Les membres de l’Afas publient régulièrement des notes de lectures. Elles sont à retrouver ici.
Brian Fox et Jeff Forshaw
(Dunod, 2018, réédition poche, 270 p. 8,90€)
Les auteurs nous convient à une promenade historique, partant de l'hypothèse de Max Planck expliquant le rayonnement lumineux des corps chauds par les quanta, à travers les multiples découvertes du XXe siècle qui nous amènent aujourd'hui à ce qu'ils appellent l'univers quantique : univers dans lequel nombre de théories apparaissent comme étranges et déroutantes mais décrivent cependant parfaitement la plupart des phénomènes physiques connus, et même ont permis des avancées technologiques majeures.
Les explications sont claires et précises, des analogies pédagogiques permettent d'approcher les notions dérangeantes de la physique quantique.
Il reste que la lecture de ce livre nécessite une réelle motivation, surtout si l'on est non physicien. Mais au bout du compte, cet effort est justifié car il permet d'approcher une des plus belle conquête de l'esprit scientifique.
Cyril Verdet
(CNRS Editions, 2018, 281 p. 28€)
Ce livre de Cyril Verdet, professeur de physique au lycée Stanislas à Paris et chercheur associé de l’Observatoire de Paris est préfacé par Michel Blay, directeur de recherche émérite du CNRS.
Il ne s’agit pas d’un livre de physique mais de l’ouvrage d’un pédagogue sur la physique. Le lecteur n’y trouvera pas les formulations mathématiques habituelles mais des analyses historiques et conceptuelles. Après une introduction portant sur l’objet de la physique (rendre compte de la nature) et sur sa mathématisation au cours de l’histoire, sont médités les moyens utilisés par la pensée pour développer cette science : l’abstraction, la mesure, la conservation, la loi, l’ordre déductif et la théorie. Ces méditations sont, chacune, accompagnées d’extraits de deux textes anciens relatifs au sujet traité. Leurs choix témoignent de la large culture de l’auteur.
A propos de l’abstraction il est nécessaire de remarquer que si le physicien prétend à l’objectivité, il ne focalise son attention que sur certaines facettes de la réalité : son observation implique en fait une certaine décision, qui ne retient que ce qui mérite d’être consigné.
Quant à la mesure, c’est un acte de comparaison qui permet d’associer une valeur numérique à une grandeur qui peut l’admettre. L’extension à des grandeurs intensives est traitée dans un texte provenant de L’évolution de la mécanique (Joanin, Paris, 1903) de Pierre Duhem.
L’additivité des grandeurs extensives, qui a permis les débuts de la mathématisation de la physique, suppose la conservation des grandeurs des parties quelles que soient les conditions de lieu et temporelles.
La notion de loi, qui est due à R. Descartes (1633), est analogue à celle de règle de F. Bacon (1620). Il faut être conscient de la confusion fréquente entre proportionnalité de deux grandeurs et relation de causalité.
Toute proposition doit, d’une part, satisfaire à la logique de la chaîne déductive dont elle procède et, d’autre part, être vérifiée expérimentalement.
Si, au XIXe siècle la Mécanique analytique (Courcier, Paris, 1811) de J.L. Lagrange, entièrement fondée sur l’analyse mathématique, a souvent servi d’exemple en France pour développer des théories dans d’autres branches du savoir, en Grande-Bretagne des modèles ont été fréquemment utilisés.
Ces questionnements philosophiques sont souvent absents des manuels et des réflexions des professionnels de la physique, ce serait pourtant un moyen pour intéresser à cette culture ceux qui trouvent rébarbatives les prouesses de calculs.
Sous la direction de Marie Gaille
(CNRS Editions, 2018, 384 p. 25€)
Il s’agit d’un ouvrage collectif écrit sous la direction d’une philosophe, directrice de recherche à l’unité Sphère du CNRS, et destiné à comprendre le lien entre une pathologie et sa cause environnementale. Cet ouvrage s’intéresse plus spécifiquement aux maladies dont l’émergence est associée sur un mode causal à un ou plusieurs éléments présents, parfois de façon imperceptible, dans le milieu de vie des personnes affectées. La quête d’une preuve lors de pathologie environnementale est une opération complexe et contingente. C’est pourquoi les auteurs apportent des clés de compréhension des controverses et des enjeux faisant l’objet souvent d’une actualité alarmante, qu’il s’agisse des particules nocives dispersées dans l’air, des zones d’habitation souillées par des déchets toxiques, des revêtements intérieurs nuisibles à la santé, des perturbateurs endocriniens…
Les exemples sont nombreux et chacun des 10 chapitres démontre le risque lié à notre l’environnement : comment prouver la pollution de l’air intérieur, risque environnemental selon la localisation géographique (terrain, cartes), l’évaluation toxicologique de notre environnement pour la santé humaine, l’éco-épidémiologie, la notion de sound science (science sensée ou saine), les effets indésirables des médicaments (dont le cas du Mediator), le maxi-procès d’Eternit à Turin (2009-2014), de l’incertitude scientifique à la causalité juridique (l’evidence-based-medicine, ou médecine basée sur les preuves, n’est pas toujours suffisante pour démontrer une causalité et affirmer, en droit, l’existence d’un dommage permettant d’exiger une compensation), le dernier chapitre démontrant par des exemples les difficultés rencontrées lorsqu’il s’agit de conclure juridiquement à une causalité lors d’une pathologie environnementale.
Dans cet ouvrage, nous découvrons avec intérêt les conditions difficiles de l’expertise lorsqu’il s’agit des pathologies environnementales, et l’ensemble des données disponibles sur ce sujet sont rarement réunies dans un seul recueil.
Sous la direction de Geneviève Anhoury
(Flammarion, 2018, 288 p. 19,90€)
Belle idée que celle de Geneviève Anhoury d’inviter des chercheurs à se livrer sur leur métier et sur eux-mêmes. Six hommes, six femmes, d’horizons variés, certains très connus, d’autres un peu moins : le médecin chercheur Jean-Claude Ameisen, le psychanalyste François Ansermet, la virologue Françoise Barré-Sinoussi, l’économiste Agnès Bénassy-Quéré, la psychologue Nicola Clayton, le physicien Stéphane Douady, la primatologue Jane Goodall, la généticienne Edith Heard, le philosophe et physicien Etienne Klein, l’assyriologue Cécile Michel, le neurologue Lionel Naccache et l’astrophysicien Hubert Reeves.
Chacun dispose de vingt pages pour décrire ses recherches, mais aussi son parcours, ses émotions, ses combats, ses croyances et ses principes de vie. Evidemment, et c’est l’un des intérêts du livre, on retrouve des points communs dans ces témoignages : la joie de découvrir, de transmettre, le rôle des mentors, le rôle trompeur de l’intuition, l’importance du hasard (la fameuse sérendipité), l’obligation de douter, le courage de savoir faire le pas de côté, de tout reprendre à zéro…
La condition des femmes dans la recherche apparaît sous une lumière crue : selon F. Barré-Sinoussi, la femme doit faire beaucoup plus que l’homme pour être reconnue. On n’écoute tout simplement pas les femmes, constate A. Bénassy-Quéré. Les femmes renoncent plus vite à leur métier de chercheuse, regrette E. Heard.
Ce livre permet de découvrir des personnalités hors du commun et nous donne des coups de projecteur privilégiés sur leurs disciplines. En voici quelques exemples.
On est saisi par le fort engagement personnel de F. Barré-Sinoussi, prix Nobel de médecine 2008, pour la cause du sida : « Vivre pour moi ne m’intéresse guère. C’est en vivant avec les autres et pour les autres que je trouve de l’intérêt à ma propre vie ».
On découvre le personnage extraordinaire de N. Clayton, qui mène de front trois activités professionnelles : la psychologie expérimentale à Cambridge, l’étude de la cognition des oiseaux et la danse. Elle évoque en termes sensuels la parade amoureuse de corbeaux, qu’elle compare à un couple dansant le tango !
Et l’on aime l’émotion ressentie par S. Douady devant une dune de sable (« Regarder une dune, c’est percevoir cet équilibre des forces qui s’est fait avec le temps ») tout autant que sa haine des jardins !
On est impressionné par le parcours de J. Goodall qui, pour toute formation, a suivi des cours de secrétariat, avant de passer sa vie à étudier les chimpanzés. Elle a fondé l’institut qui porte son nom et créé un réseau mondial d’éducation écologique de 150 000 groupes dans 100 pays.
E. Klein rappelle que l’intuition peut être mauvaise conseillère : non seulement pour l’homme de la rue, par exemple sur la course du soleil ou la chute des corps, mais aussi pour les scientifiques, comme Cantor sur les infinis ou Planck sur les quanta, lesquels ne croyaient pas à ce qu’ils avaient découvert.
Le texte de C. Michel est l’un des plus intéressants du livre : elle nous fait partager l’excitation de décrypter des tablettes cunéiformes que personne n’a lues depuis 4000 ans, et être la première à entrer dans un nouveau monde par le biais de l’écriture ; elle a réinventé la technique de l’écriture cunéiforme, et elle organise des ateliers d’écriture dans les écoles !
J.-C. Ameisen explique comment une cellule peut, en se suicidant, se sacrifier au profit de la collectivité.
F. Ansermet prédit, de façon un peu provocatrice, que les marginaux de demain seront les hétérosexuels qui procréent quand ils veulent, sans diagnostic prédictif.
Tout comme F. Ansermet, L. Naccache parle de la plasticité du cerveau, qui ne reste jamais le même. Il nous apprend que « toute perception est une construction, résultat d’un ballet entre conscient et inconscient ».
Ce ne sont là que quelques-unes des multiples perles que l’on découvre au hasard de ces douze rencontres. Laissons à H. Reeves le mot de la fin, que chacun des douze chercheurs pourrait s’approprier : « La réalité du monde est si fantastique et si mystérieuse que je ne vois pas de plus bel objectif dans l’existence que d'avoir envie d’en percer tous les secrets ».
Emmanuel Petiot
(Débats Publics, 2018, 224 p. 18€)
Depuis la découverte des super-bactéries résistantes aux antibiotiques, ce n’est pas la fin des antibiotiques mais, comme le souligne l’auteur (directeur général de la société française Deinove luttant contre les résistances aux antibiotiques), la possibilité de découvrir d’autres antibiotiques, témoignant des possibilités d’innovation des chercheurs et notamment des chercheurs français.
Pour l’auteur, cette innovation est à portée de main à condition d’agir, et la première leçon est de retenir l’obstination et la sagacité (et parfois la chance) des chercheurs d’hier ayant permis les grandes découvertes (en particulier les vaccins). C’est le processus de la sérendipité (faculté de découvrir par hasard et sagacité des choses que l’on ne cherchait pas). Les exemples présentés par l’auteur sont nombreux dans différents domaines.
L’objet principal de ce livre est de combattre la résistance aux antibiotiques. On peut regretter d’apprendre que 80% des antibiotiques sont actuellement produits dans des pays où les conditions d’hygiène sont peu suivies (Inde, Chine). Par exemple les laboratoires pharmaceutiques indiens peuvent rejeter dans leurs eaux usées des doses très importantes d’antibiotiques, favorisant l’apparition d’une antibiorésistance.
Enfin, l’auteur présente surtout sa société et son approche innovante pour lutter contre les antibiorésistances, qui pourrait l’amener à une success story française. Il souligne aussi dans ce contexte les problèmes rencontrés pour la recherche en France et la difficulté des collaborations public-privé.
Alain Foucault
(Dunod / Muséum national d'histoire naturelle, 2018, 208 p. 18€)
Formes des reliefs, affleurement des roches, végétations, cultures, élevages, habitats, tout est lié et peut s’expliquer à l’aide de notions simples de géologie et de géographie.
Ce livre est parfait pour accompagner nos balades dans ce beau pays de France et pouvoir les apprécier autrement. Avec lui, nous partons à la découverte des particularités géologiques si variées de nos régions qu’il est possible d’en faire des buts de promenade. Bien sûr, ces reliefs, minéraux, roches et fossiles, ne se limitent pas à nos frontières. S’il s’agit d’un raccourci opportuniste sur nos proximités régionales, celui-ci, par chance en France, permet de témoigner des évènements principaux pour comprendre l’histoire de la Terre.
Ce livre-guide propose un mode d’emploi très clair en commençant par la présentation détaillée des minéraux, roches et fossiles les plus connus, à l’aide de magnifiques photos et fiches explicatives. Les dix principales régions géologiques de France sont ensuite présentées et commentées avec des cartes pour se repérer, des schémas pour expliquer la géologie locale, de belles photos « pour lire les paysages » et des listes de sites particuliers à découvrir. En final se trouve un carnet extrêmement pratique de références de musées, associations, sites Internet d’intérêt.
Cette « découverte des sentiers de la géologie » est une invitation ludique et simple à vivre une passion peut-être encore ignorée.
Lise Loumé et Francelyne Marano
(Quae, 2018, 168 p. 19€)
Ce livre fait partie d’une collection d'ouvrages s’adressant à un public non spécialiste, écrits par des journalistes scientifiques sous la direction d’experts du sujet traité. Notre air est-il respirable ? est écrit par la journaliste Lise Loumé, sous la direction scientifique du Pr Francelyne Marano et avec une préface du Pr Alain Grimfeld.
Nous savons tous la composition de l’air, formé de 78% de diazote N2, 21% de dioxygène O2, et d’autres gaz comme la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, l’argon, le néon ou l’hélium. On sait moins les polluants de formes diverses - gazeuse, liquide ou solide - qu’il contient, de l’ordre de quelques dizaines de microgramme par m3 certes, mais à mettre en rapport avec notre débit respiratoire. Aussi cet ouvrage est-il nécessaire à lire pour bien saisir la diversité des polluants (présentés en chapitre 1, chapitre que j’ai trouvé, pour ma part, le plus intéressant).
Ces polluants sont divers quant à leur forme, leur origine, leur rôle dans l’environnement et bien sûr, leurs effets sur la santé. Ce sont les particules fines en suspension, PM10 et PM2,5 ; les oxydes d’azote ; l’ozone (avec une présentation simple de l’ozone stratosphérique, protecteur contre les UV, et de l’ozone troposphérique, véritable polluant) ; les COV (composés organiques volatils), avant tout rejetés par les plantes ; le dioxyde de soufre ; les métaux lourds...
Tout cela montre la complexité du sujet abordé et explique sans doute les différences dans les chiffrages des coûts de la pollution de l’air en France par exemple (entre 20 et 30 milliards d’euros par an selon un rapport du Commissariat général au développement durable, mais trois fois plus selon une commission d’enquête du Sénat). Tout aussi difficile : trouver la région la moins polluée en France, la campagne n’étant pas exempte de pollution.
Si des références aux valeurs repères sont présentées, avec les dépassements de seuils soulignés selon les villes et les régions françaises notamment, et les grandes lois citées, un chapitre aurait été nécessaire sur les données juridiques de ce sujet.
A souligner, un chapitre d’une trentaine de pages sur la pollution de l’air intérieur, longtemps oubliée en France dans les études scientifiques. Cet air est fortement pollué, souvent plus que l’air extérieur. On retiendra comme polluants la fumée de tabac, le monoxyde de carbone, le radon, le plomb... Peut-être pouvons-nous agir plus facilement par nos comportements individuels sur ces polluants intérieurs, la ventilation et l’aération des lieux restant essentielles.
Charles Antoine
(Dunod, 2018, 208 p. 15,90€)
Si vous voulez profiter de l’été pour faire une balade extraordinaire dans le monde étrange et fascinant de la physique quantique, ce livre est le compagnon idéal. Il vous fera découvrir que dans le monde quantique, tout est différent : la double nature des photons, la possibilité de téléportation, le chat à la fois mort et vivant, le vide susceptible de contenir une énergie fabuleuse, etc.
On pourrait se dire que tout cela n’est que spéculation intellectuelle, sauf que ces théories ont permis des réalisations techniques que nous côtoyons déjà au quotidien, telles que le smartphone, le GPS ou l'imagerie médicale.
Et demain, il est clair que l’informatique quantique décuplera la puissance des ordinateurs, ouvrant des perspectives hallucinantes !
Jean-Paul Delahaye
(Belin, 2018, 384 p. 22€)
« Que j’aime à faire apprendre ce nombre utile aux sages »
Ce vers, le premier d’un poème permettant de mémoriser les premières décimales du nombre π, pourrait servir de devise au mathématicien et vulgarisateur Jean-Paul Delahaye. Non content d’avoir consacré un livre entier à ce nombre mythique en 1997, il nous revient aujourd’hui avec une nouvelle édition augmentée, intégrant les derniers développements sur le sujet depuis 20 ans. Car, et c’est un des principaux enseignements de ce livre, les recherches sur π continuent et des progrès substantiels ont même été obtenus récemment.
L’histoire que nous raconte Delahaye commence il y a 4000 ans lorsque π est défini par la géométrie du cercle. Archimède calcule sa valeur par la méthode des polygones, laquelle sera utilisée pendant 18 siècles, sur tous les continents, dans une quête sans fin pour calculer toujours plus de décimales (34 en 1609). Avec l’invention, au XVIIe siècle, des intégrales et des suites infinies, on découvre que π se cache là aussi, émancipé de la géométrie ! Ce qui permet une accélération des calculs de décimales (100 en 1706). On démontre ensuite (1882) que π est transcendant, mettant fin au vieux débat de la quadrature du cercle, mais pas à la passion des chasseurs de décimales.
L’arrivée des ordinateurs donne un nouveau coup d’accélérateur mais, contrairement à ce qu’on pourrait penser, le travail ne se fait pas tout seul. L’utilisation de nombres gigantesques impose le développement de nouveaux algorithmes qui convergent plus vite. L’auteur consacre plusieurs chapitres à la mise au point récente de ces algorithmes et donne même un programme pour les amateurs. Aujourd’hui, on connaît 22 000 milliards de décimales ! Cela prendrait 660 000 ans à toutes les lire.
A quoi sert donc cette quête ? Fondamentalement, à rien, reconnaît honnêtement l’auteur. La connaissance d’une trentaine de décimales serait largement suffisante pour les besoins des physiciens. Cette chasse aux décimales résulte seulement de l’esprit de compétition : tout comme pour le saut en hauteur ou la course à pied, un record est fait pour être battu ! Mais cette quête génère des développements mathématiques qui trouvent des applications pratiques et utiles (par exemple dans le traitement d’images). Enfin, certains mathématiciens ne désespèrent pas de trouver une singularité statistique dans cette suite sans fin de décimales, ce qui en ferait donc une suite non aléatoire. (C’est la question du jour !)
L’auteur nous décrit moult bizarreries autour de ce nombre et des générations de mathématiciens, chercheurs, génies, illuminés, tous atteints de π-manie, au rang desquels il se compte : « Ne faut-il pas être atteint de π-manie pour passer plusieurs mois de sa vie à écrire un livre sur π ? ».
Citons ici quelques curiosités, parmi des dizaines décrites dans le livre :
- Dans la suite des décimales, le chiffre 0 n’apparaît qu’au rang 32.
- On peut mesurer expérimentalement π en lançant des fléchettes sur un parquet (Buffon).
- La probabilité pour que deux nombres pris au hasard soient premiers entre eux est reliée à π.
- Une formule trouvée au Canada permet de connaître une « décimale » (base 2) de rang donné, sans connaître les précédentes !
- Une formule donne π bon jusqu’à 42 milliards de décimales puis diverge !
- Le record de mémorisation est de 70 030 décimales (17 heures pour les réciter) !
- S’il est confirmé que la suite des décimales est purement aléatoire, alors nécessairement celle-ci inclut quelque part votre date de naissance, et même, en langage codé, tout Madame Bovary !
Delahaye distingue trois types de lecteurs :
- Ceux qui sont fâchés avec les maths ne liront que l’en-tête de chacun des 13 chapitres (un maigre total de 4 ou 5 pages).
- Ceux qui n’ont pas oublié les maths du lycée pourront lire le corps du texte soit… 314 pages ! (ou 100 π), quitte à zapper certaines démonstrations, ou certaines listes de formules, qui peuvent être rébarbatives pour certains.
- Enfin, ceux qui sont à l’aise avec les maths au-delà du bac liront également les annexes (70 pages) donnant plusieurs démonstrations.
Quel que soit son niveau, le lecteur intéressé par l’histoire des mathématiques, ou par les nombres en général, trouvera dans ce livre une riche mine d’informations et des réponses à beaucoup de questions. Mais pas à toutes ! Un des aspects les plus fascinants de π, très bien rendu dans le livre, est son caractère protéiforme, présent dans de multiples domaines : qu’ont donc en commun tous ces domaines pour qu’un même nombre bien précis, avec ses milliards de décimales, soit au centre de chacun ? A cette question, l’auteur ne répond pas vraiment, du moins sous une forme vulgarisée. π garde une partie de son mystère…
Odile Robert et Bernard Calvino
(Quae, 2018, 184 p. 19€)
Ce livre est écrit par Odile Robert, rédactrice scientifique indépendante et auteur d’articles de vulgarisation scientifique, et par Bernard Calvino, professeur d’université honoraire en neurophysiologie, spécialiste de la douleur. On comprend de suite la facilité d’appropriation de cet ouvrage : la lecture en est aisée, les explications claires, le propos simple, avec un contenu scientifique pour autant conséquent, actuel et précis.
On en retient les deux types de douleur, aiguë et chronique, correspondant à des situations différentes ; le rôle d’un gène du chromosome 2 pour l’insensibilité congénitale à la douleur ; l’absence de centre précis responsable de la douleur dans le cerveau ; les circuits nerveux en jeu, le rôle des endomorphines. Ce livre explique la plasticité neuronale, avec le rôle du glutamate et de la substance P, des cellules gliales… bref un panorama actuel des connaissances nécessaires en neurophysiologie pour aborder ce phénomène complexe.
On finit cet ouvrage avec la conviction que savoir identifier les douleurs inflammatoires, neuropathiques, idiopathiques, est essentiel pour savoir les traiter. Les deux derniers chapitres explorent les possibilités thérapeutiques, avec un tour d’horizon des pistes ouvertes avec les nouveaux antalgiques, et aussi les pistes ouvertes aux techniques complémentaires ou alternatives comme l’hypnose, la méditation, l’acupuncture.
Alors pouvons-nous déjà penser que « la douleur n’est pas une fatalité » ?