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introduction

contingence en géologie

méthodologie des sciences géologiques

géologie historique

pétrologie

contingence en biologie

conclusion

 

 

 

 

 

 

De la contingence dans les sciences naturelles

 

introduction.

La distinction entre sciences dures (mathématiques, physique) et sciences molles ( sciences de la Nature en général) alimente toujours de belles polémiques entre professeurs de ces disciplines que ce soit au niveau de l’enseignement secondaire ( Ah l’orientation vers les études de maths !) ou de l’enseignement supérieur. La réflexion qui suit (modeste mais géniale … pour reprendre l’expression de Daniel Mermet), insiste sur le paramètre contingence, qui rend les siences « dures » un peu moins « dures » et les sciences « molles » un peu moins « molles ». Les lois proposent, la contingence dispose.

contingence en géologie

méthodologie des sciences géologiques

tout ce qui peut se traduire par des lois physiques permet à la géologie d’employer la méthode prédictive

les lois de la physique et de la chimie s’appliquent à l’objet d’étude « Terre ». Cela permet de quitter le côté simplement descriptif (dépouillement des archives de la Terre) pour passer à une explication physique des phénomènes constatés. Le danger est de considérer que tout ce qui ne « cadre » pas avec les lois est du domaine de l’exception. Le cas le plus spectaculaire de ces dernières années est le modèle de la tectonique globale connu aussi sous le nom de théorie des plaques. Ce modèle mis au point par des géophysiciens a révolutionné notre approche de la géologie, mais au fur et à mesure que le modèle s’affinait, des études de terrain semblaient ne pas se glisser parfaitement dans le « moule » du modèle. Les exceptions à la « règle » devenaient de plus en plus nombreuses, or les faits de terrain existent (« les faits sont têtus » comme disait Trotski, certes dans un autre domaine que celui des sciences) et ce sont eux qui doivent être au départ de toute étude. Comment alors les intégrer dans un modèle? En admettant que le modèle est toujours simplifié par rapport à la réalité et ne tient en général pas compte du paramètre contingence.

tout ce qui est contingent dans les phénomènes géologiques doit être traité par la méthode historique

La méthode historique utilise des « archives » que le géologue essaye de dépouiller afin de reconstituer l’histoire de la Terre. Dans l’histoire ainsi reconstituée il faut toujours se dire que certaines archives ont peut être ( sûrement!) disparu à tout jamais, ce qui donne à la reconstitution une certaine relativité quant à sa vérité absolue et une grande humilité à tout chercheur. Là encore on part des faits et non des lois car si on faisait l’inverse on pourrait se demander si le « film » de l’histoire de la Terre rembobiné au départ, se redéroulerait strictement de la même façon; la conclusion ne fait aucun doute: il y a eu bien trop de contingence dans cette histoire pour que tout se reproduise à l’identique.

méthodologie scalaire en géologie

termes employés par Louis Glangeaud dans son cours de géologie à la Sorbonne dans les années soixante. On ne peut pas traiter toutes les archives avec les mêmes méthodes car elles sont souvent à des échelles différentes. Les phénomènes à l’échelle atomique de remplacement ionique en milieu solide dans les réactions métamorphiques, ne peuvent pas être mis sur le même plan que l’étude des terrains métamorphiques cartographiés dans une chaîne de montagnes.

C’est aussi le problème de la micro tectonique et de la tectonique des plaques à l’échelle du globe.

géologue de terrain et géophysicien

opposition classique entre le géologue de terrain qui recense des faits réels et essaye ensuite par une méthode hypothético-déductive de les expliquer, et le géophysicien qui, fort des lois physiques qu’il connaît ( ou qu’il découvre par l’expérience), tente de faire entrer dans son « moule » prédictif les faits réels que le géologue lui soumet. On voit les excès du « tout géophysique » dans la théorie des plaques qui, bientôt ne sera plus faite que d’exceptions à la règle. Or ce sont précisément ces exceptions qui  sont explicables par la contingence et qui par conséquent ne sont pas des exceptions mais des faits au même titre que d’autres. La méthode prédictive appliquée à la géologie « flirte » parfois dangereusement avec le réductionnisme.

géologie historique

On pourrait dire que ces deux mots accolés constituent presque un pléonasme, tant le côté historique de la Géologie est omniprésent. Si on se réfère à l’histoire de la géologie, les premiers auteurs ont essayé dans un premier temps d’expliquer la naissance de la Terre, puis son évolution de sa naissance à nos jours, donc son histoire. Cette entreprise d’établir l’histoire de la Terre a souvent été menée de pair ( et avec les mêmes méthodes) que l’histoire de l’humanité.

le dépouillement des archives de la Terre

Le travail traditionnel de terrain (qui a permis déjà de nombreuses découvertes) se complète désormais avec de nouvelles méthodes d’investigation physiques et chimiques (sismographie, gravimétrie, paléomagnétisme, géochimie de l’iridium etc..)

la reconstitution de l’histoire de la Terre à partir de ces archives

pétrologie

thermodynamique et pétrologie

les lois de la thermodynamique (lois physiques) constituent le pouvoir législatif

La pétrologie vue sous cet angle utilise une méthode prédictive; on peut calculer des courbes d’équilibre de minéraux et prévoir leur présence ( ou leur absence) grâce à ces courbes. Cela laisserait supposer que la pétrologie est une science « dure » au sens donné par certains mathématiciens. Mais la loi n’est pas tout, il faut ensuite l’appliquer!

la vitesse des réactions c’est à dire la cinétique, constitue le pouvoir exécutif

La vitesse des réactions dépend de facteurs contingents qui ne peuvent pas tous être prévus. Un exemple est donné par les contraintes tectoniques qui peuvent changer radicalement la cinétique des réactions. Une zone fracturée entraîne une fragmentation des cristaux le long du plan de fracture (mylonitisation). Cette fragmentation augmente les surfaces de contact entre les cristaux qui peuvent ainsi réagir de façon plus rapide entre eux. La vitesse des réactions est augmentée par ce phénomène difficilement prévisible (tout au moins à l’échelle du cristal). On peut donc prévoir l’existence de certains minéraux, mais il n’est pas sûr que cette prédiction se réalise; cela dépend de facteurs tellement complexes et nombreux, qu’ils sont totalement contingents.

composition modale et composition normative

le pouvoir législatif est constitué par les lois de Bowen

Ces lois sont tirées de l’expérience; elles prévoient quel minéral doit apparaître en cristallisant à partir d’un magma fondu. On peut d’ailleurs calculer la composition minéralogique à partir de la composition chimique du magma. C’est ce que l’on appelle la composition normative ou norme. Elle est parfois différente de la compositon minéralogique réelle ou composition modale. Pourquoi? Parce que ...

le pouvoir exécutif est constitué par la vitesse de refroidissement du magma

Cette vitesse de refroidissement est un paramètre contingent qui ne peut pas être prévu à 100%. La remontée du magma est soumise à des phénomènes locaux très variés qui décideront effectivement de la vitesse de refroidissement. Si le refroidissement est lent les cristaux de tel minéral (prévu par les lois de Bowen) se formeront; si le refroidissement est trés rapide, les cristaux n’auront pas le temps de se former ( ceci est aussi régi par des lois physiques) et il y aura un verre. Les cristaux formés réellement constituent la composition modale.

Exemple: Un magma basaltique tholéitique (relativement riche en silice) peut théoriquement produire du quartz, mais celui-ci n’ayant pas le temps de cristalliser, cette silice résiduelle ne s ’exprimera pas et sera contenue dans le verre du basalte.

Un magma granitique peut donner soit une roche plutonique (granite) par refroidissement lent en profondeur, soit une roche volcanique (rhyolite) par refroidissement rapide en surface.

roches résultant de la différenciation magmatique

le pouvoir législatif: les lois précédemment évoquées

Elles peuvent prévoir quels types de minéraux ( et par conséquent quels types de roches) peuvent résulter du refroidissement d’un magma. Nous venons de voir que cette prédiction est peu fiable car la vitesse de refroidissement constitue le facteur contingent.

le pouvoir exécutif: les conditions de cristallisation dans la chambre magmatique

Une autre contingence peut aussi intervenir: Pendant la cristallisation des cristaux dans le magma (prévue dans un ordre chronologique grâce aux lois de Bowen), les premiers cristaux formés peuvent tomber sur le fond de la chambre magmatique et ne plus être en contact avec le bain résiduel; dans ce cas les réactions chimiques de recyclage de ces minéraux n’auront plus lieu; ils resteront comme un témoignage des premiers temps de la cristallisation fractionnée (minéraux reliques). Le magma résiduel appauvri en certains éléments chimiques verra donc sa composition chimique changer; (enrichissement en éléments comme le Si, l’Al et les alcalins). Cette séparation entre un résidu cristallin riche en ferromagnésiens et un liquide résiduel plus riche en silice, explique qu’un magma basaltique puisse néanmoins donner naissance à des roches « acides » ( granites ou rhyolites d’Islande par exemple).

Cette différenciation magmatique ne peut s’effectuer que dans des conditions de cristallisation « calmes ». S’il y a un brassage permanent du magma, la séparation du résidu solide et d’un liquide aura peu de chances de se faire. On voit bien là encore l’importance de la contingence dans l’existence de telle ou telle roche.

contingence en biologie

génétique

Dans les cellules germinales lors de la gamétogénèse et plus précisément dans les divisions de méiose, il y a un brassage interchromosomique et intrachromosomique qui entraîne un brassage allélique régi par les lois du hasard. Là encore grâce à la contingence il y aura une très grande variété de spermatozoïdes et d’ovocytes ( 223 possibilités différentes pour chaque catégorie de gamètes). Leur rencontre éventuelle est, là aussi, régie par les lois du hasard ce qui accroît les chances de diversité pour les « nouveaux venus »!

cerveau et mathématiques

Les mathématiques sont-elles nées du cerveau humain, comme le pense le neurobiologiste Jean-Pierre Changeux, ou bien les « objets mathématiques » ont leur existence propre en dehors de la recherche humaine, comme le pense le mathématicien Alain Connes ? A lire sur ce sujet, le livre d’Alain Connes et JP Changeux, Matière à Pensée.

évolution des êtres vivants. Où la biologie rejoint la géologie

La lecture du merveilleux livre de Stephen Jay Gould, « La vie est belle » nous permet de réfléchir à la façon d’envisager l’évolution du vivant.

L’iconographie traditionnelle du cône inversé de diversité croissante ( qui remonte à Lamark) est toujours bien ancré dans nos façons de penser. Cette complexité croissante nous amène à penser qu’il y aurait tendance au progrès ( un progrès ou le progrès). De là à penser que tout doit tendre inéluctablement vers l’apparition de la conscience, il n’ y a qu’un pas que Gould refuse de franchir. p 36, 37, 38

L’étude moderne menée sur la faune de Burgess et exposée magistralement par Gould dans « la vie est belle » permet de revoir cette iconographie traditionnelle. En effet au Cambrien il y a eu un véritable « explosion » de formes animales ou tous les «  plans » semblent avoir été essayés et puis disparition de toutes ces formes qui ne dépareraient pas dans une histoire de science fiction et qui ont pourtant réellement existé. Que sont elles devenues? Pourquoi cette disparition? Ces formes ont bien été remplacées par d’autres qui ont eu plus de chances puisque certaines sont parvenues à survivre à notre époque.

Parmi ce foisonnement de formes de la faune de Burgess, il y en a une qui est plus émouvante que les autres et voici pourquoi:

Pikaia c’est son nom,

Pikaia gracilens      

le Pikaia gracile découvert par Walcott en 1911 dans les schistes de Burgess près du Mont Pika dans les Rocheuses canadiennes va nous amener à réfléchir à notre condition d’humain pauvre mortel, éternel insatisfait, interrogateur inlassable du passé pour mieux comprendre le présent sinon prévoir l’avenir. 

Tu ressembles à une petite limace de cinq centimètres de long, mais en y regardant de plus prés ton corps est segmenté  ce qui a conduit ton découvreur à te ranger dans la classe des annélides Polychètes. Un lointain ancêtre des Arénicoles de nos plages en quelque sorte.

1973, c’est là que la belle histoire commence. A cette date, un élève de Wittington, Conway Morris Simon se mît à fouiller dans les tiroirs des collections de Walcott en s’intéressant plus particulièrement à tous les êtres bizarres trouvés dans les schistes de Burgess. Et il vit Pikaia... tu lui apparus non pas comme un vulgaire ver annelé mais il crut voir en toi un représentant des Chordés c’est à dire un digne ancêtre de notre propre lignée phylogénétique, nous autres Vertébrés!

Pikaia! Plus je prononce ton nom, plus je l’écris (Ah ces deux a de part et d’autre du i!) plus je te contemple dans l’illustration qu’en a donné Marianne Collins dans le livre de Stephen Jay Gould, plus je suis subjugué, émerveillé de voir d’où je viens.

Certains recherchent avec foi et enthousiasme leurs ancêtres en examinant les registres paroissiaux ou pour les plus atteints font le voyage à Salt Lake City chez les Mormons. La généalogie qui est à la mode actuellement, donne à certains l’espoir de descendre en droite ligne de la cuisse de Jupiter. J’avoue être plus humble en te contemplant comme mon ancêtre, mais au fond n’est-ce pas une forme d’orgueil démesuré que de se dire que si tu n’étais pas rescapé de la grande décimation d’il y a 600 millions d’années, je ne serai pas là à me poser les éternelles questions: d’où viens je? qui suis je?

 

de la réhabilitation de l’Histoire Naturelle

plaidoyer de Gould pour les sciences utilisant la méthode historique

des changements de nom de la discipline qui traduisent une certaine gêne!

Histoire Naturelle

Sciences Naturelles: les S’nat et les natus

Biologie Géologie: la bio, la géol

Sciences biologiques et géologiques

Sciences de la Vie et de la Terre: les SVT

D’un statut de naturaliste à la Fabre, chapeau de paille et filet à papillon ou troubleau en bandoulière nous sommes passés à un statut plus moderne, le nouvel uniforme étant la blouse blanche, les nouveaux outils, les tubes , les étuves, le microscope électronique...

Et si, malgré ces changements, nous ne faisions en fait toujours et toujours que de l’Histoire Naturelle. Connaîtrait-on tous les ADN de tous les êtres vivants, pourrait-on en déduire pour autant leur évolution? Yves Gallifret  traduisait cette idée avec humour : Aurait-on connu tout de la biologie des forces en présence, avant Waterloo, le sort de la bataille en aurait-il été changé ? La complexité des structures est tellement grande que toute prédiction de l’évolution s’apparente au réductionnisme le plus étroit.

conclusion

Les lois de la Nature sont-elles les seules possibles? Sont-elles aussi le résultat d’une contingence dans l’histoire de l’Univers? La lutte matière antimatière des premiers instants après le big bang a décidé de ce que nous sommes; aurions-nous pû être autre chose?

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Copyright © 2007. Mike Ducroz. Tous droits réservés sur les photos.