Miscellanées scientifiques du mois de février 2021

Samawal al maghrebi, mathématicien et poète, inventeur de puissances nulles ; le plus petit des reptiles du monde ; l'intrication quantique ; Betty Meggers et Anna Roosevelt, deux scientifiques femmes oubliées ; et pour conclure un ouvrage sur l'intelligence des poulpes...

Al Samawal et la notation des puissances 

samawal

Ibn Yahyā al-Maghribī al-Samaw'al est mathématicien, médecin et poète né au Maroc en 1130 et mort à Maragha (nord de l'Iran) à l'Age de 50 ans. De langue arabe, il était né juif avant de se convertir à l'islam (et d'écrire un ouvrage toujours édité sur "les errements de la foi chez les chrétiens et les juifs")

Il est surtout connu pour son ouvrage "le livre flamboyant de l'algèbre" (al-Bahir fi'l-jabr) dans lequel il propose des méthodes opératoires de solutions d'équations polynomiales, extrait des racines carrées et cubiques Un de ses résultats les plus spectaculaire est d'avoir établi la formule de la sommes des carrés des premiers entiers :

{\displaystyle 1^{2}+2^{2}+\cdots +n^{2}={\frac {n(n+1)(2n+1)}{6}}}

mais son résultat le plus étonnant est d'avoir établi la relation fondamentale de la "formule des puissance" qui établit qu'un nombre N à la puissance zéro est égal à un.

La formule fondamentale concernant le calcul des puissances implique que pour multiplier deux puissances, il suffit d'ajouter leurs exposants : 

X à la puissance n mutiplié par X à la puissance m est égal a X à la puissance n+m 

Pour que cette formule soit vraie quelque soit n positif ou nul, cela implique que X à la puissance 0 est égal à un... 

Le plus petit reptile vivant découvert et aussitot perdu...

Madagascar est une île étonnante par sa flore et sa faune. En particulier l'ile recèle les vertébrés de taille minuscules (les plus petits singes du monde, les grenouilles les plus minuscules). Mais la découverte de ce microcaméléon reste quand même étonnante, et on est sans explications vis-à-vis de ce phénomène naturel. 

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Brookesia nana mesure 13 mm de long. Il vit dans une région montagneuse, à 1 300 mètres d’altitude. A peine découvert, le Brookesia nana est déjà considéré comme menacé. « La destruction de l’habitat représente la plus grande menace pour les amphibiens et les reptiles de Madagascar », explique le scientifique qui l'a découvert.

Madagascar recèle des trésors de biodiversité, mais c’est aussi un des pays les plus pauvres du monde. La protection de la faune et de la flore locale ne font pas partie des priorité, ce qui est une perte immense pour l'humanité... 

Les mystères de l'intrication quantique 

image-intrication-quantique

L'intrication quantique désigne un phénomène très surprenant qui voit deux systèmes former un état lié, l'état de chaque système individuel restant indéfini. Quelle que soit la distance qui les sépare, ces systèmes possèdent des propriétés physiques corrélées entre elles. Cette propriété fondamentale de la matière donne lieu a des promesses de développements technologiques spectaculaires, en particulier dans le domaine de l'informatique.

C'est est ce phénomène que des scientifiques ont réussi à fixer sur une image en utilisant le dispositif ci-dessous : 

dispositif-intrication-quantique

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grâce à un système sophistiqué de lasers et de cristaux, les scientifiques ont capturé la toute première photo d’intrication quantique. C'est qu'au delà de l'importance de l'intrication quantique dans l'explication des phénomènes les plus étranges de la physique fondamentale, cette propriété est également source de développements technologiques particulièrement importants. 

En effet, le phénomène en question a également un intérêt pratique considérable, puisqu'il permet de s'affranchir des limites de la "logique binaire" qui autorise jusqu'à présent de réaliser les calculs numériques qui constituent notre "révolution digitale". Cette nouvelle "révolution technologique" serait de même importance que celle qui a permis de passer de la vapeur au moteur à explosion. C'est dire qu'elle est l'objet d'enjeux (financiers, politiques, économique) colossaux... 

Un registre classique de N bits ne peut stocker qu’une seule série de N valeurs binaires à la fois. Mais un registre de N qubits peut, grâce au phénomène de superposition, stocker toutes les combinaisons à la fois, soit 2Nséries de valeurs binaires. Chaque série est associée à une certaine probabilité. 

La difficulté est de ne sélectionner que les "bonnes réponses" et c'est un art difficile. Mais les progrès constants sont prometteurs. Une première étape très prometteuse est apparue avec la découverte en 1994 de "l'algorithme de shor" qui permet de factoriser très rapidement les grands nombres, et a donc des applications en "cryptographie" La mise au point d'un "calculateur quantique" permet de réduire de beaucoup la complexité d'un tel algorithme. Mais l'informatique peut également être utilisée pour la physique des matériaux et la physique...

C'est une "technologie prometteuse", mais pour le moment les promesses n'ont pas encore été toute tenues...

Les journaux annoncent réguliérement des "révolutions quantiques" dans ce domaine. Mais on en est pas encore passé a la phase de mise en oeuvre même si on constate des progrés significatifs... 

Exemple de promesses (pas encore tenues) :

https://www.zdnet.fr/actualites/comment-l-informatique-quantique-a-resolu-un-probleme-vieux-de-plusieurs-decennies-

https://www.lebigdata.fr/samsung-batteries-informatique-quantique39918589.htm

Scientifiques oubliées : les pionniéres de l'archéologie amazonienne 

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L'archéologie possède ses vedettes et ses scientifiques oubliées, il possède aussi ses terrains privilégiés, et d'autres beaucoup moins. C'est d'un de ces terrains délaissés, et de deux femmes qui l'ont remis a l'honneur dont il sera question ici. Evidemment, il y a des civilisations connues, répertoriées et qui font depuis longtemps l'objet de recherches intensives : l'Egypte et la Mésopotamie, la Chine, la civilisation inca en Amérique centrale...  Betty Meggers et Anna Roosevelt sont deux archéologues qui ont consacré à faire de l'Amazonie le centre de leurs recherches. C'est que l'Amazonie n'est pas un terrain de recherche disputé : on prend cette région immense pour un quasi désert peuplé seulement de "sauvages" n'ayant pu donner lieu à des dépôts qui pourraient intéresser les scientifiques... Seuls les anthropologues attirés par le "monde sauvage" pourrait faire leur miel de ces terrains de jeu délaissés par la science. Et c'est l'immense mérite de Betty Meggers et d'Anna Roosvelt de nous avoir montré qu'il n'en était rien...

Betty Meggers fut la première archéologue a dépasser les préjugés coloniaux qui s'attachaient à l'histoire des sociétés amazoniennes en montrant que la région avait été à l'origine de progrès déterminant dans la céramique (dont elle comparait la qualité avec celle du Japon de la même époque) mais aussi avait été à l'origine d'une des (nombreuses) découvertes de l'agriculture. Un certain nombre de ses découvertes ont été discutées, mais son mérite d'avoir redéfini cette région comme "centre d'une civilisation avancée" reste total.

Anna Roosvelt née en 1946 et arrivée plus tard sur le terrain remis en cause certains des présupposés de Betty Meggers (en particulier sa théorie "difusionniste" de la technologie de la céramique) Elle a contesté en particulier le fait que les civilisations amazoniennes étaient incapables de développer des technologies avancées de façon interne.

La discussion (sur l'importance de ces civilisations) se poursuit encore maintenant, d'autant que ces découvertes ont suscité le développement d'une riche école archéologique autochtone massivement investies par des femmes.

Source :

https://www.pourlascience.fr/sd/histoire-sciences/les-pionnieres-de-l-archeologie-amazonienne-20612.php

Le livre du mois : l'intelligence des poulpes 

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Les ouvrages sur l'intelligence "non humaine" se multiplient, sans doute en raison de la vogue de "l'intelligence artificielle" mais aussi d'un nouveau regard sur le vivant qui amène à considérer les différentes sortes d'intelligences animales mais aussi celles du vivant en général (même si la notion "d'intelligence animale" défendue par certains auteurs et autrices persiste à être problématique pour un certain nombre de scientifiques).

La question de l'intelligence animale est au centre de multiples interrogations : qu'appelle-t-on "intelligence", comment la mesurer, y a-t-il une spécificité "humaine" dans ce domaine, mais aussi une singularité d'autres espèces qui pourrait fonder un nouveau regard sur un certain nombre de problèmes ouverts à la discussion ?

L'ouvrage que je vous présente est surtout riche d'une double originalité : d'une part l'auteur parle d'une espèce extrêmement éloignée de la nôtre : un poulpe (ou les espèces apparentées dont il est également question dans l'ouvrage) est très éloignée de l'espèce humaine, pourtant il possède bien un cerveau, mais celui-ci contrairement au nôtre est "décentralisé" : il y a des "mini-cerveaux" dans chacune des tentacules du poulpes, qui prennent certaines décision indépendamment du "cerveau central" par exemple. L'autre singularité de l'ouvrage est la double "casquette" de l'auteur, en même temps chercheur scientifique (avec un bon ratio de publications scientifiques dans des revues reconnues dans le secteur) et philosophe de bon niveau.

Les réflexions entrainées par cette double singularité sont extrêmement riches, et ouvrent à des réflexions qui sortent largement du cadre même de la recherche scientifique sur l'intelligence animale. Il évoque largement un essai d'un des plus grands philosophes "analytiques" Thomas Nagel (le courant "analytique" est le courant de pensée hégémonique dans la philosophie moderne américaine) et son essai salvateur "Quel effet cela fait d'être une chauve souris" (fournis en annexe pour édification du lecteur).

Présentation de l'éditeur :

Il possède un énorme cerveau – quasiment autant de neurones qu’un chat – localisé en partie dans ses huit bras. Il «voit» et «goûte» avec la peau, dont la couleur change instantanément pour mieux le camoufler. Dépourvu d’os, il se faufile à travers la moindre fente – oubliez les cages! Il joue, adore collectionner les objets, apprend de ses erreurs comme de ses succès et reconnaît les humains... Ce prince des profondeurs, c’est le poulpe, dont on commence simplement à mesurer l’intelligence que Charles Darwin avait déjà pressentie.

Mais il y a plus extraordinaire encore... En explorant Octopolis, une étrange cité sous-marine fondée par des poulpes, Peter Godfrey-Smith découvre des animaux capables d’interactions complexes et dotés de surprenantes personnalités. Sa vie bascule soudain lorsqu’une seiche le regarde au plus profond de l’âme : mais que nous disent donc ces êtres? Se pourrait-il que nous ne soyons pas la seule branche du vivant à disposer d’un «moi» intérieur? Et si oui, de quelle conscience témoignent les poulpes, seiches, calmars et autres céphalopodes?

Une fascinante rencontre du troisième type, qui éclaire en filigrane l’émergence d’une autre intelligence, la nôtre.

Référence :

Peter Godfrey-Smith, Le prince des profondeurs. L'intelligence exceptionnelle des poulpes, Flammarion, 2018

Le document sur "comment vivre comme une chauve souris" peut etre consulté ci dessous : 

http://pacherie.free.fr/COURS/MAG/Nagel_chauve-souris.pdf

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