Notions de base sur les écosystèmes: ordre, information et entropie

 

     Le concept d’auto-organisation, issu du domaine de la cybernétique, permet de concevoir qu’il puisse exister au sein de tout système biologique une certaine « créativité ». Que peut un environnement ? On ne le sait pas à l’avance. Henri Atlan, l’un des pionniers des théories de la complexité du vivant, parle d’auto-organisation pour tout système ayant « la capacité d’utiliser les phénomènes aléatoires pour les intégrer dans le système et les faire fonctionner comme des facteurs positifs, créateurs d’ordre, de structures, de fonctions ».

Dans le domaine biologique, les processus d’auto-organisation sont, par définition, ceux qui n’obéissent ni à une série formelle d’instructions d’origine interne (programme génétique), ni à une succession de stimuli externes prévus et nécessaires (programme épigénétique), ni à un apprentissage imposé en fonction de niveaux de développement du système nerveux central (programme scolaire). Ces processus d’auto-organisation découlent des propriétés intrinsèques du système : l’ouverture, la complexité, la redondance, la fiabilité, la compétence.

Dans le cas du système nerveux central, la répétition, ou plus précisément la redondance, se traduit par le fait que de nombreux éléments identiques quant à la structure et à la fonction sont interconnectés entre eux et ne sont pas tous localisés en un même lieu. Ces propriétés lui permettront, dans le cas où surviennent des perturbations aléatoires, de rattraper l’inévitable et transitoire désorganisation, voire même de créer du nouveau par accroissement de complexité. C’est-à-dire par diminution de la redondance et augmentation des spécifications neuroniques.

Il s’agit ici d’une application de la théorie de l’information, théorie qui avec Von Forster avait permis d’établir le principe « d’ordre à partir du bruit ». L’ordre ou la complexité par le bruit constitue le principe même de l’auto-organisation.  Pour se maintenir à un état d’équilibre, un système ouvert doit nécessairement s’adapter aux perturbations de l’extérieur (le bruit) en se désorganisant pour mieux se réorganiser, élevant en cela son degré de complexité interne.

Entropie et information

     Selon la thermodynamique classique, on défini l’entropie (second principe) d’un système physique pourvu d’une certaine quantité d’énergie et d’un certain ordre, par le fait que celui-ci ne peut évoluer spontanément que vers un état d’équilibre thermique homogène. Cet état signifie que le système est devenu indifférent à ce qui l’entoure, c’est-à-dire qu’il a atteint un désordre maximal du fait de la désorganisation progressive des structures matérielles qui le composent. Dit plus grossièrement, tout phénomène laissé à lui-même va à sa perte selon les lois de l’entropie universelle.

Par suite, c’est le physicien franco-américain Léon Brillouin qui a introduit la notion de néguentropie ou d’entropie négative. Pour diminuer l’entropie d’un système, il faut donc lui fournir de la néguentropie, c’est-à-dire une certaine quantité d’information. En 1950, Léon Brillouin calculera le coût énergétique minimum de toute information permettant de définir « l’efficience d’une expérience, par le rapport entre l’information acquise sur le coût entropique ».

état désordonné	état ordonné

     Le passage d’un état désordonné à un état plus ordonné s’explique donc par l’annulation de la production d’entropie par le système, annulation résultant de la réception par celui-ci d’un flux externe d’informations permettant l’adoption par les éléments du système d’un comportement cohérent, «plus ordonné ». L’information s’oppose à l’entropie par ses capacités de reproduction, de répétition (apprentissage), de différentiation mais également de régulation, c’est-à-dire de rétroaction et de correction d’erreurs.

Ainsi pour Ernest Lawrence Rossi « la vie est une qualité de la matière qui surgit du contenu informationnel inhérent à l’improbabilité de la forme ». Physiquement, ce qui fait une information (un bit) c’est une « redondance improbable » qui permet d’identifier un signal, de le détacher un bruit de fond. L’information c’est l’écart, c’est l’exception, ou encore c’est « une différence qui fait la différence » comme le souligne Gregory Bateson.

Pour Roger Balian : « entropie, manque d’information, incertitude, désordre, complexité, apparaissent donc comme des avatars d’un seul et même concept. Sous l’une ou l’autre de ces formes, l’entropie est associée à la notion de probabilité [...] Elle caractérise non pas un objet en soi, mais la connaissance que nous en avons et nos possibilités de faire des prévisions. Elle a donc un caractère à la fois objectif et subjectif ». Autrement dit le concept d’information se révèle être autant subjectif qu’objectif, puisque si l’information doit renvoyer à un phénomène objectif et que sa valeur est dans son improbabilité, il n’y a d’information constituée que par un récepteur, un système cognitif.

Information et écosystèmes

     Un système peut se représenter comme une différenciation interne entretenue par un flux énergétique externe. Le flux qui traverse le système détermine un intérieur différencié et un extérieur constituant l’environnement du système, ouvert à la circulation des flux qui assurent la régulation de l’ensemble. Un système est donc toujours relié à un environnement, à une écologie.

Un des aspects qui se dégage de l’étude des écosystèmes, c’est que ceux-ci sont toujours traversés par deux flux :

• Un flux d’énergie, dont l’origine est solaire et qui traverse successivement les producteurs primaires (les végétaux autotrophes capables de réaliser la photosynthèse), puis les consommateurs et les décomposeurs qui dispersent cette énergie en respirant, transpirant et produisant des déchets.

• Un flux de matière qui circule en permanence entre herbivores, carnivores, détritivores, coprophages, nécrophages, etc. et tous les organismes de la microfaune et de la microflore qui participent à la minéralisation de la matière organique nécessaire à l’alimentation minérale des plantes, et donc à la fermeture des cycles (biogéochimiques) de la matière. Ces flux de matière font naître et entretiennent des structures alors que la seconde loi de la thermodynamique (entropie) établit que près de l’équilibre, ces structures disparaissent (entropie maximale).

     Malgré l’incertitude fondamentale concernant l’évolution de tout système complexe, des régularités s’observent. Tout d’abord des alternances entre complexification et simplifications. Les stratégie de développement débutent par une phase « juvénile » de production matérielle quantitative. C’est à dire une stratégie de reproduction maximale avec une durée de vie courte des populations. Celle-ci aboutit alors, en l’absence de perturbation, au « développement de la maturité ». Un tel stade correspond au climax, soit à une économie d’énergie globale par l’accumulation d’information dans les structures, la différenciation, le recyclage, la protection, la réduction de la fertilité et l’allongement des durée de vie. A une stratégie de reproduction se substitue donc dans le temps une stratégie de survie (voir l’article sur les successions végétales). Un tel système peut donc être défini comme une accumulation d’information dans le temps. Information dont la fonction biologique est précisément la résistance à l’entropie (reproduction, croissance, différenciation, auto-organisation, complexification).

La thermodynamique des systèmes vivants est celle des systèmes dissipatifs. C’est à dire la thermodynamique des systèmes ouverts traversés par un courant d’énergie qui les maintient loin de l’équilibre. Pour Prigogine, les structures biologiques exigent une dissipation constante d’énergie et de matière, d’où leur nom de structures dissipatives : « c’est par une succession d’instabilités que la vie est apparue. C’est la nécessité, c’est-à-dire la constitution physicochimique du système et les contraintes que le milieu lui impose, qui détermine le seuil d’instabilité du système. Et c’est le hasard qui décide quelle fluctuation sera amplifiée après que le système a atteint ce seuil et vers quelle structure, quel type de fonctionnement il se dirige parmi tous ceux que rendent possibles les contraintes imposées par le milieu. »

Le métabolisme de la cellule ou de l’écosystème correspond donc à ce torrent d’énergie constant qui doit traverser un système vivant pour en assurer le maintien à long terme. Ce flux d’énergie passe d’un niveau à l’autre sous forme de transfert d’information (message chimique, visuel, etc.) et/ou de matière, et il n’y a jamais un saut de niveau : on ne passe pas directement des cellules aux écosystèmes, mais les interactions se font entre niveaux d’organisation successifs.

     En théorie des systèmes, plus les voies de circulation de l’énergie sont nombreuses, plus un système est capable de s’autoréguler. Autrement dit, un système est dit persistant (résiliant) si tout blocage du flux d’énergie/matière en tout point du réseau est compensé par la mise en place d’un autre cheminement possible. Dans les écosystèmes, il y a stabilité sur une très grande échelle temporelle car il y a souvent redondance. Toutes les interactions sont viables, car elles existent depuis longtemps, mais toutes ne sont pas nécessaires.

En s’élevant dans les différents niveaux d’organisation, on part d’un niveau où toutes les interactions sont nécessaires et où il n’existe pas d’alternative ou en tout cas très peu d’alternatives (niveau moléculaire, cellulaire), et on arrive à des niveaux « baroques » avec redondance dans les écosystèmes complexes. Au niveau de l’organisme (niveau intermédiaire entre la cellule et l’écosystème), les boucles de régulations du système endocrinien sont complexes et multiples, mais témoignent d’un niveau de complexification tel que des alternatives sont possibles pour assurer la stabilité et l’intégrité de l’individu. Aux niveaux inférieurs, c’est soit la disparition pure et simple, soit l’attente de conditions plus favorables avec formes de résistance ou de dissémination à longue distance.

• à petite échelle (micron), la stabilité est plus facile à atteindre à travers le développement de fonctions de maintenance de la stabilité du milieu interne vis à vis des fluctuations externes.

• à grande échelle (kilomètre), les fluctuations possibles étant très nombreuses, il faut donc en permanence ajuster le développement des redondances pour assurer un nouveau cheminement de l’énergie et de l’information en cas de blocage.

Article d’après sources et extraits :

• L’information comme nouveau paradigme de la physique
• Information et morphogenèse
• De la libéralisation des marches de l’énergie
• L’entropie, l’énergie et l’information
• Les écosystèmes
• Théorie de l’information
• Écosystèmes (1)
• Écosystèmes (2)
• Education, Ecologie et Approche Systémique
• Laborit : de la cybernétique à la systémique
• Vivant et information

Fragments de rencontres urbaines

       Si nous ne devions garder qu’une chose à dire ici, un truc comme ça. Aborder les questions écologiques, étendues et non entendues, c’est avant tout se confronter à l’abondance des objets du monde, la co-production des relations qui passent entre, les usages input/output qu’on en (co)fait.
C’est donc la mobilisation tout azimut de l’ensemble de nos ressources (sciences, littérature, cinéma, poésie, etc.), la mise en place de dispositifs de rencontre et de de capture champ/hors-champ pour auto-co-productions d’assemblages à plier dans des images, le tissage d’un réseau de correspondances inévidentes, à donner à voir, à donner pour se voir dans ce que je prends, ce à quoi je suis indifferent, faire percevoir de la toile qui porte tel ou tel existant.
Deux petites flâneries urbaines dans cette direction.

http://www.dailymotion.com/video/x345rs Reconquête de … l’étonnement.

Ce que peut un récit …
le (re)montage d’Yves Citton, à la jointure des Arts et de la Politique

http://www.dailymotion.com/video/xcjxgh

Jeudi 4 mars à 20h00, librairie le genre urbain, rencontre – débat avec Yves Citton et Laurent Bove autour du livre d’Yves Citton : Mythocratie. Storytelling et imaginaire de gauche (Ed. Amsterdam) 
« Comment comprendre le soft power que mobilisent nos sociétés mass-médiatiques pour conduire nos conduites, pour nous gouverner ? Comment en infléchir les opérations pour en faire des instruments d’émancipation ? Cet ouvrage tente de répondre à ces questions en croisant trois approches. Il synthétise d’abord le nouvel imaginaire du pouvoir qui fait de la circulation des flux de désirs et de croyances la substance propre du pouvoir. Il se demande ensuite ce que peut un récit, et en quoi les ressources du storytelling, qui ont été récemment accaparées par des idéologies réactionnaires, peuvent être réappropriées pour des politiques émancipatrices. Au carrefour des pratiques de narration et des dispositifs de pouvoir, il essaie surtout de définir un type d’activité très particulier : la scénarisation. Mettre en scène une histoire, articuler certaines représentations d’actions selon certains types d’enchaînements, c’est s’efforcer de conduire la conduite de celui qui nous écoute – c’est tenter de scénariser son comportement à venir. »

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* Capture partielle de signaux – Yves Citton

- Un livre résultant d’un travail de « montage ».
- L’imaginaire du pouvoir, pouvoir versus puissance, des dispositifs de captation de l’attention. Pouvoir = captation, canalisation (partielle, située) des flux de désirs et de croyances de la multitude (=> puissance de la multitude).
- Imaginaire, récit du pouvoir => artefact, dispositif de coagulation des désirs de la multitude => soft power conducteur de conduite. Le soft power comme résultant du mouvement ascendant qui transforme la puissance de la multitude en institutions politiques dont l’autorité retombe sur la multitude.
- Toute action dans le monde présuppose un schème narratif (pas d’histoires, pas d’actions). Perspective d’encapacitation qui fait de la structure narrative la forme même de toute pensée de l’action. La scénarisation désigne le fait qu’on ne (se) raconte jamais une histoire sans se projeter dans un certain scénario d’enchaînement d’actions.
- Expérimentation (montage/démontage/remontage des récits) versus expertise (récits indémontables). C’est de chacun de nous, de nos formes de vie, de désirs et de résistances quotidiennes qu’émerge la puissance de raconter les histoires nouvelles qui amélioreront notre devenir commun.
- Objectif : restructurer les canaux de distribution du pouvoir de scénarisation qui assurent la circulation des histoires au sein de la multitude, gagner en autonomie.

* Capture partielle de signaux – Laurent Bove

- Un récit <=> un corps <=> une organisation singulière d’images. Des images organisées qui nous affectent, produisent des effets (modifications) sur les corps, et qu’on affecte (image <=> modification des corps <=> réel en action).
- Écriture du multiple et puissance de la diversité. La multitude est producteur et produit de ses récits <=> auto-affection de la multitude => auto-organisation => auto-institution (imaginaire constituant, des institutions, des pratiques, etc.)
- Contexte d’effondrement des récits ? Incrédulité vis-à-vis des métarécits, la question centrale de la scénarisation (processus), de l’organisation des images (corps).
- Objectif : comment faire circuler, inventer, fluidifier, laisser du, le(s) désir(s) disponible(s). Question de la disponibilité des désirs en rapport à leur fixation, à leur capture par des dispositifs d’objets, gagner en autonomie.

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Un homme qui dort, (Queysanne, Perec – 1974) passage.

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* Digestion et rebranchement partiels de signaux

Face à la complexité, multiplicité et hétérogénéité qui émergent des connaissances-branchements-combinaisons de l’air d’un temps, incertitudes plus que certitudes – les questions écologiques, l’hyper-ville et les réseaux complexes, des stratégies d’occupation réticulaires de l’espace et du temps à une échelle globale – entre auto-production et co-production, quels rôles et quels types de récits (re)monter-(re)produire ?
Dans une note précédente nous avions souligné, à partir du travail d’Isabelle Stengers sur le mythe de Gaïa, l’importance qu’il y aurait à produire de nouvelles figures instauratrices pour l’écologie. Se raconter des histoires qui ne prétendent pas dire le vrai, mais qui aident à saisir, ressentir ce qui est encore hors-champ des mots pour le dire : le nouveau.
Une scénarisation, soit un enchainement d’images singulières dont l’organisation porte en elle l’information sur les relations entre les choses, articule et encapsule certaines représentations d’actions. Retour ici en écho sur notre petite notion de photo-synthèse, auto mise en image pour gain en autonomie, pliage de ses affects et de leur terreau de croissance afin de nourrir la banque d’image collective de nouvelles potentialités de dépliages et détricotages qui ne se pensent/disent pas à l’avance.

Pour Yves Citton, il s’agit de pouvoir participer à l’émergence d’un imaginaire «  (…) bricolage hétéroclite d’images fragmentaires, de récits décadrés et de mythes interrompus, qui prennent ensemble la consistance d’un imaginaire, moins du fait de leur cohérence logique que de par le jeu de résonances communes qui traversent leur hétérogénéité pour affermir leur fragilité singulière (…) »
Donner une force collective de participation partagée à ses (micro-auto)-récits, c’est le passage de la narration à la scénarisation, c’est se raconter des histoires, contre-scénariser afin de produire de cette colle imaginaire qui permettra de faire tenir ensemble des subjectivités. 
Mais quel type de colle ? Linéarité des récits et mythe interrompu, pour Yves Citton il y a toujours nécessité à poser des horizons de clôture pour agir. Au nom de l’intégration, il y a toujours une certaine nécessité à la simplification et aux slogans.

Contradictions ? Pour ne souscrire ici en aucun cas aux vertus supposées de la simplification, quels seraient les risques associés à un trop peu d’images pour le voir, de mots pour le dire ? Manque de matière et de relations à dé(re)monter, d’où freins, fixations et perte en autonomie ?
La puissance d’un récit, d’un corps singulier, réside dans sa capacité à affecter et à être affecté. Soit ses capacités de (re)branchements sur ses et d’autres images organisés (articulation de certaines représentations d’actions selon certains types d’enchaînements).
Quel type de branchements, de (re)combinaisons possibles à partir des image-slogans ? D’un autre monde est possible à urgence planète ça chauffe, ne se construit qu’une pancarte danoise « une autre planète est possible » qui produit quoi ? Du faux, sauf à penser son habitat lunaire, mais du faux qui ne donne aucune matière à sentir le nouveau, aucune matière pour le repenser, des comportements mécaniques, se rassembler pour se rassembler et le reste tombera du ciel comme prédigéré.
Or pour les lombrics, individus frayeurs de possibles qui démontent, composent et recomposent, recyclent et aèrent le terreau de nos idées pour (se) donner à voir, mieux vaut de la matière sensible à travailler dans les énoncés. De l’espace d’activité, des interstices indéterminés entre les mots pour frayer entre, des images multiples afin de ne pas fixer les désirs sur quelques mots exclusifs et minéralisant.
Parlant d’écologie en son sens étendu, on parle de gestion de l’abondance et non de la rareté (économie). Simplifications et slogans induisent un appauvrissement qualitatif (en diversité et donc en capacité à photo-synthétiser) de la banque sociale des images.
[Fixation sur des comportements mécanique -> empêchements -> prétexte à être pensé et à penser à l’avance –> incompossibilités -> impossibilité à cohabiter avec des images porteuses d’affects étrangers à sa « nature » (nature au sens de capacité digestive, sa recombinaison singulière d’enchainement d’images et d’actions associées).]
Ne pas fermer à l’avance les récits sur le nouveau, ne pas y (re)produire des slogans, un point très délicat. Transition et interférences, rencontre avec la scénarisation suivante.

 « Je vais revenir sur un point très délicat, sur lequel nous sommes très peu outillés. Cette gestion de l’indétermination, qu’elle soit narrative, paramétrique et/ou entropique, ne peut se limiter à la compréhension, la codification de sa morphologie. L’hypothèse d’un inachèvement, d’une indétermination doit se contractualiser, au sens de Sacher Masoch, simultanément et intrinsèquement à la zone d’émission, à la gestation de l’émergence. Le scénario doit rester un scénario ouvert, pour que la forme émise ou en train d’être émise  puisent son indétermination de la contradiction des inputs qui la conditionnent. Ce n’est pas une méthodologie, l’inachèvement, l’indétermination ce ne peut être qu’un champ interstitiel, qui navigue entre des zones repérable, entre une géométrie générative, voir évolutionariste, une narration sociale et un protocole de construction. L’articulation de ces trois inputs, voir la contractualisation de leur non miscibilité est au creux des dispositifs que nous essayons de mettre en place. »
« … que faire de votre humanisme de salon. Comment va-t-il réagir face au protocole masochiste que l’individu met lui-même en œuvre contre lui-même, afin de vivre la dualité de son éros-thanatos, fait de pulsions contradictoires siamoises et contingentes. Cette narration ouvre les portes béantes des interprétations multiples, des champs entiers à défricher, des terra incognita sur lesquelles se cartographient des paysages que seul l’imaginaire sait articuler. Elle ne clôt pas les scenarios mais permet aux subjectivations individuelles de s’y infiltrer, de s’y entortiller afin de vivre comme l’Alice de Lewis Carroll la confusion entre projections paranoïaques et l’illusion des perceptions. La logique n’est pas à la surface des choses, elle n’est révélée que suite au retournement masochiste de la Machine barbare sur soi même par le risque d’une immersion fatale. » François Roche

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Vendredi 19 Mars 2010, de 11h30 à 13h00, Zones d’attraction recevra Yves Citton pour parler ensemble de son dernier livre, paru aux éditions Amsterdam : « Mythocratie. Storytelling et imaginaire de gauche ».

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Une architecture des humeurs …
partir du désir, une expérience de scénarisation à la jointure des Arts et de la Science

http://www.dailymotion.com/video/x49ieh … partir du désir réel des gens … Felix Guattari.

Samedi 6 mars à 16h00, le laboratoire, exposition une architecture des humeurs.  
«  L’habitat décline vos pulsions (…) il en est lui-même le vecteur (…) Synchronisé à votre propre corps, à vos artères, à votre sang, à votre sexe, à votre organisme palpitant… et vous êtes une chose, un élément parmi tout cet ensemble, un élément fusionnel, poreux… qui respire et aspire à être son propre environnement… Ici tout se noue et s’entrecroise. Tout est là, en train de se faire, dans un mouvement en train de se faire … »

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Architecture des humeurs : « Démarche associant les compétences de scientifiques de toutes disciplines (mathématiques, physique, neurobiologie, nanotechnologies…) pour tenter « d’articuler le lien réel et/ou fictionnel entre les situations géographiques et les structures narratives qui sont à même de les transformer. » François Roche 
« Au creux de ses indéterminations, on se plait à relire Spinoza par l’intermédiaire de Tony Negri, plus particulièrement dans son ouvrage écrit en prison, l’Anomalie Sauvage … On se plait à repenser les protocoles issues de procédures non déterministes, comme les équilibres instables et réactifs liés aux organisations sociales ou l’intelligence collective est le paramètre constitutif du vivre ensemble, où les multitudes ne sont pas kidnappées par les mécanismes de délégation de pouvoir, fussent-ils démocratiques. Que quelques architectes s’intéressent aux caractéristiques, aux identifiants, aux marqueurs de l’auto-organisation, pour dé-pathologiser ces protocoles d’incertitudes des fantasmes New-Age, communautaristes et alternatifs, semble une belle ligne de fuite, une ligne d’intensité, qui fissurent par la même tout le système de représentation. »
« L’architecture des humeurs, (…) un outil susceptible de faire émerger des Multitudes, et de leur palpitation, de leur hétérogénéité, les prémisses d’un protocole d’organisation relationnelle. » François Roche

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Proposition : partir du désir des gens dans la co-construction (symbiotisme) d’un habitat collectif, zone habitable en train de se faire par agglutination des désirs individuels troubles et contradictoires. Ce tricotage itératif de formes communes passe par la mise en place d’un double dispositif de collectes : signaux verbalisés en réponse à d’autres signaux verbalisés, micro-signaux moléculaires symptômes de la modification de la composition chimique d’un corps.

 « Via l’architecture des humeurs, nous avons scénarisé une machine constructive et narrative qui soit réceptive à deux inputs contradictoires, entre l’ordre du désir codifié par le langage, et l’ordre de sa sécrétion chimique préalable, voire dissimulée. Nous avons souhaité que la relecture schizoïde d’une programmation en train de se faire puisse générer des protocoles d’incertitude. Un fragment urbain constitué sur ces procédures, vecteurs de variabilités et d’indéterminations, rend visible le potentiel de ces agrégations hétérogènes. L’un des sujets de cette recherche aura été de penser la structure portante de ces cellules habitables, et donc la forme finale du bâtiment, a posteriori. Le fait que la structure portante ne soit pas dessinée au préalable nécessite un calcul permanent des segments et des trajectoires de force qui portent ces noyaux habitables. »
« Chimie des corps envisagée comme un élément susceptible de perturber, d’altérer les logiques linéaires, les logiques d’autorité ; de processus éclairant la relation du corps à l’espace, mais plus encore des corps dans leur relation sociale, de relation à l’autre, au sein d’une même cellule mais aussi en osmose de voisinage. »

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Proposition : un dispositif de capture des désirs individuels. On part de la production de signaux désirant émis autour des questions de la zone habitable, à leur capture par une double stratégie de collecte :
- classique à travers un entretien (fabrique des mots et structure narrative);
- physiologique via une interface d’échange moléculaire (sécrétions et modifications chimiques, émission de molécules).

« Collecte d’informations de l’ordre du corps chimique, basé sur les émissions neurobiologiques de chacun des futurs acquéreurs: jusqu’ici, la collecte des informations du protocole d’habitation s’appuyait exclusivement sur des données visibles et réductrices (superficie, nombre de pièces, mode d’accès et mitoyenneté de contact…). »
« L’architecture des humeurs se pose comme préliminaire de relire les contradictions de l’émission même de ces désirs ;  à la fois ceux, qui traversent l’espace public par la capacité à émettre un choix, véhiculé par le langage, à la surface des choses…, et ceux préalables et plus inquiétants peut-être, mais tout aussi valides, susceptibles de rendre compte du corps comme machine désirante et de sa chimie propre ; dopamine, cortisol, mélatonine, adrénaline et autres molécules sécrétées par le corps lui-même, imperceptiblement antérieur à la conscience que ces substances vont générer. La fabrication d’une architecture est ainsi infléchie d’une autre réalité, d’une autre complexité, de celle du corps acéphale, du corps animal … »

Dispositif de capture de la chimie du corps désirant

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Proposition : à partir de cette double-capture, on évalue des zones de divergence, des différences schizoïdes entre les deux sources d’émission des désirs.
En ressort les coordonnées sources du travail architectural, coordonnées qui sont les input d’un logarithme complexe. Calcul local et global, charge au programme de prendre en compte le désir de chacun, le désir agglutiné de tous, chaque modification d’une coordonnée modifiant l’ensemble.

« L’architecture des humeurs c’est rentrer par effraction dans le mécanisme de dissimulation du langage afin d’en construire physiquement les malentendus. Une station de collecte de ces signaux est proposée. Elle permet de percevoir les variations chimiques, et de saisir ces changements d’état émotionnel afin qu’ils affectent les géométries émises et influencent le protocole constructif. »
« Cette expérience  est l’occasion d’interroger la zone trouble de l’émission des désirs, par la captation de ces signaux physiologiques basés sur les sécrétions neurobiologiques et d’implémenter la chimie des humeurs des futurs acquéreurs comme autant d’inputs générateurs de la diversité des morphologies habitables et de leur relation entre elles. »

Proposition : charge à un logarithme, process mathématique d’optimisation proposant un système complexe adaptatif fonctionnant par incrémentation successive des inputs, de produire les morphologies habitables. Des architectures qui nous rappellent le plus souvent le type corail, symbiose du végétal et de l’animal (cf. devenir végétal). Une fois l’implémentation des inputs terminée, une forme arrêtée, le logarithme programme alors les robots en charge de de sa construction.

« Process mathématique d’optimisation qui permet à l’architecture de réagir et de s’adapter aux contraintes préalables, aux conditions initiales et non l’inverse. »

Robot constructeur

Une forme habitable produite

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http://www.dailymotion.com/video/x48fxs Briqueter … Felix Guattari.

Fragments : Alfred North Whitehead

   [...] Sans entrer dans aucun détail à propos du système de Whitehead, précisons simplement qu’il met à jour la solidarité entre une philosophie de la relation – aucun élément de la nature n’est élément permanent de relations changeantes, chacun tire son identité de ses relations avec les autres – et une philosophie du devenir innovant – chaque existant unifie dans le processus de sa genèse la multiplicité qui constitue le monde, et ajoute à cette multiplicité un ensemble supplémentaire de relations. A la naissance de chaque entité nouvelle, « le multiple devient un et s’accroît d’un » [...]
Ilya Prigogine, Isabelle Stengers, la nouvelle alliance, 2ème Ed Gallimard

Extrait audio d’après : Une vie, une oeuvre - France Culture  : Alfred North Whitehead, intervention de Didier Debaise.

Dans la cosmologie de Whitehead, de la nouveauté pertinente se produit quand des chose qui semblent devoir s’opposer deviennent contrastes, c’est à dire des choses qui peuvent coexister et s’entre-affirmer, sans se confondre. «  Pour qu’une interaction soit réelle, il faut, à la fois que la « nature » des choses en relation soit un produit de ces relations, et que les relations de leur côté soient des produits de la « nature » des choses [...] « . Autrement dit, percevoir à la fois l’arbre et la forêt, sans que l’un ne masque l’autre. L’arbre est une configuration d’interactions, dynamiques et singulières, appropriée aux conditions de vie de la forêt, elle-même association d’arbres dont les interactions produisent leurs propres niches écologiques (la forêt).

http://www.dailymotion.com/video/5i6jAFZkepElHhkGK

Extrait audio d’après : Une vie, une oeuvre - France Culture  : Alfred North Whitehead (1861 – 1947), intervention de Didier Debaise, auteur de un Empirisme spéculatif: lecture de Procès et Réalité de Whitehead, éd. Vrin.

Compléments :
voir l’article « Whitehead » par Isabelle Stengers, site de la revue Chimères, les séminaires de Félix Guattari;
voir l’article « Qu’est-ce qu’une pensée relationnelle ? » par  Didier Debaise, site de la revue Multitude;
voir l’article, « L’événement selon Whitehead« , Didier Debaise, blog Jean-Clet Martin;
voir l’article  »De Einstein à Whitehead : une philosophie de l’événement« , par Guillaume Durand;
voir l’article, « Voguer avec Whitehead sous les latitudes de Joseph Conrad« , Jean-Clet Martin;
voir l’article, « Retour sur l’énigme des dernières pages de Process and Reality de Whitehead« , Isabelle Stengers.

Le sourire du chat ne peut être localisé en aucun point de l’espace. Nous saisissons par là que, n’étant en aucun point de l’espace, il est en même temps en tous les points et que, par-delà l’espace représenté, il y a l’espace qualitatif, qui est l’espace affectif et n’est nullement réductible aux représentations que nous pouvons en avoir.

http://www.dailymotion.com/video/1aO7fyTCzJnpl8CSa

Hasard et nécessité

« Tout ce qui existe dans l’univers est le fruit du hasard et de la nécessité » Démocrite

« Le code (génétique) n’a pas de sens à moins d’être traduit […] La machine à traduire de la cellule moderne comporte environ 150 constituants macromoléculaires qui sont eux-mêmes codés dans l’ADN : le code ne peut-être traduit que par des produits de traduction. Quand et comment cette boucle s’est elle refermée sur elle-même ? » Jacques Monod [1]

Les moteurs de l’évolution : le hasard et nécessité

     Toute réflexion sur l’écologie et les milieux humains ne peut faire l’économie d’un détour, même succinct, sur les thèmes du hasard et de la nécessité, de l’ordre et du désordre. D’un côté nous reconnaissons que la vie est caractérisée par l’ordre : le métabolisme des cellules nécessitant la coordination d’une multitude de réactions chimiques (ordre fonctionnel) et le code génétique déterminant l’arrangement, la spécialisation des molécules (ordre architectural). De l’autre côté, le second principe de la thermodynamique affirme que l’état d’évolution le plus probable de tout système isolé est l’état d’équilibre désordonné (entropie). Ici et là, nous pouvons constater que la vie comprend à la fois des structures régulières (les biorythmes du métabolisme) et des structures chaotiques (processus neurologiques).

A notre niveau, la question n’est pas de chercher à définir le hasard ou la nécessité, bien plus de proposer un regard sur quelques relations et articulations possibles entre ces deux « concepts » : hasard et nécessité, hasard ou nécessité, nécessité du hasard, le hasard en tant que nécessité inconscience ou inconnaissable etc. etc.…

En effet, le « hasard », entendu au sens de contingence (croisement entre deux chaînes causales indépendantes pour Cournot, i.e. la tuile qui tombe du toit sur la tête du passant[2]), reste malgré tout compatible avec la vision d’un univers déterministe. A titre d’exemple, citons le concept implicite de contingence locale chez Spinoza, sans lequel il n’y aurait pas de parties 4 et 5 à l’Ethique. Celui-ci pourrait se résumer comme suit : il n’est pas nécessaire que j’existe, mais si j’existe je serais déterminé par l’ordre des causes et des effets. Plus généralement, lorsqu’il est question de l’existence humaine, à l’enchaînement causal ne s’oppose pas l’arbitraire mais les thèmes de la liberté et de la responsabilité. Enfin, hasard et prévisibilité ne s’entre-excluent pas. Comme le confirme la statistique (loi des grands nombres), un dé lancé au hasard tombera en moyenne autant de fois sur chacune de ses faces.

Hasard >> nécessité

     Pour un Darwiniste classique, la sélection naturelle est avant tout le fruit de mutations génétiques qui apparaissent au hasard et desquelles la nécessité sélectionne et conserve les caractères les plus adaptés à la survie de l’espèce. Ce mécanisme repose donc presque exclusivement sur le hasard des forces, ne résumant la nécessité qu’à la seule survie. Ce faisant il met de côté l’ensemble des techniques dites parfois « imaginatives » d’un sujet vivant (coévolution, conservation de la diversité génétique, lutte contre les prédateurs, communication, connotations d’activités au sens d’Uexküll…). Le rôle du hasard dans l’apparition de la vie est donc ici très important, le choix étant purement aléatoire comme le dira Jacques Monod : « […] l’ancienne alliance est rompue ; l’homme sait enfin qu’il est seul dans l’immensité indifférente de l’univers d’où il a émergé par hasard […] Nous n’avons, à l’heure actuelle, pas le droit d’affirmer, ni celui de nier que la vie soit apparue une seule fois sur terre, et que, par conséquent, avant qu’elle ne fut, ses chances d’être étaient quasiment nulles. Cette idée […] heurte notre tendance humaine à croire que toute chose réelle dans l’univers actuel était nécessaire, et de tout temps ».

Jacques Monod tente là de répondre à la question suivante : comment dans un monde de nécessité (les lois de la physique), concevoir que certaines coalitions de particules en soient venues à constituer des êtres vivants. En effet, l’apparition de la vie sur terre ne peut être déduites des seules lois de la physique, celles-ci ne traduisant aucune capacité que l’on pourrait attribuer à la matière de s’organiser. « Mais il se fait que, sur la Terre, un événement d’une très haute improbabilité a eu lieu. La singularité de cet événement est précisément d’avoir fait exister un nouveau type de nécessité, se dessinant sur fond de hasard : des mutations aléatoires affectent « ce qui » se reproduit, et les différences entre les taux de reproduction de ces divers « ce qui » entraînent nécessairement l’histoire sélective, seule « raison » tant de l’organisation d’un vivant individuel que de l’histoire des vivants.[3] »

Comprendre la vie à l’aide des seules lois de la physique revient donc à s’initier au calcul des probabilités. C’est précisément la probabilité de reproduction qui constitue la question nouvelle posée par le vivant : « […] à partir de là, on peut concevoir comment, dans la trame universelle des interactions, des êtres peuvent donner l’impression qu’ils poursuivent leurs propres fins, une fin dont la seule raison est de survivre et de se reproduire à travers un processus de sélection.[4] » Dans un tel modèle le hasard est créateur, la nécessité, exprimée sous forme de déterminisme génétique, le moteur sélectif de l’histoire.

Hasard et nécessité

     La théorie de l’évolution des « systèmes auto-organisés critiques » peut nous aider à voir plus clair dans le type de relation [et], duale et complémentaire. Imaginons un instant l’ensemble des espèces sous la forme d’un immense tas de sable. Ce dernier serait soumis à deux « forces », deux dynamiques opposées. D’un côté l’attraction de grains de sable nouveaux venant consolider la structure d’ensemble du tas, de l’autre, l’effondrement qui en emporte de grosses parties. Tandis que s’ajoutent les grains de sable la structure se tient, c’est la nécessité, cependant il peut se produire des avalanches, c’est le hasard. Cette hypothèse retient donc que :

• s’il n’y avait pas de hasard, le tas de sable ne s’effondrerait jamais et continuerait à croître vers l’inconnue ;

• s’il n’y avait pas des grains de sable qui toujours viennent s’ajouter, le tas de sable ne recommencerait continuellement à se restructurer, cela malgré les avalanches ;

Dans un tel modèle, une perturbation mineure suffit donc à transformer à grande échelle, autrement dit rien n’est indifférent. Ici hasard et nécessité fonctionnent donc dans une relation dialectique, la nécessité créant en quelque sorte ce que le hasard défait. Hasard et nécessité manifesteraient donc la dualité de la vie, si le hasard est un frein, la nécessité serait un accélérateur. Deux exemples de techniques « imaginatives » sont proposés ici pour illustrer ce que pourrait être cette relation duale : celui de la guêpe et de l’orchidée, celui de l’acacia et du kudu.

La guêpe et l’orchidée

Malgré leur caractère souvent hermaphrodite et le rôle joué par le vent dans le transport du pollen, la fécondation des plantes nécessite la participation d’autres individus, principalement afin de brassage et de conservation de la diversité génétique. Pour ce faire, les orchidées sont capables d’imiter (leurre visuel et odeur) la guêpe femelle afin d’utiliser le mâle pour assurer le transport et la diffusion du pollen.

Ainsi pendant que le mâle tente de copuler avec le leurre de la fleur, celle-ci lui accole le pollen qu’il ira déposer sur le leurre d’une prochaine orchidée. L’orchidée-marteau est encore plus spécifique dans son approche. En effet, celle-ci a dû répondre à un problème très particulier: la guêpe mâle utilisée pour le transport du pollen ne fait qu’atterrir sur la guêpe femelle pour repartir immédiatement copuler en vol. Impossible à résoudre ? Pas vraiment. Afin d’accoler son pollen, le végétal a inventé le mécanisme de marteau et d’enclume suivant : le leurre de la femelle est présenté au bout d’un bras élastique. Quand le mâle tente d’enlever le leurre, le bras élastique combiné aux efforts de la guêpe mâle font que celui-ci se met à décrire des cercles qui le font se frapper sur une « enclume ». Enclume où se trouve le pollen qui vient s’accrocher à la guêpe, mais aussi un organe femelle de la plante lui permettant de se féconder avec le pollen qui se trouve déjà accroché à la guêpe.

L’acacia et le koudou

Les acacias d’Afrique du Sud, lorsqu’ils sont broutés par une antilope du genre Koudou, émettent un signal sous la forme d’éthylène. Ce signal volatil entraîne, chez les arbres voisins (même s’ils n’ont pas été eux-mêmes attaqués), l’accumulation de tanins particulièrement astringents, repoussant ainsi les antilopes. Ce poison est la solution de survie inventée par l’acacia et adoptée par tous.La coévolution plantes-agents biologiques sur des millions d’années a ainsi entraîné la multiplication de langages chimiques, qui permettent aux partenaires d’échanger et de créer des relations de symbiose, synergie, d’alliances mutuelles…

Hasard ou effort d’imagination dans ces coévolutions ? Exceptions ou règle générale ? Ici il semble toujours y avoir une nécessité, toujours des grains de sable qui s’ajoutent pour poursuivre l’évolution. Le rôle du hasard devient alors de transformer par « déconstruction ». Dans le cas des orchidées, le hasard les a forcés à se réorganiser afin d’assurer leur reproduction (necessité).

Hasard << nécessité

« Avec la généralisation de la thermodynamique, on arrive à comprendre que la vie est la règle dans certaines conditions et que le dualisme de la nécessité et du hasard est dépassé.[5] »

     Jusqu’à présent, il semblait y avoir incompatibilité entre le principe d’entropie et l’apparition de la vie ordonnée. Or de récentes recherches nous montre au contraire que pour les systèmes vivants, ce serait bien le principe d’entropie qui rendrait possible les processus d’autostructuration. Selon Prigogine, les structures biologiques sont des états spécifiques de non-équilibre. Elles exigent une dissipation constante d’énergie et de matière, d’où leur nom de structures dissipatives : « c’est par une succession d’instabilités que la vie est apparue. C’est la nécessité, c’est-à-dire la constitution physicochimique du système et les contraintes que le milieu lui impose, qui détermine le seuil d’instabilité du système. Et c’est le hasard qui décide quelle fluctuation sera amplifiée après que le système a atteint ce seuil et vers quelle structure, quel type de fonctionnement il se dirige parmi tous ceux que rendent possibles les contraintes imposées par le milieu. »

Le rôle du hasard dans l’apparition de la vie est donc ici très restreint : il se réduit à un choix contraint entre diverses possibilités.

Conclusion et perspective : la nécessité nietzschéenne d’affirmer le hasard

      Hasard et Nécessité, ce qu’ils sont exactement dépend sans doute du point d’observation. Une perspective différentes du même ? Car peut-être le hasard pourrait s’expliquer si on avait les moyens de percevoir l’ensemble de ce qui se passe (vision systémique de l’enchaînement des causes ou vision dionysiaque nietzschéenne). Mais ce n’est pas le cas, du fait de notre conscience limitée, de l’insoutenabilité d’une telle vision. Contingence locale spinoziste (il n’est pas nécessaire que j’existe), nécessité immanente et raison suffisante de Leibnitz, volonté divine unique de Newton, attardons-nous un instant sur l’approche « esthétique » du hasard chez Nietzsche.

     « La philosophie de Nietzsche se veut notamment une métamorphose de l’idée de hasard. Elle précise en effet que la création n’est ni un absolu ni un mouvement téléologique. Et, sous sa forme positive, elle précise le caractère imprévisible, aventureux, de la morale à venir. » [6] Pour Nietzche, la nécessité est précisément d’affirmer le hasard. Le vrai joueur fait du hasard un objet d’affirmation : il affirme les fragments, les membres du hasard. De cette affirmation naît le nombre nécessaire, qui ramène le coup de dés.  On devine ici le jeu « sélectif » de l’éternel retour nietzschéen : « revenir est précisément l’être du devenir, l’un du multiple, la nécessité du hasard »[7]. Autrement dit, l’affirmation est l’interprétation active du chaos par l’homme, affirmation nécessaire qui lui permet d’assumer l’idée, de se préparer à la vision d’un monde en tant que totalité ouverte ou règne toujours l’indétermination, le hasard. L’affirmation ou « amor fati », c’est l’amour de la nécessité, mais ce qui est nécessaire, c’est le hasard lui-même, l’indétermination pénétrant tout.

     « Un peu de raison, il est vrai, une semence de sagesse dispersée d’étoile en étoile – ce levain est mêlé à toutes les choses : au nom de la folie, de la sagesse est mêlée à toute chose ! Un peu de sagesse est bien possible, mais je trouvai cette bienheureuse certitude en toute chose : qu’elles prétendent encore danser sur les pieds du hasard. »[8] Il s’agit d’affirmer à la fois la prééminence du hasard (la danse), et le fait que l’homme ne sait affirmer le hasard que par les voies d’un contrôle majoritairement rationaliste, repos des forces et schéma nécessaire à l’esprit humain : « un peu de sagesse est bien possible », cependant que « tout comprendre, ce serait supprimer tous les rapports de perspective, ce serait ne rien comprendre, méconnaître l’essence du connaître. »[9]

Point de vue autrement exprimé par Lorenz : « lorsqu’on pense que la mathématique est la seule source légitime de tout savoir, on doit logiquement fonder toute sa connaissance sur elle, autrement dit mener sa recherche sans utiliser les autres fonctions cognitives que l’homme a développé au cours de sa phylogénèse pour s’adapter à son environnement. »[10] Le hasard c’est ici l’indétermination affirmée du monde, la danse des forces ; la nécessité, le repos de celles-ci qui se laissent tomber un moment dans les filets de notre rationalité.

      Pour donner un sens à notre existence, oublier que notre vie elle-même pourrait n’être que contingente et continuer à penser que l’homme est dans la nature comme « un empire dans un empire », il est parfois bien utile d’exclure le hasard de notre champ de réflexion. Ce qui revient au final à exclure méthodologiquement toute indépendance des causes, comme le souligne la définition du destin chez les stoïciens : « le destin, c’est la solidarité des causes[11] ». Mais nous rejoindrons ici Nietzche bien volontiers, car le fait et l’existence du hasard reste encore à trouver. En tant que ce dernier est non directement accessible à la pensée humaine, il est l’objet d’une expérimentation, d’une perspective propre. Enfin peut-être et surtout l’objet d’une conviction (scientifique, philosophique), si l’on imagine que l’évolution d’un système dynamique n’est peut-être jamais donnée à l’avance.

Alors l’homme objet nécessaire de l’univers ou grand solitaire apparu au hasard ? On le voit, de ce « choix » dépend l’analyse que nous pourrons faire de la nature même de la responsabilité de l’espèce humaine dans l’altération des milieux biologiques.

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[1] Jacques Monod, « Le hasard et la nécessité », édition du Seuil 1970.[2] Le hasard est ici la rencontre d’une série causale « sociologique » – la présence du passant – et d’une série causale « météorologique » – le vent, la pluie – rencontre qu’on ne peut justifier de quelque façon que ce soit.

[3] D’après source Encyclopédia Universalis 2004.

[4] D’après source Encyclopédia Universalis 2004.

[5] Ilya Prigogine (1917 – 2003) : physicien et chimiste belge d’origine russe. Prix Nobel de Chimie en 1977, il est surtout connu pour sa présentation sur les structures dissipatives et l’auto-organisation des systèmes.

[6] Georges Morel, Nietzsche III : création et métamorphoses, p103, Aubier-Montaigne, Paris, 1971.

[7] D’après « Nietzsche » par Gilles Deleuze, PUF, 1965

[8] Nietzsche, Ainsi Parlait Zarathoustra, III, « Avant le lever du soleil », p182, Au sans pareil, Paris, 1983.

[9] Nietzsche, La volonté de puissance II, p175, Gallimard, 1995, Paris.

[10] Konrad Lorenz « les fondements de l’éthologie » 1978, Flammarion.

[11] Définition d’après Gilles Deleuze.

Notions introductives à la théorie du chaos

Origines

     Selon Ilya Prigogine , la vision « classique » du monde consiste en « deux représentations aliénantes, celle d’un monde déterministe et celle d’un monde arbitraire soumis au seul hasard. »

Dans un monde déterministe, l’univers est régi par des lois immuables. A la suite de Newton, Laplace en illustrait les conséquences : « […] une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d’ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l’analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle, et l’avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux ».

Autrement dit, à condition d’avoir une parfaite connaissance de tous les éléments constitutifs et de toutes les relations existantes du système, il nous est donc possible de prévoir l’évolution de ce dernier grâce à l’enchainement proportionnel des causes et des effets. S’approprier l’ensemble des conditions initiales du système permet non seulement de se projeter dans son futur, mais également de connaître son passé : « […] nous devons envisager l’état présent de l’univers comme l’effet de son état antérieur et comme cause de celui qui va suivre […] Tout le futur est [...] entièrement contenu, déterminé par le présent : connaissant les lois du mouvement et les conditions initiales, nous déterminons avec certitude le mouvement futur pour un avenir aussi lointain que nous le souhaitons. » Laplace.

Les systèmes déterministes sont donc caractérisés par leur réversibilité, leur prévisibilité et leur reproductibilité, sous réserve que les conditions initiales soient identiques.

     Dès lors, les erreurs dans les prévisions de l’évolution de tels systèmes déterministes ne peuvent venir que de l’approximation dans la mesure des conditions initiales ; leurs caractères imprévisibles n’étant ainsi liés qu’à l’impossibilité de cette même mesure au niveau des systèmes dit complexes.

La vision classique de l’arbitraire et du hasard est donc liée à l’existence des systèmes complexes, c’est-à-dire de systèmes dynamiques faisant intervenir un trop grand nombre d’éléments, un trop grand nombre de degrés de liberté internes excluant ce type de système de toute mesure complète des conditions initiales. Cette conception du hasard est ainsi  étroitement liée à celle d’imprédictibilité : quelle que soit notre connaissance du passé et du présent d’un système, il est impossible de savoir qu’elle sera son évolution.

Le jeu du loto illustre bien cette situation dans la mesure où le prochain numéro gagnant ne peut en aucun cas être déduit de la connaissance des précédents. On rejoint ainsi la définition du hasard de Cournot, à savoir : la rencontre de séries causales indépendantes. Le hasard est donc imprédictible par définition, de sorte qu’on ne peut qu’utiliser la théorie des probabilités pour quantifier ces phénomènes.

C’est dans ce contexte où le hasard n’est lié qu’au calcul statistique des grands nombres, que H. Poincaré va remettre en cause ce présupposé en définissant la sensibilité critique d’un système aux conditions initiales.

     Depuis Newton, nous savons que la loi d’attraction universelle s’exerce entre deux corps. Mais nous nous basons sur une approximation bien inexacte en ne considérant à chaque fois que deux corps en interaction. Précisément dans le système solaire, ce sont de nombreux corps qui interagissent : il y a, en plus de l’interaction « Soleil-Terre », l’interaction « Lune-Terre », puis l’interaction « Mars-Terre », etc.etc… Henri Poincaré va alors démontrer que trois corps en interaction peuvent impliquer un système d’équations non résoluble, et donc des comportements s’apparentant au hasard avec des petits nombres.

Ce faisant, il définit pour la première fois la sensibilité critique aux conditions initiales : « […] une cause très petite, qui nous échappe, détermine un effet considérable que nous ne pouvons pas ne pas voir, et alors nous disons que cet effet est dû au hasard. Si nous connaissions exactement les lois de la nature et la situation de l’univers à l’instant initial, nous pourrions prédire exactement la situation de ce même univers à un instant ultérieur. Mais, lors même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrions connaître la situation qu’approximativement. Si cela nous permet de prévoir la situation ultérieure avec la même approximation, c’est tout ce qu’il nous faut, nous disons que le phénomène a été prévu, qu’il est régi par des lois ; mais il n’en est pas toujours ainsi, il peut arriver que de petites différences dans les conditions initiales en engendrent de très grandes dans les phénomènes finaux ; une petite erreur sur les premières produirait une erreur énorme sur les derniers. La prédiction devient impossible et nous avons le phénomène fortuit. »

Ainsi, pourvu qu’il possède cette propriété de sensibilité aux conditions initiales, une grande complexité peut résulter d’un système simple possédant un très petit nombre de degrés de liberté, rendant son évolution imprédictible.

Ce faisant, H. Poincaré vient d’intercaler ce petit quelques chose d’autre entre les lois déterministes et celles du hasard « probabiliste ». Grossièrement, aujourd’hui nous pouvons donc différencier trois types de systèmes :

• les systèmes aléatoires (ou stochastiques) qui évoluent au hasard dans tout l’espace sans qu’aucune équation ne les régisse, sans qu’aucune prévision exacte ne soit possible dans le temps. 

• les systèmes déterministes régis par des lois mathématiques dont on peut prévoir exactement l’évolution dans le temps.

• les systèmes chaotiques régis par une grande variété de facteurs (par exemple la météorologie), dépendant de plusieurs paramètres et dont la caractéristique fondamentale est l’extrême sensibilité aux conditions initiales. Bien que leurs composantes soient gouvernées par des lois déterministes simples, le comportement des systèmes chaotiques est imprévisible.

     Les systèmes chaotiques peuvent cependant être représentés géométriquement dans un espace dont la dimension dépend du nombre de paramètres inhérents au système. Par exemple un espace à trois dimensions correspondant à un système défini par trois équations différentielles.

L’état du système est donc représenté à chaque instant par un point dans cet espace appelé « espace des phases ». Une fois le point initial choisi (i.e. les conditions initiales), les équations déterminent entièrement l’évolution du système. On obtient alors une courbe qui correspond à la trajectoire. Or si l’on change, même de très peu, le point initial de cette simulation, nous obtenons une trajectoire qui se distancie très vite de la première.

On constate que les points sont attirés vers une courbe limite, près de laquelle il semble errer au hasard, mais sans jamais la quitter, ni repasser deux fois par le même point. En théorie du chaos, on appelle cette courbe « attracteur étrange »

Au fil des mouvements de diverses trajectoires, toutes passent toujours à peu près aux mêmes endroits, bien que ce soit à des moments très différents, c’est pourquoi on peut parler d’un ordre sous-jacent au désordre : « (…) derrière les formes visibles et particulières de la matière doivent se cacher des formes fantomatiques qui leur servent de modèle invisible. » James Gleick

Les attracteurs étranges présentent une caractéristique bien particulière : si l’on procède à un « zoom » avant ou arrière, c’est toujours la même structure que l’on retrouve. Les courbes fractales sont des attracteurs étranges.

Le tout est semblable à une de ses parties

 

Comme ces attracteurs semblent inclure à la fois des lois déterministes et des lois aléatoires, toute prévision à long terme est impossible.

Application des systèmes chaotiques à la météorologie

      La météorologie est un bon exemple de système complexe à variables multiples (température, pression, hygrométrie, rayonnement solaire, relief, océans…) Cependant la modélisation peut-être simplifiée du fait que toutes ces variables ne sont pas toute indépendantes. Elles sont reliées entre elles par des relations généralement connues: loi de Mariotte reliant la pression, la température et la masse volumique de l’air, les équations issues des principes de la thermodynamique des fluides (entropie)…Par ailleurs l’évolution du système atmosphérique crée des liens entre les variables et réduit par là même le nombre de celles qui sont indépendantes.

Les imprécisions météorologiques ne sont donc pas uniquement dues au nombre important des variables en jeu, ou à la complexité des équations. Par exemple, malgré la simplicité inhérente au modèle réduit (douze facteurs significatifs et trois équations différentielles) d’Edward Lorentz, celui-ci développait une météorologie plausible qui n’en demeurait pas moins totalement imprévisible à long terme. A la suite des travaux de Poincaré, le hasard n’apparaissait donc pas comme uniquement lié aux multiples facteurs en cause. Un système agité par des forces où existent seulement trois variables indépendantes peut donc présenter des mouvements totalement irréguliers et imprévisibles.

Il n’est pas inintéressant de préciser à ce niveau la différence entre le climat et la météo tel que l’exprimait Jacques Treiner (le monde du 14.02.07) : « […] abordons la prévision à quinze jours et à cinquante ou cent ans. Demander une prévision du temps qu’il fera à quinze jours, c’est exiger de reproduire des fluctuations, c’est-à-dire de petites variations, à la fois temporelles et spatiales, du temps. C’est techniquement très difficile, et la difficulté augmente exponentiellement avec le temps de prévision. Mais les prévisions à long terme ne sont pas le prolongement de la météorologie, c’est d’une autre physique qu’il s’agit : celle qui, par exemple, permet d’affirmer que, dans l’hémisphère Nord, il fait froid en hiver, et chaud en été, en raison de l’inclinaison des rayons du Soleil sur la surface de la Terre. Et pourtant, il se peut très bien qu’une fluctuation de température en hiver soit du même ordre de grandeur que la différence de température moyenne entre l’été et l’hiver. La météorologie s’occupe de données moyennées sur un jour, voire moins, alors que la climatologie considère des moyennes sur plusieurs années. Dans ces moyennes, les fluctuations disparaissent, restent les tendances de fond, plus faciles à prévoir. »

Voila pourquoi le GIEC parle de changement climatique et non météorologique. Car en météorologie, une petite fluctuation double en deux jours, et est amplifiée d’un facteur d’un milliard en un mois, jusqu’à atteindre l’échelle macroscopique : c’est le fameux « effet papillon ». Si le battement d’ailes d’un papillon au Japon peut être à l’origine d’un cyclone dans les Antilles, pour pouvoir le prévoir, il faudrait cependant connaître la position exacte du papillon et son battement d’ailes, avec une précision qui en devient irréaliste.

Lorenz précise : « […] si un seul battement d’ailes d’un papillon peut avoir pour effet le déclenchement d’une tornade, alors, il en va ainsi également de tous les battements précédents et subséquents de ses ailes, comme de ceux de millions d’autres papillons, pour ne pas mentionner les activités d’innombrables créatures plus puissantes, en particulier de notre propre espèce. Si le battement d’ailes d’un papillon peut déclencher une tornade, il peut aussi l’empêcher. »

     Pour I. Prigogine : « la certitude n’a jamais fait partie de notre vie. Je ne sais pas ce que sera demain. Pourquoi penser que la certitude est la condition même de la science ? (…) La science traditionnelle identifiait raison et certitude, et ignorance et probabilité. Il n’en est plus ainsi aujourd’hui. » Ce que sous-entend la théorie du chaos : un non-sens de la prédiction à long terme, dû à l’impossibilité de contrôler toutes les perturbations pouvant exister au niveau de nombreux systèmes et de leur environnement.

Article d’après extraits et sources :

• http://ecrits-vains.com/doxa/tri01.htm
• http://mon-ile.net/chaos/
• http://www.canal-u.com/canalu/chainev2/utls/programme/218_chaos_impredictibilite_hasard/
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie_du_chaos