Mandelbrot repose le problème: le chaos, nouvelle science

Archives de SYNERGIES EUROPEENNES - 1988

Mandelbrot repose le problème

 

Le chaos, nouvelle science

 

par Manuel TOHARIA

 

«La Science classique s'arrête là où débute le chaos».

Cet aphorisme communément accepté est valable depuis à peine une décennie. L'ancienne géométrie ne résoud plus les problèmes. Mais ces dernières années, les scientifiques se sont de plus en plus penchés sur le problème des désordres, des turbulences, des discontinuités, des «monstruosités». Et les philosophes, les sociologues, les politologues se sont élancés dans leur sillage…

 

Les défenseurs des nouvelles théories du chaos prétendent que le siècle prochain n'aura en mémoire, de la science du XXième siècle, que trois disciplines: la relativité, la mécanique quantique et le chaos. Il s'agit probablement d'une exagération; bien que, en y pensant bien, le monde dans son ensemble, si l'on dépasse ce qui est simplement anthropocentrique, soit  effectivement dirigé par la relativité dans le macrocosmos, par les lois quantiques dans le microcosmos, et… est-il également mené par le chaos, à notre échelle humaine, pour tout ce qui ne s'explique pas par l'ordre?

 

Qu'entendons-nous réellement par chaos? Depuis que les physiciens essaient de comprendre le monde, la science a fait abstraction des désordres de l'atmosphère, de la mer turbulente, des oscillations au sein des populations animales et végétales, des variations, sans explications parfois, des rythmes du cerveau et du cœur, bref, de la nature, quand elle montre son côté irrégulier, discontinu, et donc chaotique.

 

Dans les années 70, un groupe de scientifiques, qui étaient généralement isolés et qui ne s'étaient pas consultés au préalable, s'intéressèrent, en même temps, aux questions qui, apparemment, n'étaient pas soumises aux lois scientifiques et qui, par conséquent, s'avéraient incompréhensibles. Les physiologistes découvraient l'existence d'un certain ordre, assez surprenant, dans le chaos qui se produit dans un cœur humain, lors d'une mort subite. Les écologistes étudiaient les oscillations survenant dans le nombre d'individus existants au sein de l'espèce du ver à soie, le rombix mori. Les économistes prétendaient appliquer de nouvelles analyses aux cracks  financiers et, en général, aux mouvements boursiers. Les météorologistes voulaient comprendre pourquoi les nuages ont telle ou telle forme et pourquoi les rayons tombent de telle ou telle façon. Les astrophysiciens voulaient expliquer la concentration de matière dans les étoiles et dans les galaxies. Les mathématiciens, finalement, lançaient de nouvelles théories sur les systèmes dynamiques et analysaient les nouvelles figures géométriques ramifiées de façon apparemment capricieuse… Il y a un plus de dix ans, un physico-mathématicien français déchaîna une polémique scientifique en affirmant que la turbulence dans les fluides était à mettre en relation avec un certain élément étranger, relié à la notion mathématique  —et non physique—  de l'infini, élément qu'il baptisa «élément attractif étranger».

 

Toute cette inquiétude, soulignée par Mandelbrot, s'est aujourd'hui généralisée sous le nom global de chaos, tout un mouvement de restructuration scientifique  —et en même temps, de la pensée humaine dans tous les domaines—  qui met en question l'essence même de la science en tant qu'édifice des savoirs acquis.

 

Un symptôme exprimant bien l'intérêt éveillé par cette nouvelle approche de la science apparaît dans le fait qu'aux Etats-Unis, le Pentagone, la CIA et le Département de l'Energie consacrent des sommes sans cesse croissantes aux recherches menées sur des phénomènes du chaos dans tous les domaines de l'activité humaine. Et dans les universités et les grands centres de recherches du monde entier commencent à proliférer des instituts se livrant à des recherches sur le chaos et sur les problèmes y afférant.

 

L'image du désordre

 

Cette nouvelle science a conçu, grâce à certaines méthodes informatiques très particulières, d'étranges images de synthèse pour tenter de décrire la subtilité surprenante des structures les plus complexes et les plus arbitraires que l'on puisse imaginer. Et, au cours de ces premiers balbutiements, s'est créé un nouveau langage à base de néologismes que peu de gens comprennent, comme les fractales et les bifurcations, les intermittences et les périodicités, les diféomorphismes de la serviette pliée et les applications des escargots planes… Ce sont les nouveaux concepts d'une science nouvelle, les équivalents des quarks et des gluons que durent inventer les physiciens quand ils allèrent au-delà du proton et du neutron.

 

Pour certains, la physique du chaos devient la science des processus plus que la science des états fixes; quelque chose comme la science du devenir au lieu de la science de ce qui est. Tout cela devient fort abstrait, mais derrière cette obscurité du langage innovateur qui prétend expliquer ce qu'auparavant personne n'expliquait, on trouve des phénomènes naturels, bien courants: la fumée d'un cigare qui monte en volutes désordonnées, le drapeau qui oscille de son propre mouvement, le jet d'eau qui sort du robinet et qui change de forme sans raison apparente… Le chaos est présent autour de nous, sans que nous nous en rendions compte: dans les nuages, dans les bouchons des autoroutes et des routes, dans le vol d'un avion, dans la façon dont tombent les feuilles d'arbres à l'automne, dans la circulation du sang dans les artères et dans les veines, dans l'apparition soudaine d'un conflit violent entre régions d'un même pays que des mois auparavant, le monde entier appelait Yougoslavie…

 

Préceptes pour l'avenir

 

Les scientifiques disent que tous ces phénomènes peuvent être décrits par les nouvelles lois du chaos, qui sont valables tant pour le nuage de tempête que pour les décisions d'un exécutif d'assurances. Ce qui vient à signifier, dans un certain sens, que le chaos élimine les barrières existant, actuellement, entre les différentes disciplines scientifiques. Ainsi l'élimination des spécialisations qui commençaient, ceci dit en passant, à s'asphyxier l'une l'autre à cause de l'isolement qu'elles finissaient par engendrer.

 

Pour revenir aux trois révolutions de la pensée scientifique qui resteront peut-être comme échantillon du génie des hommes du XXième siècle, un physicien du chaos a dit: «La relativité a éliminé l'illusion newtonienne d'un espace et d'un temps absolus, la mécanique quantique a supprimé le rêve newtonien d'un procédé unique de mesure des phénomènes physiques, qui soit contrôlable et non indéterminé, et finalement, le chaos élimine l'utopie laplacienne de la prédictabilité déterministe».

 

Curieusement, et en dépit des difficultés suscitées par ces nouvelles façons de penser, le chaos est ce qui se rapproche le plus de nous, celui qui s'exerce à notre échelle humaine, dans l'univers que nous touchons et que nous voyons. Les grands monstres de l'astrophysique relativiste, comme par exemple les trous noirs, ne sont pas aussi étranges que les monstres infimes —quarks, leptons— gouvernés par la tyrannie quantique. En échange, la fumée d'une cigarette, les embouteillages du vendredi, l'arrêt cardiaque subit ou la forme d'un nuage d'été nous sont familiers, ils sont bien proches de nous.

 

Pourtant nous nous rendons maintenant compte que les scientifiques ne possèdent aucune explication pour beaucoup de ces phénomènes. En effet, ce que nous savions peut-être, c'est comment se comportait une seule molécule de matière, mais pas comment se comportent, ensemble, des millions de millions de molécules. Ce qui nous manquait peut-être, c'était une nouvelle science capable de franchir l'abîme séparant la connaissance du comportement d'un objet isolé  —par exemple, une goutte d'eau, un cheveu, une cellule de tissu cardiaque ou épithélial, un neurone, une particule de fumée, une voiture sur une route dégagée—  de la connaissance du comportement de millions d'objets égaux et rassemblés.

 

Il nous faut un nouveau savoir capable de relier la science et les chaos. Apparemment, nous le possédons déjà: il s'agit simplement de la science du chaos.

 

Manuel TOHARIA.