Miscellanées scientifiques du mois de mars

Ce mois ci, au menu : les découvreurs de dinosaures, la transformée de Fourier (qui a également transformée l'informatique), un livre génial sur les insectes, des expériences à faire chez vous (ou pas) toujours des jeux mathématiques et des tas d'autres choses !

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 Qui a découvert les Dinosaures ?

La découverte de ces « terribles lézards » a été une véritable épopée. Elle demandait à la fois un esprit aventureux et une tête bien faite. Portrait de quelques découvreurs qui ont participé à cette aventure.

Gideon Mantell

Ce fut le premier scientifique a rassembler de « grands os » et des dents elles aussi d’une taille impressionnantes, et a penser qu’il s’agissait d’une espèce maintenant disparue malgré l’opposition parfois farouche de certains de ses détracteurs (en particulier de Richard Owen dont nous parlerons par la suite). Il a été le second à découvrir un modèle entier de dinosaure,l’iguanodon (le premier étant le très excentrique William Buckland)

Richard Owen

Ce biologiste spécialiste en anatomie comparée et paléontologue britannique, lauréat de la Royal Medal en 1846, de la médaille Copley en 1851 et de la médaille linnéenne en 1888 par ailleurs très controversé est surtout connu pour avoir intenté le nom de « dinosaures » (terrible lézard en grec) pour une série de reptiles terrestres du Mésozoïque

Sa carrière est entachée par une série d’accusations de plagiats, en particulier en 1844 lorsqu'il s'attribue le crédit d'un article déjà été présenté quelques années auparavant à la Geological Society of London dont il faisait alors partie. Il est alors démis de ses fonctions à cette prestigieuse société scientifique.

Edward Drinker Cope vs OC Marsh

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Ces deux découvreurs émérites de dinosaures sont les principaux protagonistes de ce qu’on a appelé la « guerre des os » (Bones war), une période agitée ou des paléontologues américains se sont rués sur les os de dinosaure au travers d’une frénésie de découverte.

Edward Drinker Cope et OC Marsh furent les deux protagonistes de cette compétition acharnées : l'un était l'éléve de l'autres, ce qui ne les a pas empéchés de s'affronter. Dans les années 1870, ces deux paléontologues se sont opposés par tous les moyens possibles, les moins éthiques y compris :

On utilise la dynamite pour faire exploser les rochers contenant les restes des dinosaures,

On achéte les découvertes que  d’autres ont trouvés, on lance des fausses pistes.

On assistera même a des batailles rangées entre les membres des deux équipes se rendant sur le même lieu de fouille.

De même Marsh utilisera le nerfs de la guerre, l’argent,pour faire en sorte que son adversaire Cope se retrouve sans moyens financiers pour poursuivre ses recherches.

Au final, on ne peut pas savoir combien de découvertes ont été perdues en raison de cette concurrence exacerbée, seulement que cette compétition insensée a permis de découvrir dans un laps de temps relativement court un grand nombre de nouvelles espéces

Fredrich von hune

Le baron Friedrich Richard von Hoynigen, dit von Huene (né le 22 mars 1875 à Tübingen et mort dans la mêmeville le 4 avril 1969 dans cette même ville) est un paléontologue allemand spécialiste des vertébrés1. Ce fut le plus prolifique des découvreurs de dinosaures du continent (l’allemagne étant explorée mais aussi tous les terrains de fouille d’europe centrale et d’europe du sud

Roy Chapman Andrews

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Si Roy Chapman Andrews est aujourd’hui une légende, c’est aussi pour avoir été choisi pour modèle pour créer le personnage de Indiana Jones, l’explorateur des « aventures de l’arche perdue » Bien que certains commentateurs refusent cette identification le caractére « séducteur » et « universitaire et aventurier » le rapproche beaucoup de celui qui enest sans doute inspiré.

Ses nombreux voyages en asie du sud est, dans l’arctique ou dans le désert de Gobi ont entrainé nombre de découvertes, pas seulement dans le domaine des dinosaures. Il a cependant découvert auprès d’un rhinocéros préhistorique un vélociraptor et un œuf de dinosaure !

Devenu président du Club américain des explorateurs (1931-1934), il est nommé en 1934, directeur du Muséum d'histoire naturelle de Washington.

 

La plus belle des équations physique : la Transformée de Fourier

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Joseph Fourier (1768-1830) est surtout connu pour ses travaux sur la chaleur.

Une de ses découvertes les plus connue est la « décomposition en série de Fourier ». Elle permet d’exprimer toute fonction périodique (par exemple un son,une musique) comme une série de fonctions sinusoïdales. Ces fonctions se composent d'une fonction sinusoïdale à la fréquence du phénomène périodique considéré (la "fondamentale") et une série de fréquences multiples de celle ci (les "harmoniques")  Le calcul de ces fonctions se résume alors au calcul des coefficients des différentes fonctions sinusoïdales. Des considérations mathématiques et quelquefois physiques permettent de simplifier ce calcul et de pouvoir négliger un certain nombre de termes. C'est ce qu'on appelle "analyse harmonique", trés utilisée en physique.

Cette "analyse harmonique" a été révolutionné quand on est passé au numérique. On parle alors dans ce cas "de transformée de Fourier discrète" (dont un des cas particulier est la FFT la transformée de Fourier rapide, un des algorithmes les plus connus de transformée de Fourier "discrète")

Une généralisation de la « décomposition en série de Fourier » se pose quand on veut traiter des fonctions (mathématiques) qui ne sont plus strictement périodiques. Cette généralisation s’appelle la « transformée de Fourier »

Elle est très utilisée en « traitement du signal » informatique.On utilise alors une version spécialement développée pour ce type d'application, la "transformée de Fourier rapide" ou Fast Fourier Translation" (acronyme FFT

La transformée de fourrier est également utilisée pour compresser des données, en particulier des images. Le format d’image JPEG utilise une variation de la transformée de Fourier nommée « équation aux ondelettes » Celle ci permet d’approximer une image de type photographique en négligant dans sa transformée les signaux les moins perceptibles par l’œil humain

 

Six expériences scientifiques à faire chez vous

Internet en général et le web sont plein de ressources scientifiques diverses. Pour les expériences scientifiques, il y a pléthore de sites, d’associations, de propositions. En voila une que je trouve assez parfaite dans le fond et dans la forme : humour bienvenues, explications pertinentes, réalisations impeccables. Voilà trois exemples qui vous montrent leurs réalisations, mais vous pouvez aussi en préférer d’autres.

Créer un Jet d'eau Parfait ! - Écoulement Laminaire

Créer un Jet d'eau Parfait ! - Écoulement Laminaire © Experimentboy

Bulles de Vide ! - La Cavitation [Science 2.0]

Bulles de Vide ! - La Cavitation [Science 2.0] © Experimentboy

Casser un verre avec du son ? - Fréquence de résonance [Science 2.0]

Casser un verre avec du son ? - Fréquence de résonance [Science 2.0] © Experimentboy

 

Il existe également de telles expériences sur de nombreux livres d'expériences scientifiques à faire à la maison. Parmis la aussi une offre nombreuses d'ouvrage, voila un que j'ai essayé et que je peut vous recommander :

Florian Briant : Electrocuter un cornichon et autres expériences galvanisantes Belin 2015 175 pages

 

La découverte scientifique du mois

Depuis des années, la médecine est confronté à un grave problème : les antibiotiques qui permettent de traiter des infections bactériennes extrêmement dangereuses, voir mortelles sont en train de perdre leur pleine efficacité et sont confrontées a des bactéries devenues résistantes. Or les "antibiotiques" sont des champignons ou des bactéries existant naturellement dans le sol. C'est pourquoi les chercheurs explorent frénétiquement de nouvelles substances

La difficulté de ce type de recherche tiens dans le nombre considérable de substances à tester, dont la plupart n'ont pas d'efficacité clinique. Sean Brady et son équipe, ont mis au point une nouvelle méthode d'exploration des génomes qui lui a permis de découvrir une nouvelle molécule antibiotique, la daptomycine  L’intérêt est aussi de proposer une nouvelle méthode d'exploration de ces substances prometteuses. « Ce qui fait l’originalité de cette étude, c’est que l’équipe a ciblé la synthèse d’une certaine famille d’antibiotiques dans le métagénome, sans les rechercher chez certaines espèces de bactéries en particulier et sans s’attacher à savoir si ces dernières seraient cultivables », explique Philippe Glaser, responsable de l’unité Écologie et évolution de la résistance aux antibiotiques de l’institut Pasteur.

Cela a permis de découvrir une nouvelle classe d'antibiotiques à l'efficacité prometteuse, les Malacine. Mais les essais doivent encore se poursuivre, et de nouveaux traitements ne seront éventuellement disponibles qu'avant une dizaine d'années

Cet article a été écrit aprés la lecture d'un article de "pour la science" dont voila la référence : https://www.pourlascience.fr/une-nouvelle-categorie-dantibiotiques-decouverte-dans-le-sol-13005.php (site consulté le 22 mars 2018)

jeu mathématique 1 : premier probléme d’Alcuin

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Alcuin était un moine anglais qui dirigeait l’école d’York. Il y introduisit des méthodes révolutionnaires d’enseignement, en particulier l’étude des disciplines « libérales » (mathématiques,sciences, arts et musique) Il fut appelé par Charlemagne pour diriger l’école que ce dernier fonda à Aix la Chapelle et qui réunissait l’élite intellectuelle de l’empire. C’est là ou il écrivit (en latin) le premier livre d’énigmes mathématiques « Proposiones ad acuendo Juvenes problèmes pour aiguiser la jeunesse ». C’est de ce livre que sont tiré les deux propositions de ce mois

Un escargot invité à déjeuner par un roseau doit parcourir une lieue. S’il se déplace d’un pouce par jour, combien de temps lui faudra t il ?

Comme vous n’êtes peut être pas familier des unités de mesure au temps de Charlemagne, les voila ci dessous :

Dans une lieue, il y a 1500 pas ou 7500 pieds ou 90 000 onces de pied.

 

Le livre du mois : insectopédie

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 Ce livre est un labyrinthe. Il se présente comme un dictionnaire, avec une série d’entrées classées par ordre alphabétique, mais cet ordre apparent éclate sous une profusion d'approches diverses, de correspondances mystérieuses, de convergences secrètes avec une densité d'information impressionnante. En déjouant l’alphabet, il fait du même coup exploser la linéarité et son abécédaire devient ainsi fractal, clin d’œil aux visions de certains yeux qui ne sont pas les nôtres. Voir la réalité avec les yeux multiples d'une mouche, se penser à l'instar de Kafka, insecte pris au piège de la société, voila quelques "expériences de pensées" que l'auteur nous propose. Mais il nous propose également des expériences bien moins connues, que ce soit l'approche d'une scientifique doublée d'une artiste qui envisage les dégâts causés par Tchernobyl a l'aulne de transformations subies par des insectes victimes des radiations, que ce soit certaines sexualités d'une étrangeté absolue qui utilise l'insecte dans des jeux d'une perversité inenvisageable, Et il y a aussi, au niveau des sciences "dures", tout ce qu'on ignore sur l'insecte, qui reste encore cet animal d'une "inquiétante étrangeté" pour reprendre la formule de Freud.  

Il est question d’insectes, c’est a dire pour l’auteur de l’altérité absolue c'est a dire d'une présence invisible, agaçante, nuisible ou fascinante mais qui ne nous laisse jamais indifférents. . Ce qui est troublant c'est que cette altérité absolue est l’œuvre d'un monstre familier, présent dans notre environnement immédiat depuis la nuit des temps. Un monstre et quelquefois un ami. Ainsi "Jimmy Cricket", l’âme du jeune Pinocchio. Les pièces s’imbriquent parfaitement les unes dans les autres même si elles font appel a un ensemble de disciplines (histoire, biologies, philosophie, la géographie, le social et le politique, la science et les arts, la culture et le biologique) qui se répondent et se chevauchent dans une farandoles de liens bruissant comme une nuée d'insectes dans le ciel. 

Les lettres de l'alphabet se succèdent, et tracent un portrait complexe de nos rapports avec ces être régulièrement dédaignés. A "A" comme "Air", on explique la surprise des scientifiques découvrant l'importance du "transport par les airs" pour nombres d'insectes qui se laissent porter par le vent dans de folles pérégrinations que les scientifiques n'imaginaient pas. Ceux ci découvrent stupéfaits que des millions voir des milliards de petits êtres peuplent les nuages, et qu'ils peuvent ainsi parcourir des distances considérables. On découvre aussi les multiples rapports de certains insectes avec nos cultures humaines, ainsi la féte du grillon à Florence ou les compétitions de ce même animal dans des combats réglés comme du papier à musique en chine, ou il reste un loisir apprécié de millions de chinois, sans oublier l'afrique et ses nuées dévastatrices de crickets dévastant les récolte et condamnant la population à la famine.

L'obsession antisémites des nazis se retrouve également dans ces pages, quand les juifs sont comparé à une "population de vermine grouillante". Ce n'est pas du tout un hasard malencontreux qui fait que le Zirclon B, utilisé dans le cadre de la "solution finale" était surtout un insecticide puissant.

Il faut lire ce livre étonnant, d'une puissante originalité. Son approche originale, ses multiples points de vue constituent une indispensable lecture à l'heure ou les périls écologiques s'accumulent sur nos têtes. Peut être que les insectes,  et l'approche mis en œuvre par Hugh Raffles constituent une solution à notre myopie sensible...

Hugh Raffles INSECTOPEDIE Editions Wildproject 2016 440 pages

Jeu mathématique 2 : deuxième problème d’Alcuin

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C’est sans doute son probléme le plus connu !

Un homme devait traverser une rivière avec un loup, une chèvre et un panier de choux. Il y avait là un bateau, mais si petit que seul pouvait passer avec lui le loup, la chèvre ou le panier de choux. Il ne voulait pas laisser la chèvre avec le loup ou avec les choux.

Dis-moi, qui le peut, comment l’homme s’y prendra pour transporter sans problèmes le loup, la chèvre et les choux.

 

Cinq citations de Stephen Hawking

Stephen Hawking vient de nous quitter. C'était un scientifique important et un homme formidable. Gravement handicapé, cela ne l'a pas empéché de vivre, d'aimer, de lutter et de faire d'importantes découvertes scientifiques. C'était également un formidable pédagogue, d'ou le succés renouvelé de ses ouvrages de vulgarisation. Tiré du plus connu d'entre eux, cinq citations pour illustrer encore le mélange de science et de culture qui est le propos même de mes "miscellanées"

Nous menons notre vie quotidienne sans presque rien comprendre au monde qui est le nôtre. Nous accordons peu de pensées à la machine qui engendre la lumière du Soleil, rendant ainsi la vie possible, à la gravité qui nous colle à une Terre qui, autrement, nous enverrait tournoyer dans l'espace, ou aux atomes dont nous sommes faits et dont la stabilité assure notre existence. A l'exception des enfants (qui n'en savent pas assez long pour poser les questions importantes), peu d'entre nous passent beaucoup de temps à se demander pourquoi la nature est telle qu'elle est; d'où vient le cosmos ou s'il a toujours été là; si le temps fera un jour machin arrière et si les effets précéderont les causes ou s'il y a des limites extrêmes à la connaissance humaine. Il y a même des enfants, et j'en ai rencontré, qui veulent savoir à quoi ressemble un trou noir, quelle est la plus petite parcelle de matière; pourquoi nous nous souvenons du passé et non du futur ; comment il se fait, s'il y avait un chaos au début, qu'il y ait apparemment de l'ordre aujourd'hui; et pourquoi il y a un Univers.

Toute théorie physique est toujours provisoire en ce sens qu'elle n'est qu'une hypothèse : vous ne pourrez jamais la prouver.

L'idée que l'espace et le temps peuvent former une surface fermée sans bord a également de profondes implications quant au rôle de Dieu dans les affaires de l'Univers. Avec le succès des théories scientifiques qui décrivent les événements, la plupart des gens sont arrivés à croire que Dieu permet à l'Univers d'évoluer selon tout un ensemble de lois et n'intervient pas pour les briser. Cependant, ces lois ne nous disent pas à quoi l'Univers devait ressembler lorsqu'il a commencé - ce serait encore à Dieu de remonter la pendule et de choisir comment la faire marcher. Tant que l'Univers aura un commencement, nous pouvons supposer qu'il a eu un Créateur. Mais si réellement l'Univers se contient tout entier, n'ayant ni frontières ni bord, il ne devrait avoir ni commencement ni fin : il devrait tout simplement être. Quelle place reste-t-il alors pour un Créateur ?

Cependant, supposons qu'il n'y ait de galaxies et d'étoiles formées que dans les régions uniformes et qu'il n'y ait que là, également, que l'on rencontre de bonnes conditions pour le développement d'organismes compliqués s'autorépliquant, comme nous, capables de poser la question : Pourquoi l'univers est-il si lisse? C'est un exemple d'application de ce que l'on connaît sous le nom de principe anthropique qui peut être résumé par la phrase : " C'est parce que nous existons que nous voyons l'univers tel qu'il est ".

L'horizon, la frontière de la région de l'espace-temps d'où il n'est pas possible de s'échapper, se comporte plutôt comme une membrane que l'on ne peut traverser que dans un sens, tout autour du trou noir : les objets, comme des astronautes imprudents, peuvent tomber dans le trou noir, mais rien ne pourra jamais ressortir de ce même trou noir en en franchissant l'horizon (Rappelons que l'horizon est la trajectoire dans l'espace-temps de la lumière qui tente de s'échapper du trou noir et que rien ne peut se mouvoir plus vite que la lumière.) On pourrait très bien dire de cet horizon ce que le poète Dante disait à propos de l'Enfer : « Vous qui entrez ici, perdez toute espérance. » Toute chose ou toute personne tombée à travers l'horizon atteindra bientôt la région de densité infinie et la fin des temps.

Je remercie Claire Rafin qui m'a signalé ma confusion habituelle entre Charles Fourier (l'utopiste) et Joseph Fourier (le scientifique)

 

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