Interdisons Excel dans nos laboratoires !

Depuis le temps que je propose d'utiliser Maple, et d'interdire Excel :
http://m.slate.fr/story/122565/excel-articles-scientifiques

Hier, lors d'une formation à des ingénieurs titulaires d'un doctorat, j'exposais un résultat mathématique que je connaissais quand j'étais adolescent (je ne répéterai jamais assez qu'il existe un merveilleux livre de mathématiques, publié aux éditions Mir (Moscou), de Nicolas Piskounov : Calcul différentiel et intégral). Dans le feu de l'exposition, je me suis surpris à dire "C'est élémentaire"... mais comme exposer des matières que  je connais à mes amis me sert à la fois à leur rendre service et à surveiller mes paroles, j'ai donc entendu ce "C'est élémentaire", alors que je voyais bien que cela ne l'était pas.

Etait-ce finalement élémentaire ? Oui pour moi ; non pour eux.

La suite sur http://www.agroparistech.fr/Elementaire.html

Est-on obligé de passer par les équations ? (sic)

Une discussion, aujourd'hui, à propos  des méthodes de la science, avec des amis venus du monde de la chimie et de la biochimie et qui, en confiance, m'avouaient avoir des difficultés avec les calculs (c'est un fait que de nombreux étudiants attirés par les "sciences, technologie, technique", mais qui n'aiment pas calculer vont plutôt en biologie ou en chimie qu'en physique). 

La discussion a tourné autour de cette phrase de l'un d'entre eux :

"Est-on vraiment obligé de passer par les équations ?".
En d'autres termes, peut-on faire de la recherche scientifique sans calcul ? 



On se rappelle que, jusqu'à plus ample informé, la science produit des connaissances par le mouvement suivant : 

1. identification d'un phénomène, centrage sur ce dernier

2. caractérisation quantitative du phénomène

3. réunion des innombrables données de mesure en lois "synthétique"

4. recherche de mécanismes compatibles quantitativement avec les lois

5. recherche d'une prévision théorique testable

6. expérience pour tester la prévision

J'ai souvent réclamé publiquement que l'on me contredise, à propos de cette méthode, mais la seule chose que l'on m'ait objectée, c'est que les sciences de l'humain et de la société ne fonctionnent pas ainsi... ce que je sais parfaitement, puisque ce sont les sciences de la nature qui m'intéressent de façon professionnelle et pour lesquelles je propage la méthode ci-dessus. Sans contradiction, je dois donc continuer d'avoir l'idée présentée plus haut... en reconnaissant que le chemin tout entier n'est pas obligatoire : une personne qui ferait une partie du chemin est déjà sur la voie de la science de la nature. 

Finalement, peut-on donc se passer d'équations ? 

Pour l'identification d'un phénomène, sans doute... bien que, souvent, et surtout dans notre XXIe siècle qui a déjà bénéficié de beaucoup  d'avancées, les phénomènes soient souvent décrits par des équations. 

Pour la caractérisation quantitative des phénomènes ? Souvent il s'agit d'utiliser un instrument de mesure, dont le fonctionnement repose souvent sur des équations. Par exemple, imaginons que nous fassions des études rhéologiques, à l'aide d'un viscosimètre qui mesure les deux paramètres G' et G'' : on peut évidemment se limiter à enregistrer les valeurs et à les afficher, pour montrer des variations... mais on aura fait un simple travail technique, et l'on n'aura pas "compris" les variations. De même pour de l'analyse chimique, où l'on aurait utilisé un appareil de résonance magnétique nucléaire pour produire des spectres, avec des signaux que l'on aura éventuellement attribué à des protons particuliers de molécules  particulières. De même pour de l'analyse thermique différentielle, de même pour de la spectroscopie infrarouge, de même pour... Oui, pour un travail technique, on peut éviter des équations et se focaliser sur les signaux recueillis, que l'on captera par des logiciels où les équations sont mises en oeuvre, masquées à l'utilisateur tout comme les engrenages d'une boîte de vitesse d'automobile sont invisibles au conducteur. 

Pour la réunion des données en lois ? En science des aliments, il y a souvent l'affichage des valeurs de mesure sous la forme de graphiques, où des variations apparaissent. Dans une dizaine d'articles  que je viens de regarder (les dernières publications que notre groupe avait recueillies, sur des thèmes variés : la créatine dosée dans l'urine par RMN, la peronatine dans des champignons, les composés odorants du chocolat...), il n'y avait pas d'équations, et les courbes étaient interprétées par des propositions non quantitatives. Autrement dit, c'est un fait qu'une large partie de la communauté se passe des équations, dans cette tâche particulière. 

La recherche de mécanismes fondés quantitativement sur les lois dégagées ? Là, on rejoint ce qui vient d'être dit, à savoir que de nombreux articles de science des aliments ne font pas ce travail... où les équations s'introduiraient. 

Enfin les tests des prévisions expérimentales : souvent, on part d'équations que l'on teste, puisque les équations sont les modèles quantitatifs. 



Finalement, l'équation est partout, et, sans doute non, on ne "peut pas éviter les équations"... mais quelle formulation !
Ne devrions-nous pas plutôt dire : peut-on faire de la science (de la nature) en se privant du bonheur du calcul ? 









Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)

Vive le calcul !

La gastronomie moléculaire est une science de la nature. A ce titre, elle met en oeuvre des expériences et du calcul (à  bien  distinguer des mathématiques).
Un podcast à ce propos :

http://www.agroparistech.fr/podcast/Vive-le-calcul.html























Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)

Samedi 18 mai 2013 : Vive les sciences quantitatives ! : les beautés du calcul

La science, c'est le calcul, et le calcul, c'est un grand bonheur...


La massification des systèmes d'enseignement a conduit un nombre croissant de citoyens à juger que le calcul, les mathématiques, étaient rebutants. D'une part, avec des classes nombreuses, les enseignants du premier degré (l'école) et du second degré (le collège, le lycée) n'ont que difficilement la possibilité de faire comprendre aux jeunes les merveilles du calcul, du raisonnement abstrait, formel.
Sans compter que nombre d'enseignants eux-mêmes n'apprécient pas toujours ces beautés.


Pourtant... Pourtant, le calcul est  la clé de raisonnements raisonnements généraux, puissants.
Et pourtant, son abstraction n'est pas synonyme d'éloignement particulier par rapport au réel, contrairement à ce que l'on dit hâtivement, car un enfant qui pleure après sa mère n'est-il pas dans l'abstraction, dès le berceau.
Et nos catégories mentales ne sont-elles pas toutes abstraites ?


D'autre part, ce que l'on a suffisamment expliqué, c'est que les pères du calcul formel, tels Leibnitz, Descartes..., ont précisément créé ce calcul parce que les mots étaient encombrants et qu'ils cherchaient des moyens rapides, efficaces, de manier, les idées, les catégories.
Le calcul fut donc inventé afin de soulager l'esprit, pas de l'embarrasser. Le dire, l'expliquer, devrait être une priorité de cet enseignement.
Au lieu de plonger dans la technique immédiatement, on ferait mieux d'expliquer les raisons de cette technique, les raisons pour lesquelles on a mis cette technique au point, lentement, au cours des siècles.



Un exemple ? Un jour, au XVIII e siècle, un physicien nommé Georg Ohm branche un fil métallique aux bornes d'une pile, et il mesure la différence de potentiel et l'intensité du courant. Il change alors de différence de potentiel, et mesure à nouveau une nouvelle intensité de courant ; puis une autre différence de potentiel, et ainsi de suite...
Regardant les mesures, il observe que la différence de potentiel semble proportionnelle à l'intensité du courant : quand la première est doublée, la seconde aussi. Pour en avoir le coeur net, il calcule le quotient de la différence de potentiel par l'intensité... et il observe, ô merveille!, que le quotient est presque toujours le même. Pas exactement, mais presque !
Il se dit alors que ce sont les erreurs inévitables des mesures qui sont à l'origine des variations, et il énonce que le rapport est en réalité constant. Il trouve une régularité du monde.
Le rapport ? Il le nomme la résistance du fil, sa résistance électrique, une mesure de combien le fil résiste en quelque sorte au passage du courant électrique.

Il y a beaucoup de couples de valeur différence de potentiel -intensité du courant : de quoi remplir une page et des pages, mais si l'on décide de nommer par la lettre U la différence de potentiel et par la lettre I l'intensité du courant, les quotients calculés s'écrivent U/I.
Notons R la résistance et nous obtenons l'égalité R = U/I. Evidemment, puisque nous avons abstrait la différence de potentiel, puisque nous l'avons remplacée par une lettre, nous pouvons mettre n'importe quelle valeur pour cette lettre.
Autrement dit, la relation est R = U/I est universelle : elle s'applique pour n'importe quelle valeur de la différence de potentiel, pour n'importe quelle valeur de l'intensité du courant, pour n'importe fil, caractérisé par sa résistance électrique, à condition que ces valeurs soient toujours liées par la relation R = U/I.
Imaginons que nous ayons maintenant entre les mains le fil dont Ohm est parti. Avec l'égalité R = U/I, il n'est plus nécessaire de faire l'expérience : si nous connaissons la valeur de la différence de potentiel que nous allons appliquer, alors nous pouvons calculer, prévoir, l'intensité du courant qui traversera ce fil métallique.


Dans cet exemple, le calcul est réduit à sa plus simple expression : une égalité, un quotient. Dans d'autres cas, évidemment on enchaîne les équations aux équations, les égalités aux égalités, et l'on monte un échafaudage de plus en plus haut.
Pour arriver au sommet de cet échafaudage, il faudra partir évidemment de la base, il serait d'une présomption inouïe que de vouloir atteindre le sommet sans passer par les différents niveaux.
Bien sûr, certains d'entre nous sont plus agiles, grimpent plus vite, et atteignent plus vite le sommet, mais nous devons tous doivent passer par les mêmes échelons.
Ceux qui n'ont pas l'habitude de montrer ainsi d'étage en étage de calcul trouveront cela difficile, mais ce n'est difficile que pour eux, et ils doivent doit se réjouir, avec au beaucoup d'optimisme, que, l'entraînement les rendra capables de grimper de façon plus agile.
Oui, c'est cela une des beautés du calcul : comme nombre de capacités humaines, le calcul s'apprend, l'on en devient de plus en plus agile à mesure que l'on s'entraîne.
Travaillez, prenez de la peine, c'est le soin qui manque le moins, disait le bon Jean de la Fontaine.



Pour en revenir en calcul, nous avons l'obligation morale de dire à tous autour de nous qu'il s'agit de quelque chose d'amusant, de passionnant, de facile... Et comme le calcul est une des composantes essentielles des sciences quantitatives, nous n'avons pas à nous forcer pour clamer : vive le calcul !







Vient de paraître aux Editions de la Nuée Bleue : Le terroir à toutes les sauces (un traité de la jovialité sous forme de roman, agrémenté de recettes de cuisine et de réflexions sur ce bonheur que nous construit la cuisine)   

Samedi 11 mai 2013: Vive les sciences quantitatives ! : Les beautés du calcul

Samedi 11 mai 2013: Vive les sciences quantitatives ! : Les beautés du calcul

La vulgarisation scientifique est évidemment essentielle : il s'agit de partager avec la communauté tout entière les résultats des sciences quantitiatives, de souder la communauté humaine autour du projet extraordinaire des sciences de la nature, de la Connaissance !

Toutefois ma longue pratique de la vulgarisation (ah, ce merveilleux journal qu'est Pour la Science ! Ah, cette merveilleuse émission de télévision que fut un temps Archimède, sur Arte ! ah...) m'a montré une limite de l'entreprise : dans les articles, films, podcasts, etc. on montre des phénomènes, des expérimentations, mais jamais on ne montre les calculs. Pis encore, je me souviens d'un livre célèbre de vulgarisation par Stephen Hawkings, où ce cosmologiste racontait que son éditeur lui avait formellement déconseillé de mettre des équations dans le livre, sous peine qu'il ne se vende pas. Telle est l'idée générale, dans le monde des sciences de la nature, des sciences quantitatives, comme dans le monde de la vulgarisation scientifique.

Pourtant les sciences quantitatives ont cela de particulier qu'il s'agit de tout « nombrer », comme le disait Francis Bacon, un des pères de la science moderne, de tout mesurer... Et c'est parce que Galilée procéda ainsi qu'il introduisit une véritable science du mouvement, après des sciences de baratin philosophique. Oui, il faut dire que c'est parce que les sciences quantitatives font usage constant du calcul qu'elles évitent des théories fumeuses. Le calcul, c'est la composante essentielle des sciences quantitative, leur particularité... Il ne s'agit pas de faire des mathématiques, qui sont une activité de découverte des structures mathématiques. Non, il s'agit d'utiliser les outils des mathématiciens, et d'autres que l'on peut introduire en cas de besoin, afin de décrire les phénomènes, de chercher des lois... Cette utilisation impose des compétences... « Impose » ? Non, le mot est mal chosi, car on devrait dire au contraire que la nécessité de calculer donne la merveilleuse possibilité d'obtenir des compétences nouvelles, de calcul ; la nécessité de calculer nous conduit à apprendre. N'est-ce pas merveilleux ?

Oui, merveilleux... mais le plus remarquable, c'est que le calcul, au fond, est quelque chose de très simple... à condition de s'entraîner : plus on en fait, mieux on en fait ! Progresivement, on apprend à découvrir un monde abstrait, merveilleux, qui s'ajoute à celui des phénomènes, qui se superpose en quelque sorte. Autrement dit, les gens des sciences quantitatives vivent dans deux mondes : le monde matériel connu, et le monde immatériel du calcul.

Je disais que la vulgarisation avait des limites, à savoir que, jusqu'à présent, elle a cherché à éviter de montrer ce monde merveilleux, mais chaque génération peut se charger des tâches de son époque : je propose que les vulgarisateurs de talent du XXI e siècle s'emparent de cette nouvelle tâche, et qu'ils apprennent progressivement à montrer à tous les beautés merveilleuses du calcul.

Reçu de l'Atelier Multimedia d'AgroParisTech

On a mis des vidéos sur le site France Culture Plus, et parmi elles , les expériences sur la mayonnaise :

http://plus.franceculture.fr/partenaires/agroparistech/experience-sur-la-mayonnaise-par-herve