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Les nouvelles frontières de la connaissance (2014) CSRT, partie 2, section B

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LES NOUVELLES FRONTIERES DE LA CONNAISSANCE
FACE A LA CRISE

Partie 2 : La production de connaissance
Science et technologie - Des avancées considérables
 

Cette page introduit la deuxième section (B) de la deuxième partie du rapport « Les nouvelles frontières de la connaissance» rédigé en 2014 par le Conseil supérieur de la recherche et de la technologie (CSRT)

 
B (44)


Science et technologie - Des avancées considérables

L'engagement collectif en faveur de la connaissance est donc au rendez-vous. Des moyens considérables, humains, financiers, techniques, sont mis à la disposition de la recherche pour progresser. Et, en effet, elle progresse. Ses résultats, observés au cours des dernières années, sont considérables, aussi bien dans le domaine des sciences cognitives que de la recherche finalisée. Les unes et les autres ouvrent des perspectives nouvelles vertigineuses. Nous sommes bien devant l'horizon dégagé des nouvelles frontières de la connaissance.

Le présent rapport n'a pas pour finalité de dresser un tableau complet de ces avancées, bien entendu. Il a pour objet de marquer le dynamisme de la connaissance contemporaine à l'heure où on l'a vu, dans les vieux pays riches, dont la France, l'opinion publique a perdu confiance dans la capacité de l'humanité à trouver de nouvelles voies au progrès.

En soulignant le caractère artificiel de la distinction et en rappelant la porosité entre les grands domaines de la connaissance, nous organiserons notre approche autour des résultats de la recherche cognitive d'une part, finalisée d'autre part.


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Les avancées vertigineuses de la recherche cognitive

Il s'agit ici d'un survol non exhaustif qui recense les avancées les plus spectaculaires proposées à la connaissance du grand public au cours des dernières années.

Les mathématiques font rarement les titres de la presse. Elles jouent pourtant un rôle déterminant d’outil à la disposition de l’ensemble des sciences et participent fortement à leur production. En tant que discipline spécifique, les mathématiques connaissent elles aussi au cours des dernières années des avancées remarquables, par exemple dans la détermination des nombres premiers, dans la résolution d’équations complexes et de conjectures qui interrogent les savants depuis plusieurs siècles. Dans ce domaine où seuls quelques chercheurs dans le monde peuvent s’aventurer, la connaissance a progressé. Elle s’est aussi « modernisée » par l’utilisation de la micro-électronique associée à des logiciels spécifiques pour aider les mathématiciens à valider la pertinence de certains démonstrations proposées, ce qui participe à l’accélération de la production de connaissance.

Les sciences de la matière et de l'univers ont connu des avancées considérables ces deniers temps, dont les médias sont friands.

Les équipes du CERN de Genève ont établi en Juillet 2012 la probabilité quasi certaine de l'existence du boson de Higgs, dernière particule élémentaire de la matière identifiée théoriquement il y a plusieurs décennies mais dont l'existence n'avait pas encore été établie. Cette confirmation de la théorie par l'expérimentation achève provisoirement la connaissance de la matière issue du « modèle standard » de physique résultant des travaux fondamentaux de la fin du XIX° et de la première moitié du XX° siècle, dont l'un des éléments majeurs est la théorie de la relativité énoncée par Albert EINSTEIN. Cette découverte consolide pour une part les acquis d'une physique sur laquelle reposent de multiples applications technologiques. Mais elle marque aussi les limites et les incohérences du modèle standard. Celui-ci ne dit rien sur le big-bang, il ne décrit pas la création de la matière, il est silencieux sur l'antimatière, il ne dit rien sur la nature de l'antimatière et sur l'énergie sombre. L'identification du boson de Higgs appelle donc à une interrogation radicale de la physique classique et ouvre la voie à de nouvelles approches de la matière fondée sur des concepts théoriques en rupture.

La photographie de l'univers 370 millions d'années après le big-bang fournie par la plate-forme spatiale d'observation Planck constitue aussi une avancée considérable. Elle confirme globalement la validité de la théorie de la création de l'univers il y a 14 milliards d'années telle qu'elle résulte des travaux d'astronomie des dernières décennies. Mais cette confirmation n'apporte pas de réponse à de multiples questions sur la nature de l'univers, son évolution, son caractère unique...Elle renvoie à de multiples interrogations communes à la connaissance de la matière qui appellent une refondation globale de la vision de la matière et de l'univers à partir de concepts radicalement nouveaux.

La chasse aux exo planètes, astres situés dans d'autres systèmes stellaires que celui du soleil est l'un des grands chantiers de l'astronomie contemporaine. Elle est aussi particulièrement fructueuse. L'idée même d'exo planète est récente. Elle n'est entrée dans le champ de l'astronomie scientifique que tardivement, lorsque les instruments d'observation ont gagné en puissance, et en liaison avec les nouvelles connaissances de la physique. C'est seulement en 1996 qu'une équipe a prouvé l'existence d'une exo planète. Depuis cette date, les découvertes se sont multipliées. Plusieurs centaines d'exo planètes ont été formellement identifiées à ce jour, et, par une approche statistique rigoureuse, le nombre de ces exo planètes situées dans un environnement compatible avec la vie est estimé, pour notre seule galaxie, à 60 milliards. Cela renvoie à une révolution conceptuelle considérable, comparable à la révolution copernicienne, en rupture avec nos références traditionnelles : la Terre, notre planète, n'est pas un cas unique mais au contraire une forme d'astre d'une grande banalité dans la galaxie et certainement ailleurs dans l'univers. Et les manifestations de la vie sur cette planète ne sont pas uniques. On perçoit bien ici les perspectives de réflexion philosophique sur la vie et sur l'humanité qu'ouvre la confirmation de l'existence des exo planètes, même si les distances nous interdisent toute possibilité de contact dans l'état actuel de nos techniques de transport et de transmission. Nous sommes à la veille d’une nouvelle « révolution copernicienne » aux conséquences intellectuelles et culturelles considérables.

Les nanosciences ouvrent elles aussi des perspectives vertigineuses dans l'approche de la matière radicalement nouvelle qu'elles proposent. Tout est parti de la déclaration d'un physicien, Richard FEYNMAN, lors d'un congrès scientifique en 1959. Désignant la matière approchée dans sa dimension la plus petite, il lança cette affirmation paradoxale : « il y a beaucoup de place en dessous », et prophétisa qu'il serait possible de faire tenir la totalité du contenu de la bibliothèque du Congrès de Washington dans une tête d'épingle. Il ouvrait la voie à une nouvelle révolution scientifique, avec les nanosciences et nanotechnologies. Mais la démarche demeura simplement conceptuelle jusqu'au jour où l'instrumentation, avec les microscopes électroniques à effet tunnel et à effet de champ, permirent en effet de voir et de manipuler la matière à l'échelle atomique. Aujourd'hui les nanosciences et nanotechnologies ont dépassé l'extravagance conceptuelle ou la curiosité de laboratoire. De nouveaux matériaux aux caractéristiques nouvelles sont mis au point et produits industriellement, à l'image des fullerènes et graphèmes, et des nano-machines sont créées, avec de vrais moteurs. Déjà des nanomatériaux sont utilisés dans une large gamme de produits industriels de la cosmétique à la micro-électronique en passant par la pharmacie, la peinture ou les textiles. On perçoit ici la porosité entre la recherche cognitive et la recherche appliquée.

Les sciences de la vie connaissent elles aussi des bouleversements qui ouvrent de nouveaux horizons. S'installe au premier plan de ces bouleversements les connaissances nouvelles issues de la révolution génétique, dont les applications multiples ont changé le paysage des sciences de la vie issu des avancées du XIX° siècle. Les techniques de la génétique ont en effet radicalement changé l'approche du vivant dont les classifications traditionnelles sont remises en cause par de nouvelles méthodes d'identification des espèces. L'ensemble des sciences du vivant intègre les acquis du décryptage génétique, d'autant plus que celui-ci se fait maintenant à vitesse rapide et à coût réduit. On retiendra de cette révolution à de nouvelles avancées dans la découverte de la diversité des formes de la vie. Par ailleurs l'exploration de nouveaux milieux a mis en évidence des manifestations de vie insoupçonnées jusqu'à ces dernières années, par exemple dans les fonds océaniques à proximité des « fumeurs » volcaniques, voire dans les profondeurs de la lithosphère terrestre. Ajoutons une nouvelle révolution au sein même de la révolution génétique, avec l'irruption de l'épi-génétique qui pose la question de l'interférence du milieu sur les organismes vivants et la transmission génétique de nouvelles adaptations. Le vieux débat philosophique de l'inné et de l'acquis revient ainsi à partir d'une nouvelle donne scientifique. La remise en cause des concepts philosophiques par les découvertes scientifiques est très large. Ainsi, les avancées de la connaissance des mécanismes de fonctionnement des organismes vivants ont mis en évidence la complexité de la vie et des interactions des organismes au sein de leurs biotopes, débouchant sur une nouvelle lecture du Darwinisme fondée sur la complémentarité et non seulement sur la compétition. Le passage du « combat pour la vie » à la symbiose des espèces constitue un changement de paradigme qui dépasse largement le seul cadre scientifique.

Les sciences humaines participent, avec des avancées sans doute moins identifiées par le grand public mais néanmoins réelles, à l’élargissement de l’horizon de la connaissance, singulièrement du passé. Les travaux de paléontologie les plus récents ont globalement confirmé la rupture apportée par les découvertes de la vallée du Rift dans l’est africain sur l’origine de l’humanité. Mais ils modifient aussi la chronologie de l’humanité, reculent les étapes, diversifient les lieux d’émergence ou de migration à partir du site originel, comme en témoigne la découverte majeure de Toumaï au Tchad. Surtout, pour les périodes les plus récentes, l’apport des techniques d’analyse génétique a introduit une véritable rupture dans les acquis antérieurs en prouvant la coexistence des néanderthaliens et d’homo sapiens sapiens et même leurs croisements. L’utilisation des bases de données génétiques débouche sur une connaissance renouvelée des mouvements et des brassages de population à l’échelle mondiale, avec un phasage des principaux événements, qui ouvre des perspectives considérables à la découverte du passé de l’humanité et remet en cause un grand nombre d’idées reçues. Très récemment, l’utilisation des outils informatiques a permis à la philologie comparée d’ouvrir aussi des perspectives sur l’origine du langage humain, mettant en évidence en particulier les racines communes des langues indo européennes mais aussi la création du langage dans des lieux différents de la planète. Cet approfondissement s’élargit même à une nouvelle approche de la communication animale par l’éthologie qui débouche sur une remise en cause conceptuelle fondamentale des relations entre humanité et animalité, entre culture et nature…

Les neurosciences, nouvellement arrivées dans le paysage, ouvrent elles aussi d’immenses perspectives à la connaissance d’un univers encore largement inconnu, le cerveau. Certes, des approches intéressantes ont été faites depuis la fin du XIX° siècle, à la fois dans l’identification de la fonction des principales zones cervicales, dans la transmission des signaux internes au système nerveux périphérique et central, sans oublier les apports de la psychiatrie et des différentes écoles de psychanalyse. Mais aujourd’hui, l’utilisation simultanée de l’imagerie médicale, des technologies du numérique et des sciences cognitives permet d’entrevoir la possibilité de comprendre enfin le fonctionnement du cerveau à la fois dans ses fonctions de perception, de traitement, de mémorisation, de transmission de l’information. Demain, c’est sans doute le centre de la conscience qui sera approché.

Ces quelques exemples, rapidement évoqués, illustrent ce fait majeur souligné à plusieurs reprises dans le présent rapport: notre époque connaît en effet une avancée considérable des sciences cognitives dans la plupart des grands domaines. Elles répondent à leur mission première qui est d’apporter des réponses à la curiosité humaine. Elles fournissent aussi les bases de progrès nouveaux à la recherche appliquée, qui a bouleversé les fondamentaux de la vie des individus et des équilibres traditionnels de nos sociétés.


B2 (47)

Le bond en avant des sciences appliquées

Il est nécessaire, en premier lieu de rappeler le caractère en partie artificiel de la distinction entre la recherche cognitive et la recherche finalisée, même si leurs vocations sont différentes. Les deux grands secteurs sont en relations étroites, dialectique, et leurs avancées se nourrissent mutuellement. Néanmoins elles ont aussi leur spécificité. S’agissant des sciences et techniques appliquées, la question qui se pose est de savoir si elles ont connu au cours de la période une explosion comparable à celle des sciences cognitives. On peut répondre positivement par un simple survol des grands champs disciplinaires.


B2a (48)

Un survol de quelques avancées

Ainsi, dans le domaine des sciences et techniques de la matière, la conception des matériaux, même traditionnels, comme les métaux, les plastiques et le ciment, leur a permis d’acquérir de nouvelles caractéristiques et de meilleures qualités en résistance, en durabilité, en légèreté avec des moyens de production plus économes en matières premières et énergie. Certaines filières de production sont même maintenant fondées sur des technologies non conventionnelles, issues des biotechnologies, utilisant par exemple des enzymes dans la production de molécules particulières. Les progrès de ces évolutions incrémentales classiques sont cependant bousculés par ceux issus des nanosciences et nanotechnologies. Celles-ci reposent sur un principe radicalement différent de l’approche classique de la matière, en passant du « top down au bottom up » en visant à concevoir des matières nouvelles, non présentes dans la nature, par l’assemblage original de molécules par des procédés physico chimiques nouveaux. C’est ainsi qu’en quelques années sont sortis des laboratoires des matériaux inexistants dans la nature, dotés de caractéristiques étonnantes en solidité, conductivité, légèreté, et dont les plus connus sont la déclinaison des nouvelles architectures de molécules de carbone. Ajoutons à ces matières artificielles les matériaux traditionnels revisités par leur approche nanométrique, exploitant des propriétés qui n’apparaissent qu’au niveau moléculaire, et qui élargissent considérablement le champ de leurs applications comme les oxydes de titane l’or ou l’argent, actuellement largement utilisés dans de multiples domaines.

Les sciences de la vie ne sont pas en reste. Elles connaissent également de multiples et profondes innovations.

Ainsi les fondamentaux de la production agricole, animale ou végétale, sont bousculés par la révolution génétique. Le clonage, l’hybridation orientée, les OGM végétaux et animaux ont fait tomber de nombreuses barrières et accéléré la mise au point d’organismes vivants aux caractéristiques nouvelles et prédéterminées. Le présent rapport n’entend nullement aborder ici la question des risques ou de l’intérêt réel de ces avancées. Il constate simplement l’amplification considérable de la création d’organismes vivants nouveaux.

Les biotechnologies, par leur approche différente de la production et de la transformation des matières organiques, offrent également des perspectives nouvelles considérables à la fois par la mise au point de nouveaux procédés fondés sur les mécanismes de la vie (enzymes, levures etc…) et par la production de molécules rares ou nouvelles.

Les sciences liées à la santé manifestent également la même dynamique créatrice. On peut citer la pharmacie qui, par la modélisation, la synthèse, l’extraction de molécules naturelles, identifie des médicaments nouveaux qui élargissement les possibilités de lutte contre les maladies les plus redoutables. Les progrès spectaculaires de l’imagerie médicale, bouleversent, par leur finesse et leur rapidité, la connaissance du corps humain et de son fonctionnement. Elles permettent la mise au point de techniques chirurgicales non invasives bénéficiant même de l’assistance robotisée. Mais ces innovations sont reléguées au second plan par les perspectives ouvertes par l’utilisation des cellules souches. On retrouve là l’exemple même de la déclinaison des découvertes fondamentales sur le fonctionnement du coeur des cellules, débouchant aujourd’hui sur des promesses d’application concrètes. Après des années d’espoirs déçus en matière de thérapie génique, les progrès réalisés dans l’utilisation des divers types de cellules souches ouvrent la voie à d’immenses perspectives de médecine réparatrice. L’émerveillement suscité par la richesse des découvertes les plus récentes provoque un enthousiasme qui pourrait conduire à la vision simpliste d’une confiance sans limite dans les capacités de la science. Les avancées et les victoires de la connaissance ne doivent pas empêcher le maintien de la lucidité quant aux capacités actuelles de l’esprit humain. Néanmoins, dans une période dominée par le pessimisme et le défaitisme, il est utile de prendre la mesure de cet essor et d’apprécier les apports majeurs que la connaissance peut apporter à la construction de solutions aux grandes questions de notre époque.


B2b (48)

Des solutions théoriques aux problèmes de l’époque

Nous avons identifié plus haut les principales interrogations qui se posent dans le monde actuel.

La croissance de la population mondiale pourrait conduire à une pénurie alimentaire massive entraînant les pires cataclysmes moraux et politiques. On peut raisonnablement assurer aujourd’hui que la planète a la capacité de nourrir une dizaine de milliards d’êtres humains, à la fois par l’optimisation des ressources de la Terre et par la mise en oeuvre de nouveaux procédés alimentaires par la connaissance renouvelée des mécanismes de l’agronomie et l’utilisation des biotechnologies.

La dépendance de notre civilisation aux sources d’énergie fossile pourrait être mortelle. On dispose cependant dès maintenant des éléments technologiques de base permettant de réussir la transition énergétique à la fois par une utilisation maitrisée de l’énergie, par une réduction massive des consommations unitaires grâce aux techniques innovantes dans tous les domaines, qu’il s’agisse d’isolation, de production de chaleur de mouvement ou de lumière. De même nous avons actuellement les instruments de gestion intelligente des réseaux permettant d’optimiser la consommation électrique. Quant à la production, le recours massif à des énergies renouvelables diverses ne relève nullement de l’utopie puisque les techniques existent ou sont en voie de finalisation, qu’il s’agisse du solaire, des éoliennes, des hydroliennes ou de la biomasse.

La question des ressources en eau potable, en effet indispensable à toute vie, n’est pas, depuis longtemps, un problème technique. Chaque bassin de vie pourrait, par l’utilisation raisonnée des ressources en eau et par le recyclage approcher de l’autonomie. Les régions arides elles-mêmes pourraient accéder à un approvisionnement suffisant par l’utilisation des technologies de condensation amplifiée et des immenses gisements d’eau fossile, dans le cadre d’une gestion globale durable, donc rigoureuse. Les sciences de la terre pourraient apporter de véritables solutions à ces besoins humains vitaux.

Les grands fléaux sanitaires, qui ont considérablement reculé au cours des deux derniers siècles, pourraient connaître de nouveaux reflux spectaculaires à la fois par la diffusion des outils médicaux actuels et la poursuite des avancées, que les découvertes récentes annoncent. De ce fait, un nouvel allongement, considérable, de la durée moyenne de vie est envisageable. Ce qui ouvre de lourdes questions sociétales, éthiques, philosophiques qui n’entrent pas dans la problématique scientifique mais citoyenne. L’ouverture au monde issue de la révolution des transports est un fait positif dans l’histoire de l’humanité, et le maintien d’une capacité de mobilité, qui est aussi une composante de la liberté, doit être préservé par-delà la raréfaction des énergies fossiles. Les technologies actuelle, émergentes, y compris dans le secteur du transport aérien, peuvent répondre à ce besoin économique et social.

Quant à l’accès à l’information, sous toutes ses formes, par des réseaux reliant les individus à des centres de ressources massifs, il est clair que les technologies actuelles peuvent l’assurer. La croissance exponentielle des capacités d’archivage, de transport, de traitement des informations peut, à partir des outils actuels et des technologies futures répondront à ces nouveaux besoins de l’humanité. L’internet de troisième génération est pour demain. Il s’installera et se déploiera. Le numérique façonnera l’avenir du monde à partir du simple développement de technologies connues et maîtrisées dont l’efficacité va s’amplifier.

Alimentation assurée, accès à l’eau garanti, santé préservée, voire reconquise, ouverture au monde par les transports et l’information consolidée : les grandes interrogations qui sont au coeur des mutations actuelles peuvent avoir des réponses dans les progrès de la connaissance, à partir des solides bases aujourd’hui établies. La route de l’avenir devrait donc être largement ouverte, dégagée. Ce n’est pas la réalité. Car si la connaissance progresse, elle rencontre aussi des obstacles.