Miscellanées scientifiques du mois de juillet 2020

Au sommaire ce mois-ci : Trois traités de mathématique, l'ornithologue Marareth Nice, scientifique oubliée, des fourmis qui font du parkour, le retour de la peste bubonique en Chine, le consentement éclairé dans la recherche médicale, le premier vaisseau spatial arabe en direction de Mars, le livre du mois : Physique atomique et connaissances humaines et le grand retour des jeux...

Mathématiques et science : trois traités remarquables 

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Les mathématiques (outil fondamental intervenant dans la résolution de nombres de secteurs des "sciences exactes")  progressent par la découverte de théorèmes nouveaux ainsi que de "nouveaux objets" d'études qui peuvent servir d'instruments d'investigation pour de multiples recherches dans le domaine des sciences de la nature. 

Mais elles progressent également par l'édition de traités qui représentent "l'état de l'art" à une période et dans un lieu donné et permettent aux scientifiques d'autres disciplines de s'approprier ces outils qui contribuent ainsi d'une façon particulièrement importante aux progrès des sciences et des techniques.

Trois traités d'une grande importance historique illustrent cette importance. 

Papyrus Rind: le papyrus Rind est un des plus vieil ouvrage mathématique existant. Daté de -3670 PE et écrit par un scribe sans doute "légendaire" le scribe Ahmes (le premier mathématicien connu)  il donne une idée précise des connaissances arithmétiques au temps des pharaons. Les mathématiques égyptienne du temps des pyramides sont surtout des mathématiques "pratiques" Elles n'en sont pas moins relativement avancées, et certains problèmes posés dans ce manuscrit continuent d'exciter la curiosité de lecteurs arrivés bien après la rédaction de ce papyrus. Il contient en particulier des algorithmes multiples pour des problèmes de fractions, de calcul d'aire, etc. 

Un des résultats remarquable de ce manuscrit est une des premières approximations de "PI". Le problème est donné comme celui de la "quadrature du cercle", à savoir de trouver un carré dont la surface équivaudrait à celle du cercle dont on cherche la surface 

Le scribe Ahmes utilise alors le carré de côté 8d /9 où d est le diamètre du cercle ; en d'autres termes, l'aire d'un cercle de diamètre 9 unités est presque égale à l'aire d'un carré de 8 unités.

πR² ≈ (8 x 2R/9)²

Ainsi, on obtient une valeur approchée du nombre pi, au dixième car :

π ≈ (16/9)²
π ≈ 256/81
π ≈ 3 + 1/9 + 1/27 + 1/81
π ≈ 3,160.

Ganita Sara Samgraha est le premier ouvrage de mathématique indienne connue. Etant donné l'importance décisive (et quelque peu méconnue) des mathématiques indiennes dans l'histoire générale de la discipline, cet ouvrage est particulièrement important par les découvertes de la mathématique indienne de cette époque mais aussi par l'influence qu'il aura dans les mathématiques arabes puis indirectement occidentale (par le truchement de l'islam)  Un des problèmes qu'il comporte a ravi des générations de mathématiciens professionnels et amateurs Serez vous le résoudre ? 

Tandis qu'une jeune femme se dispute avec son mari, son collier se rompt. Un tiers des perles s'éparpille en direction de la jeune femme, un sixième tombe sur le lit. Une première moitié des perles restantes (puis une moitié de la moitié restante, et ce six fois de suite) tombe partout ailleurs. En tout 1161 sont retrouvées dispersées a travers de la pièce. Combien de perle le collier comportait-il à l'origine ? 

L'Arithmétique de Trévise est le premier livre imprimé de mathématique. Il est consacré aux "mathématiques financières" et aux calculs nécessaires aux marchants voué aux marchés internationaux" (la "première mondialisation" bien avant Marco Polo ou la découverte de l’Amérique) et il n'est pas indifférent qu'il ait été édité en Italie, c'est a dire aux sources du capitalisme (le capitalisme nait en Italie à cette époque quand les banquiers au lieu de prêter à des paysans ou à des rois investissent dans une industrie en voie de centralisation, par exemple celle du drap à Florence) De plus, il constitue un jalon important de la diffusion du livre imprimé : les premiers livres imprimés ont été des bibles, et il est significatif que ce contenu soit considéré comme suffisamment important (et "rentable") pour être un des premiers imprimés) 

Du point du contenu il n'a rien de "révolutionnaire" ni de compliqué : le manuel prend l’exemple d’un petit marchand vénitien actif dans le commerce du vin au Rialto et il est destiné à l’enseignement de la tenue des comptes en partie double. Le manuel se divise en trois parties, la « Rubrica », une espèce de sommaire dans lequel les différents cas à traiter sont énumérés et les deux principaux registres d’un marchand tenant ses comptes en partie double : le journal et le grand livre. Il démontre la diffusion, du moins en théorie, du modèle de la comptabilité en partie double et les marchands, bien que d’envergure modeste, participèrent aussi à cette diffusion.

Il est à noter que "la comptabilité en partie double" est considérée comme étant à l'origine du capitalisme. L'invention d'un "journal" ou sont notés "débit" d'un coté, "crédit" de l'autre (l'argent qui entre et l'argent qui sort) est liée a une vision de "l'entreprise" ou celle ci se considère uniquement par rapport à sa variable "rentabilité" (ce qui n'a rien de trivial au moyen âge) 

Mais l'"Arithmétique de Trévise" est également intéressant en ce qu'elle donne l'ensemble des bases mathématiques qu'un "honnête homme" (commerçant vouée au commerce international) se doit de connaître.

Scientifiques oubliées : Margaret Nice 

margaret-morse-nice

Margaret Nice est une ornithologue spécialisée dans le bruant chanteur auquel elle a consacré une bonne partie de sa vie. A priori, elle n'a pas de découvertes éclatantes à son actif, elle n'a pas changé notre regard sur une partie essentielle de notre environnement, elle n'est ni une récipiendaire possible du prix Nobel ni une féministe s'étant battue (et ce combat a été nécessaire et l'est toujours dans les secteurs de la science ou règne toujours un machisme plus ou moins affirmé).

Dans un livre consacré aux "façon d'habiter un espace" par les oiseaux, Vinciane Despret après avoir évoqué l'importance décisive d'un ornithologue, Henry Eliot Howard qui bien quornithologue amateur sera pour longtemps une référence incontestée dans la territorialisation des oiseaux montre comment Margaret Nice remet en cause certains des implicites centraux de l'analyse de la territorialisation de l'oiseau.

L'ensemble des points de vue donnés montre un esprit ouvert à de nouvelles interrogations, mais sensible également à la rigueur nécessaire Il donne envie de lire en détail l'œuvre de Margaret Nice, qui n'est malheureusement pas disponible en français. Il est cependant facile de se procurer "Research is a passion with me" dont le niveau d'anglais n'est pas rédhibitoire (la preuve, j'arrive à le lire...) et qui contient des points de vue passionnant sur le sujet des oiseaux et sur la difficulté d'une femme à entreprendre une carrière scientifique... 

Vulgarisation scientifique : Quand des fourmis font du Parkour

Le CNRS entretient sa mission de vulgarisation des savoirs scientifiques avec un vrai savoir faire et une efficacité reconnue. Il a déja été question de sa revue "grand public" (outre ses nombreuses revues scientifiques proprement dit) ainsi que de quelques ouvrages papiers édités par eux. C'est ainsi qu'une série de vidéos ont été élaboré dans le but de présenter au grand public les recherches françaises. Une série de chaines Youtube se consacrent par exemple à cette mission centrale dans l'objectif de démocratiser la science et c'est d'une d'entre elle qu'il va etre question. 

Une des plus intéressante se nomme "zeste de science" à la fois parce qu'elle fait voir, mais aussi par son ton qui mélange érudition et humour d'une façon que personnellement, je trouve assez irrésistible. Je vous laisse juge sur cette vidéo qui montre les déplacements de fourmi d'un genre spécial en ce qu'elles ne se servent pas de "phéromones" pour se guider dans l'inconnu. En effet, les fourmis sont de véritables "usines chimiques" qui émettent des odeurs spécifiques (les fameuses phéromones) qui leur servent à la fois de boussole, d'outils de séduction et d'échanges sociaux. Or certaines fourmis n'utilisent pas ces stratégies olfactives désormais bien connues. L'étude des stratégies utilisées pour découvrir la façon dont elles arrivent quand même à s'orienter dans leurs déserts est passionnant, et la façon de le présenter assez bluffante !

Parkour Fourmis | ZdS#35 © Zeste de Science / Les séries originales du CNRS
 

Le retour de la peste bubonique en Chine 

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En ces temps où le Coronavirus glane tous les feux de l'actualité, il serait peut-être temps de reparler de la peste, la maladie reine dans la catégorie « maladies infectieuses ». Et justement, la peste fait son grand retour en Chine et en Mongolie. L'Organisation Mondiale de la Santé a annoncé le 7 juillet que trois cas de peste bubonique ont été confirmés en Mongolie, et un autre en Chine. Pour l'heure, l'instance internationale ne "considère pas qu'il s'agit d'un risque élevé" et précise qu'elle "surveille attentivement" l'évolution de la situation. Mais évidemment, les informations données par la chine ne sont pas forcément d'une fiabilité assurée. Il y a des précédents... 

Rappelons ce qu'est la peste bubonique. C'est une des formes de peste bien moins dangereux que la redoutable "peste noire" en raison à la fois d'une mortalité inférieure, et surtout du fait qu'elle n'est pas transmissible entre humain, mais uniquement via des vecteurs de transmission extérieurs (puces, animaux contaminés) Une des dernières contamination est due à la consommation par un quidam d'un lapin sauvage infecté.

Source : https://www.sciencesetavenir.fr/sante/plusieurs-cas-de-peste-bubonique-recenses-en-chine_145801

Le consentement éclairé par temps de Coronavirus

Le consentement éclairé est un des dispositifs centraux pour l'expérimentation scientifique en matière médicale. Son principe remonte à l'antiquité, en tout cas pour l'homme libre. S'en est suivi une longue période ou celui ci a été oublié au profit de l'expérimentation sur les "corps vils" (détenus, marginaux, pauvres) comme le rappelle un livre éclairant (cité en biographie).

Or nos temps de pandémie sont ravageurs pour cette notion de "respect" qui selon certain.es doit s'effacer devant l'urgence de la situation. Evidemment, on peut citer le cas du professeur Raoult qui est accusé de ne pas avoir respecté les normes formelles qui encadrent l'expérimentation médicale en France (mais la question est complexe, et le jugement à venir : comme pour toutes ces formes d'affaires, attendons d'en savoir plus avant d'avoir un jugement définitif) De même, une période propice à l'arrivée de vaccins anticovid19 est propice au relâchement des normes d'expérimentation de traitement. C'est pour cela que l'entretien avec le docteur Samia Hurst-Majno est tout a fait éclairant. Malheureusement, il est réservé aux abonnés du journal "le monde" En voila un petit extrait :

Il existe ce qu’on appelle un malentendu thérapeutique : même lorsqu’on lui explique clairement les vrais enjeux, le patient a tendance à croire que l’essai clinique vise à le soigner et non à collecter des données qui bénéficieront à d’autres. Il se représente le médecin comme une personne de confiance et attend de lui d’être soigné. Dans les soins ordinaires, cette confiance est généralement fondée. Mais, dans le domaine de la recherche, cette confiance peut créer un malentendu car l’objectif premier est d’obtenir des connaissances généralisables. Evidemment, on se soucie de l’intérêt du participant à la recherche, mais son intérêt n’est plus seul en compte. Or le simple fait de se retrouver face à une blouse blanche à l’hôpital réactive la représentation des soins ordinaires, si bien que le patient peut avoir du mal à percevoir les enjeux de l’essai clinique.

Référence : https://www.lemonde.fr/sciences/article/2020/07/12/samia-hurst-majno-de-nombreux-medecins-ne-comprennent-pas-entierement-les-enjeux-du-consentement-eclaire_6046006_1650684.html

On peut également lire (accès libre) un article sur les enjeux de la confiance par temps de pandémie (Samia Hurst-Majno est Suisse et membre de la "task force" suisse)

https://www.heidi.news/sante/accepter-la-confiance-des-citoyens-en-temps-de-pandemie-prudence-prudence

Le premier vaisseau spatial arabe en direction de mars 

Les missions spatiales sont en général construites sur des considérations complexes ou interviennent par intérêt économique (les satellites météo ou ceux servant aux télécommunication sont extrêmement rentable une fois acquis la technologie nécessaire) et prestige politique. L'annonce d'une mission spatiale vers mars par les Emirats Arabes Unis procède évidemment des deux considérations mais leur réalisation est intéressante à examiner.

Les émirats arabes unis veulent effectivement se positionner entre leurs deux voisins qui jusque la font l'essentiel des informations : l’Arabie Saoudite dont l'image de marque est surtout marquée par un respect bigot à la tradition et le Qatar marqué par une revendication de modernité (toute relative par certains aspects).

Il n'est donc pas indifférent que le vaisseau "al amal" rejoigne le club fermé des pays en capacité de mener à bien ce genre de mission spatiale. Il le fait dans le cadre d'une collaboration étendue avec la Corée du sud et avec l'aide active des états unis (c'est aux états unis que la sonde a été finalisée au  Laboratory for Atmospheric and Space Physics de l'Université du Colorado à Boulder (Etats-Unis) par une équipe mixte américaine et émiratie et avec l'aide active des université de Belerley et l'université d'état de l'arizona) 

Le lancement de la sonde a été effectué avec succès avec l'aide d’une fusée japonaise, qui a décollé du pas de tir de Tanegashima, dans le sud-ouest de l’Archipel.

Engin spatial non habité, Al-Amal devrait commencer à orbiter autour de Mars d’ici à février 2021, marquant le 50anniversaire de l’unification des sept principautés qui forment les Emirats arabes unis.

Une fois sur place, la sonde doit faire le tour de la Planète rouge pendant toute une année martienne de 687 jours terrestres. L’objectif est de fournir une image complète et inédite de la dynamique du temps dans l’atmosphère de Mars. 

Le livre du mois : niels bohr, physique atomique et connaissances humaines

niels-bohr

 

Niels Bohr est sans doute un des physiciens les plus important du XX siècle, qui en comprend pourtant un certain nombre... Il n'a pas la faconde d'un Albert Einstein, n'a pas donné son nom a une expérience de pensée faisant intervenir un chat (contrairement à Schrödinger) n'est pas français (contrairement aux divers membre de la famille Curie).

Pourtant sa contribution à la physique de notre temps est considérable. En particulier, il est à l'origine de la compréhension actuelle de la physique quantique et de son "interprétation" standard (la fameuse "interprétation de Copenhague" dont il dirigeait l'institut de physique) Cette interprétation donne aux phénomènes quantique un caractère fondamentalement probabiliste auquel c'est beaucoup opposé Albert Einstein (son fameux "Dieu ne joue pas aux dés" s'opposait à cette conception de la physique est restée dans les anales, ainsi que la réponse de Niels Bohr "Qui êtes vous, Albert Einstein, pour dire à Dieu ce qu'il doit penser ?")

Or les conceptions de Niels Bohr ainsi que celles de Albert Einstein s'appuyait sur des conceptions philosophiques sous jacentes. C'est un livre de débat philosophique auquel Niels Bohr nous convie autour de la notion de "complémentarité" qu'on pourrait résumer de cette formule : Corpusculaire et ondulatoire : la réalité a deux natures complémentaires.

Cette divergence est toujours d'actualité (et d'ailleurs nombres de physiciens tentent de résoudre cette aporie en recherchant une théorie unificatrice selon un seul point de vue, sans grand succès jusqu'a présent)

Dans le livre que je vous présente, Niels Bohr tente de présenter les bases philosophiques de ses conceptions, et c'est passionnant ! Mais évidemment, il faut connaitre un peu le sujet dont il traite (la physique "traditionnelle", la théorie de la relativité et la mécanique quantique) et s'intéresser de près aux débats philosophiques. Cela n'a rien d'obscur ni d'un coté (la physique) ni de l'autre. Mais ce n'est pas "récréatif" pour autant. Mais ce n'est pas en dehors de nombres de débats actuels sur "le réel" (qu'on présuppose toujours "simple", le réel c'est ce qui s'impose sans discussion, alors que la réalité est toujours plus complexe) En fait cela ouvre à des abimes de réflexion, et pas seulement dans le domaine des sciences physiques....

La quatrième de couverture

Si Niels Bohr (1885-1962) a introduit en physique des changements aussi profonds que ceux qui avaient accompagné la naissance de la science moderne de la nature au XVIe et au XVIIe siècle, c'est parce que, physicien, il est aussi philosophe. Le rôle fondamental qu'il joue dans la formation de la théorie quantique entre 1913 et 1927 le conduit en effet à proposer, avec la notion de «complémentarité», une interprétation nouvelle des concepts d'objet et de phénomène qui transforme la conception générale de la science et qui anticipe sur de nombreux aspects de l'épistémologie contemporaine. L'œuvre de Bohr s'attache à penser cette révolution dans les principes de la philosophie naturelle tels que Kant les avait définis et tels que la tradition de la physique allemande du XIXe siècle les avait soumis à un débat constant : qu'est-ce qu'une représentation, comment s'assurer de la cohérence d'un énoncé et de la vérité d'une théorie physique, qu'est-ce que la réalité d'un processus ? Dans ces textes capitaux - notamment ceux des discussions avec Einstein -, les difficultés formelles de la physique atomique ne sont pas disjointes des paradoxes qu'elles impliquaient, aux yeux de Bohr, dans les domaines du langage, de la théorie de la connaissance et des sciences humaines.

Niels Bohr "Physique atomique et connaissances humaines" Folio Essais 2016 656 pages

Les jeux du mois : le retour !

Il y a quelques temps qu'il n'y avait plus eu de jeux de proposés aux lectrices et lecteurs de cette rubrique. C'est donc le grand retour, mais avec une innovation : il ne sera plus question de mathématiques mais de Physique. Mais de la physique élémentaire, niveau Bac. 

question 1 P6

Unn bocal fermé dans lequel est placé une mouche est placé sur un des plateaux d'une balance d'orfévre (extrêmement précise) Elle est à l'équilibre quand la mouche est plaquée sur la base du bocal Le fait que la mouche se mette a voler change t il l'équilibre, et comment dans ce cas?

Question II : la dilatation thermique du béton armé

Le béton "armé" est composé de béton coulé autour d'une âme en acier. Pourquoi n'y a-t-il pas rupture lors d'un changement brusque de température ?

question III : le 10 millionnième de gramme

Peut on voir à l'oeil nu un dix millionniéme de gramme ?

question iV : la température de l'athmosphère

Pourquoi la température de l'athmosphère est elle plus faible en altitude qu'a hauteur du niveau de la mer ?

Question V Compressibilité comparée

Lequel se compresse-t-il le mieux, l'eau et le plomb, et de combien ?

L'ensemble de ces problèmes et bien d'autres encore tout aussi passionnant se trouvent dans un petit ouvrage que je recommande chaleureusement concocté par un problémiste émérite, Yacov Perelman. 

Yacov Perelman "Oh la physique" Dunod 2000 251 pages

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