes moyens, aboutit à la bombe atomique qui voit la fin des hostilités.
La guerre terminée, les Etats-Unis, qui ont attiré une part importante de la compétence européenne, sont florissants. Leur industrie a fait un effort considérable et s’apprête à se reconvertir pour la paix, tandis que l’Europe est complètement ruinée.
Partout on se préoccupe de reconstruire, de retrouver la prospérité, et tous aspirent à un confort jusque là peu répandu. L’industrie rénovée va y parvenir: électroménager, sanitaire, chauffage, transports, matériaux nouveaux vont y contribuer, et l’agriculture va devoir se moderniser pour mettre fin à la pénurie.
Cette frénésie de croissance ne va pas sans un début de réticence envers les sciences: les moyens de destruction accrus font pressentir que les nouvelles techniques peuvent être plus dangereuses que profitables. Plus tard, les soucis de l’environnement vont aggraver cette tendance, mais une autre cause de désaffection se précise: les connaissances, les techniques deviennent de plus en plus touffues, plus compliquées, leur compréhension plus difficile malgré la généralisation d’un enseignement souvent trop scolaire et abstrait. Ce qu’on ne comprend pas inquiète.

La seconde moitié du XXème siècle.

Ces cinquante années ont apporté beaucoup plus de connaissances nouvelles et imprévues que tous les siècles qui les ont précédées, grâce à des chercheurs de plus en plus nombreux, des moyens de plus en plus importants et des techniques de plus en plus puissantes.
L’astronomie ne se contente plus d’observations en lumière visible: tout le spectre électromagnétique, des rayons X et  à l’infrarouge et aux ondes radio, toutes les particules venant de l’espace: électrons, rayons cosmiques, neutrinos, sont détectés, souvent grâce à des engins hors de l’atmosphère terrestre: satellites et sondes spatiales.
A terre, la lumière visible est captée par des télescopes de plus en plus puissants, de plus en plus nombreux. Des détecteurs de lumière extrêmement sensibles, des techniques de correction de la turbulence atmosphérique, et plus récemment des associations de télescopes couplés permettent d’améliorer considérablement les performances. La radioastronomie, à terre également, utilise des radiotélescopes de grandes dimensions.
Les résultats justifient ces énormes déploiements de moyens. L’univers est scruté jusqu’à ses extrêmes limites, soit plus de dix milliards d’années lumière. On découvre qu’il est peuplé de centaines de milliards de galaxies groupées en amas et en superamas séparés par d’immenses bulles vides. Il arrive que des galaxies fusionnent, se déforment. Certaines parmi les plus lointaines possèdent en leur centre un quasar, beaucoup plus lumineux à lui seul que toute une galaxie, et siège d’évènements cataclysmiques.
Les centaines de milliards d’étoiles qui constituent chaque galaxie ont des masses et des durées de vie très variables. Toutes ont pour source d’énergie principale la fusion de l’hydrogène en hélium. Les plus petites ont la durée de vie la plus longue, car elles ménagent leur combustible. Des étoiles moyennes comme le Soleil peuvent fonctionner environ dix milliards d’années, et finissent leur vie en géante rouge, puis en naine blanche. Les plus grosses ont une vie beaucoup plus brève qui se termine de façon beaucoup plus brutale: les supernovae. Elles produisent tous les éléments plus lourds que l’hélium et finissent, selon leur masse, en étoile à neutrons ou pulsars, très petits et très denses, ou en trous noirs dont rien, pas même la lumière, ne peut s’échapper.
L’exploration du système solaire, commencée avec les débarquements sur la Lune, a été poursuivie au moyen de sondes qui ont permis d’examiner de près les planètes et leurs satellites en passant à proximité ou en se satellisant autour de Mercure, Vénus, Mars et Jupiter. La surface des planètes solides est maintenant bien connue, et l’extrême diversité de ces astres est remarquable. Les uns sont brûlants, la plupart glacés. Seuls les plus gros possèdent une atmosphère, mais toujours différente de celle de la Terre. Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune sont essentiellement des boules de gaz autour d’un noyau dense.
Le soleil lui même est constitué principalement d’hydrogène, et sa température varie de 6000°environ en surface à plus de 10 millions de degrés en son centre où se produit la fusion de l’hydrogène en hélium avec émission de neutrinos qu’on a pu observer sur terre.
On commence aussi à détecter des planètes autour des étoiles les plus proches.
Toutes les données recueillies renseignent sur les évènements qui se passent ou se sont passés dans l’univers, avec un décalage lié à la vitesse de la lumière. : il a une histoire, et la théorie du Big-Bang, confirmée par une série d’indices, en fait remonter l’origine à environ 15 milliards d’années. Il serait né d’une explosion gigantesque dont on retrouve encore les traces, et qui se poursuit toujours par son expansion. On n’a pas encore tranché: cette expansion sera-t-elle indéfinie ou suivie d’une période de contraction, le Big-Crunch.

La connaissance de la Terre ne se limite plus à sa surface. On sait que sous les continents et les océans elle est constitué d’un manteau de silicates chaud et visqueux, d’un noyau liquide métallique riche en fer, avec au centre une graine de fer cristallisé.
Les grands phénomènes géologiques ont pour origine la chaleur dégagée par les éléments radioactifs du manteau et du noyau. Par convexion, il se produit des remontées des masses les plus chaudes. Les continents , flottant sur le manteau, sont entraînés dans des mouvements variés qui provoquent des cassures et des collisions. La dérive des continents est à l’origine des reliefs, des fossés, des séismes et du volcanisme.
La Terre comme tout le système solaire, s’est formée il y a environ 4,5 milliards d’années à partir de gaz et de poussières analogues aux météorites. On connaît assez bien son histoire des dernières centaines de millions d’années grâce à l’étude des diverses formations géologiques, et on commence à l’esquisser pour les périodes plus anciennes.

La physique quantique domine au XXème siècle, comme la physique classique au XIXème.Après avoir interprété la structure électronique des atomes, elle s’intéresse aux propriétés du noyau: la radioactivité, la fission, la fusion. Des accélérateurs de particules de plus en plus grands mettent en évidence des particules de plus en plus nombreuses et leurs interactions, puis une mise en ordre s’impose. La plupart des particules exotiques obtenues, dont la durée de vie est très brève, sont elles mêmes des assemblages de particules plus élémentaires regroupées en deux familles: les leptons et les quarks, et les antiparticules correspondantes. Seules trois particules stables constituent la matière ordinaire: les électrons et les quarks u et d.
A la gravité et à l’interaction électromagnétique s’ajoutent deux interactions fondamentales à courte portée: l’interaction forte unit les quarks en protons et en neutrons, et ces derniers entre eux dans le noyau des atomes. L’interaction faible intervient dans la radioactivité. Les interactions sont elles mêmes assurées par d’autres types de particules: le graviton encore hypothétique, le photon, les bosons W et Z° et les gluons. La chromodynamique quantique interprète ces interactions, et des tentatives de synthèse s’efforcent d’unifier interactions et particules en un modèle unique.
La théorie quantique participe aussi à la physique des solides avec les semi-conducteurs, la supraconductivité, ainsi que les lasers. Les applications ont bouleversé toutes les techniques, avec le développement de l’énergie nucléaire, de l’électronique, des télécommunications, l’ horlogerie à quartz, les calculatrices, les systèmes de positionnement (GPS) et par dessus tout l’informatique.
Après les microscopes électroniques, les microscopes à pointe permettent d’observer et de manipuler individuellement les atomes.

La chimie aussi a profité des progrès de la physique quantique: les liaisons, les réactions chimiques s’interprètent par des mécanismes électroniques et radicalaires, ce qui permet de mieux les prévoir et mieux les maîtriser. Les méthodes physiques d’analyse: spectroscopie infrarouge, spectroscopie de masse, spectroscopie des rayons X, résonance magnétique nucléaire, donnent la structure détaillée des molécules et des cristaux. Associées aux méthodes fines de séparation: chromatographie en phase liquide ou gazeuse, elles permettent d’isoler et d’identifier des traces infimes de substances.
L’industrie chimique et pétrochimique fournit en quantité des produits de plus en plus nombreux et variés: matières plastiques, produits pharmaceutiques, détergents, fibres synthétiques…

La biologie s’éclaire enfin par la découverte des mécanismes fondamentaux de la vie. Crick et Watson établissent la structure en double hélice de l’acide désoxyribonucléique (ADN), constituant essentiel des chromosomes de la cellule, supports de l’hérédité. Leur rôle dans la synthèse des protéines, par l’intermédiaire de l’acide ribonucléique, est élucidé par Lwoff, Monod et Jacob. La structure et le rôle des enzymes, catalyseurs des réactions biologiques, se précise. Le code génétique, qui traduit les acides nucléiques en protéines, est déchiffré. Les mécanismes physico-chimiques très compliqués de la vie se dévoilent peu à peu, même ceux du cerveau, immense réseau de neurones dans lequel l’influx nerveux circule sous forme de potentiel électrique relayé dans les synapses par des neurotransmetteurs chimiques.
Grâce à des techniques nouvelles utilisant des enzymes, on apprend à couper, souder, remanier les brins d’ADN,les recopier et les multiplier, à modifier le patrimoine génétique des cellules. La médecine dispose de médicaments nouveaux plus spécifiques et plus efficaces, d’antibiotiques, et de techniques d’exploration de plus en plus puissantes: scanner, imagerie par résonance magnétique (IRM), échographie, et caméra à positons pour l’exploration du cerveau en activité.
On peut imaginer aussi comment la vie a pu apparaître à partir de molécules organiques formées spontanément, comme les acides aminés, constituants des protéines, et comment elle s’est développée et diversifiée. La comparaison des ADN de toutes les espèces vivantes montre que la vie a une origine unique. Après avoir longtemps subsisté sous une forme analogue aux bactéries actuelles, elle s’est diversifiée en végétaux et animaux dont la paléontologie permet de retracer les étapes.
Tant de résultats ont été possibles grâce aux moyens considérables mis en oeuvre. Jamais il n’y avait eu autant de chercheurs, de techniciens, disposant de moyens aussi importants, dans les universités, les centres de recherche, les organismes privés et publics. Tantôt regroupés en très grosses équipes, en physique fondamentale autour des accélérateurs de particules, dans les centres d’études spatiales pour les fusées, les satellites et les sondes spatiales; tantôt plus dispersés dans l’informatique, la biologie moléculaire, le génie génétique, tous les participants ont travaillé en combinant coopération et compétition.

 

Le bilan des idées.

Il a des aspects à la fois positifs et négatifs. Malgré le développement de l’éducation, et même dans les pays qui se prétendent les plus évolués, la grande majorité n’a conscience des progrès réalisés que par les moyens techniques mis à sa disposition, et ignore délibérément tout des connaissances sous-jacentes. S’il est évidemment impossible, et d’ailleurs sans intérêt, que chacun connaisse tous les détails des techniques, affaire des spécialistes, il est regrettable que des gens qui se considèrent comme cultivés n’aient pas toujours une vue éclairée des connaissances actuelles.
Jamais on n’avait eu une vision aussi approfondie du monde, de la vie et des mécanismes de la pensée consciente, mais les croyances les plus naïves et archaïques n’en ont pas moins autant de succès: astrologie, magie, médecines imaginaires prospèrent, ainsi que les sectes aux doctrines délirantes qui exploitent la crédulité de leurs adhérents.
Les Etats-Unis en sont un exemple caricatural: pays techniquement le plus avancé et le plus puissant, c’est aussi la patrie des créationnistes et des opinions les plus rétrogrades.
Dans tous les pays les plus évolués aussi, des associations plus ou moins fanatiques refusent sans discernement, au nom de la Nature, des techniques dont elles ne veulent voir que les inconvénients, au besoin inventés, et proposent en échange des solutions utopiques.
Dans les pays moins évolués, dits en voie de développement, le contraste est encore plus net. L’évolution des connaissances s’est faite si vite que la plupart n’ont pas eu le temps de les assimiler.
C’est pourtant une véritable révolution des idées qu’ont entraînés les acquis des sciences expérimentales. Le rationalisme intransigeant du XIXème siècle a reculé: avec la Relativité, les notions de temps, d’espace, ne sont plus absolus. Avec les quanta, le sens du réel devient flou. Les objets quantiques, à la fois ondes et particules, ne peuvent être rigoureusement localisés, et leurs caractéristiques peuvent rester indéterminées tant qu’ils n’ont pas interagi.
Cependant, loin d’être en contradiction avec la physique classique, la physique quantique apparaît au contraire comme la cause profonde, microscopique, des phénomènes qui nous sont plus familiers. Rien n’est changé dans la vie courante, mais la leçon à en tirer est que le bon sens commun n’a plus cours au delà.
Des questions plus fondamentales restent sans réponses: pourquoi le monde est-il tel qu’il est et pas autrement? Les constantes fondamentales qui caractérisent les particules élémentaires et leurs interactions, et dont dépendent toutes les propriétés de la matière et du rayonnement pourraient elles être différentes ou non de ce qu’elles sont, et pourquoi? Si elles étaient différentes, nous ne serions pas là pour le constater, mais pourrait-il exister autre chose?
La théorie du Big-Bang, qui s’appuie sur une série de résultats concordants, reste une hypothèse cohérente mais indémontrable. Est-ce un évènement unique, ou une péripétie dans un univers beaucoup plus grand?
Le déterminisme rigoureux de la physique classique s’est trouvé tempéré par la physique quantique, mais l’une et l’autre ne se sont consacrées pendant longtemps qu’à des phénomènes qu’elles pouvaient décrire mathématiquement de façon exacte. Il existe cependant dans les mathématiques des suites d’expressions qu’on ne peut calculer que de proche en proche, et qui évoluent de façon imprévisible à long terme. . On peut seulement préciser que leur évolution reste contenue dans des limites, les”attracteurs étranges”. C’est ainsi que s’est développée une théorie du chaos, et, en fait, la plupart des phénomènes réels , comme la turbulence, la météorologie, ne peuvent être traités que de façon statistique.
Au XIXème siècle, la vie et la pensée consciente étaient certainement les phénomènes les plus incompréhensibles. On en ignorait totalement les mécanismes fondamentaux. Actuellement, si on ne sait pas encore de façon précise comment la vie est apparue, la question est circonscrite: elle n’a pu émerger qu’à partir de matières prébiotiques banales qui se forment spontanément et qu’on retrouve jusque dans les météorites. Dans un milieu ouvert recevant de l’énergie de l’extérieur, la lumière solaire, et où ils ne risquent pas de rester totalement figés ou d’être entièrement détruits, et c’est le cas en présence d’eau liquide, leur structure évolue inexorablement vers une complication croissante qu’une sélection spontanée amène à des formes de plus en plus organisées.
L’apparition et l’évolution de la vie, résultat d’un jeu entre les acides nucléiques et les protéines, a une origine unique, mais existe-t-il ailleurs d’autres possibilités amenant à l’existence d’êtres organisés autonomes?
La pensée consciente a paru longtemps un phénomène tout à fait immatériel. Toute la philosophie traditionnelle, qui ne nous a rien appris et a accumulé erreurs et non-sens, a toujours manifesté le plus grand mépris pour les choses matérielles, et a substitué à la réalité un monde de mots qu’elle manoeuvre à sa fantaisie, faisant un emploi abusif de la logique. La pensée logique, qui ne s’applique en toute rigueur qu’aux mathématiques, n’a qu’un pouvoir très limité dans les choses concrètes qui ne sont jamais parfaitement définies et connues exactement, et convient encore plus mal dans les idées abstraites encore beaucoup plus équivoques.
Les connaissances actuelles sur le cerveau et son fonctionnement, bien qu’encore très incomplètes, sont une approche bien différente et autrement efficace et précise qui relègue celle des philosophes au rang de rêveries simplistes et stériles. Après les domaines de l’infiniment grand et de l’infiniment petit, l’organisation du cerveau est celui de l’extrême complexité, et il inspire déjà les futures machines de l’informatique qui elles aussi, mais avec d’autres moyens, ont pour objet le traitement de l’information. Une convergence s’esquisse entre ces deux disciplines.

Qu’en sera-t-il du XXIème siècle?

Il serait bien présomptueux de faire des pronostics précis. On peut prévoir sans trop de risques que des techniques de plus en plus efficaces vont se développer, que la physique va continuer à s’intéresser aux conditions extrêmes de température, de pression, d’énergie, que l’exploration de l’univers va se poursuivre, que la théorie du Big-Bang va être soumise à de nouvelles épreuves. Les possibilités de la biologie moléculaire, du génie génétique, paraissent illimitées, la connaissance du cerveau, le développement de l’informatique également.
Y aura-t-il aussi des percées actuellement insoupçonnées? Si l’on en juge par l’histoire des siècles précédents, ce n’est pas invraisemblable. On peut aussi s’inquiéter: les ressources de la Terre seront-elles menacées, la pollution, l’effet de serre, la violence seront-ils maîtrisés?
Enfin, la cassure va-t-elle s’aggraver entre les connaissances d’une petite minorité et une opinion publique dépassée?

 

Résumé

Préparés par les siècles précédents, le XIXème en particulier, les acquis des sciences expérimentales se sont considérablement accrus au XXème siècle.
La physique a été complètement renouvelée dès le début du siècle par la Relativité et la mécanique quantique; la notion d’atome s’est imposée en chimie, ainsi que celle de macromolécule.
Dans la seconde moitié du siècle, l’astronomie, la physique des particules élémentaires, les techniques d’analyse, ont fait des progrès considérables, et les phénomènes fondamentaux de la vie ont enfin été compris avec la biologie moléculaire et la génétique, tandis que les connaissances acquises sur le cerveau commencent à faire comprendre le fonctionnement de la pensée consciente.
Tous ces résultats ont bouleversé les idées qu’on peut se faire sur le monde et sur nous-mêmes.