Formaliser le vivant : lois, théories, modèles ?
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   Franck Varenne - Formaliser le vivant - Lois, théories, modèles ?.

 

Formaliser le vivant : Lois, théories, modèles ?

    

Paris, Hermann, "Visions des Sciences", 389 pages, 16 x 21 cm, ISBN: 9782705670894, 34 euros.                                        

 

Collection "Visions des sciences" dirigée par Joseph Kouneiher et Giuseppe Longo

 

 


 4ème de COUVERTURE

   

 


     Peut-on formaliser le vivant ? Peut-on réduire une plante à une simple formule mathématique ? Goethe ne l’aurait pas admis. Pour beaucoup encore, cette question ne se pose même pas tant elle peut sembler provocante et contre-nature.

  

 

     Dans une perspective à la fois historique et épistémologique, ce livre rend compte de travaux contemporains qui ont pourtant tous tenté de braver cet interdit. C’est en grande partie sur ce terrain, hautement problématique, que, dans les premières décennies du XXe siècle, on voit naître puis s’épanouir la pratique des modèles mathématiques appliquée aux sciences végétales. On voit en particulier que ces pratiques nouvelles de modélisation entrent en concurrence avec une tradition ancienne de théorisation mathématique des formes du vivant. C’est même devant les limites des essais théoriques récurrents que le tournant formel des modèles se confirme et permet des avancées incontestables. À l’heure où toutes les sciences à objets complexes parlent beaucoup de modèles et moins de théories , est-ce le signe d’une victoire de la "modélisation" au détriment de la "théorie" ? Cette victoire est-elle définitive ? Cela a-t-il toujours un sens de les opposer ? Et qu’en est-il des « lois » ? 
     En proposant une analyse des travaux mais aussi des positions épistémologiques de certains scientifiques impliqués, en explicitant le sens de ce qui les rapproche, de ce qui les distingue ou les oppose, cet ouvrage montre que l’émergence, l’expansion puis la diversification des pratiques de modélisation formelle du vivant ont contribué, sur le terrain scientifique lui-même, à bousculer les rapports épistémologiques traditionnels entre théories, lois et modèles tels qu’ils nous ont été légués par la physique.

 

 

Extraits de l'ouvrage excerpts.numilog.com/books/9782705670894.pdf

 

Compte rendu par Francis Laloë (IRD) dans Natures Sciences Sociétés, Volume 20, Numéro 2, avril-juin 2012, pp. 248-250:  www.nss-journal.org/index.php

Extrait du compte-rendu (conclusion, ibid., p. 250) :

 

"Cet ouvrage est passionnant et assez accessible. Il est riche de très nombreux exemples, sans s’éloigner trop du domaine de la morphologie des plantes. Il est rappelé par ailleurs à différents endroits, par exemple dans la dernière page avec une référence au Réseau national des systèmes complexes (RNSC), que la réflexion proposée ici peut être utile en sciences de la vie et en sciences sociales. Il reste de la place pour des réflexions et des enquêtes de ce type abordant le domaine plus général couvert par ces sciences."

 

 

 

Ouvrage disponible  :                                    

  

Sur papier :

www.editions-hermann.fr/ficheproduit.php

 

www.decitre.fr/livres/Formaliser-le-vivant.aspx/9782705670894

 

www.amazon.fr/Formaliser-vivant-Lois-th%C3%A9ories-mod%C3%A8les/dp/2705670890/ref=sr_1_3 

 

 En Ebook  (PDF) :

www.numilog.com/282519/Formaliser-le-vivant---Lois--Theories--Modeles--.ebook

 


 Présentation par l'auteur

 

      S'appuyant sur une adaptation des deux premières parties de mon mémoire de thèse, cet ouvrage porte sur certains modes de formalisation du vivant entre les années 1910 et 1970. En particulier, il présente et analyse les techniques formelles, les épistémologies appliquées des acteurs ainsi que les alternatives techniques et épistémologiques qui étaient en présence avant que n'intervienne le « tournant » computationnel, tournant dont j'ai déjà rapporté certains des aspects principaux dans le livre précédent Du modèle à la simulation informatique. Il interroge et met en valeur les divergences épistémologiques entre biologie quantitative de terrain et biologie quantitative théorique. Il se termine sur un épilogue qui tente de mettre en perspective les différentes approches de la biologie théorique formelle plus contemporaine au regard des leçons - ou suggestions - que peut nous aider à formuler ce pan d'histoire.

 

   

 

 

 

TABLE DES MATIERES SYNTHETIQUE

  

 

 Introduction générale

 

  I- Des lois aux modèles

  II- Résistances des théories aux modèles

  III- Naissance des simulations

  IV- Tournant mathématiste des théories

  V- Extension et diversification des modèles

 Conclusion - multiplication des types et des fonctions des formalismes

 Epilogue - perspectives pour la biologie théorique: des théories aux concepts ?

 Bibliographie

 Index des matières

 Index des auteurs

  

   

 

 

 

Extrait de l'introduction :

                                             

 

 

 

   Il est souvent affirmé que la pratique des modèles est aussi ancienne que la science et que l’époque contemporaine n’est nullement une exception à cet égard : le modèle ne serait ainsi au mieux qu’un essai, approché, de théorie. Ou bien il ne serait qu’une représentation analogique partielle et simplificatrice servant à la prédiction ou encore au calcul, comme les pratiques très anciennes des ingénieurs peuvent déjà en montrer l’exemple.

 

 

 

     Pour éviter le nivellement historique sur cette question, et pour prendre la mesure de la tension épistémologique inédite puis réitérée que l’introduction puis l’essor des modèles formels ont historiquement occasionnée au 20ème siècle, il faut d’abord se mettre d’accord sur un caractère particulier de ce que l’on appelle aujourd’hui communément « modèles », au-delà de la diversité, incontestable, de leurs formes et de leurs usages : il s’agit essentiellement de modèles formels, qu’ils soient de nature mathématique, logique ou informatique. On le sait : le recours au terme de modèle pour désigner non plus seulement une maquette en format réduit mais tout type de construit formel servant à faciliter tantôt une représentation, un calcul, une expérimentation, voire la communication entre chercheurs, vient en grande partie de l’essor antérieur des modèles analogiques puis formels dans la physique de la fin du 19ème siècle.

 

 

   Rappeler ce fait connu ne suffit pas : il est crucial de comprendre aussi qu’en devenant des construits formels, les modèles ont d’une part facilité leur diffusion dans l’ensemble des sciences. Mais ils ont d’autre part semblé brutalement adopter la même forme, voire le même langage que les lois ou que les théories. De cette apparente communauté de nature, il a résulté une concurrence inédite et intense entre ces différents moyens épistémiques de formalisation, en particulier dans les situations où ces moyens (lois, théories, modèles) étaient appliqués à des phénomènes particulièrement complexes, comme les phénomènes du vivant. En physique théorique, cette concurrence, qui a d’abord été l’objet de vives controverses, pourra en revanche être assez vite neutralisée : les fonctions des théories et des modèles pourront finalement y paraître complémentaires. À partir des années 1930, les querelles épistémologiques entre modélistes anglo-saxons et anti-modélistes continentaux sembleront ainsi dépassées. L’émergence de la théorie mathématique des modèles servira notamment à confirmer théoriquement l’intérêt du recours aux modèles formels en physique. Mais, dans les domaines où les théories manquent ou sont contestées, le statut des modèles formels persiste à côtoyer dangereusement celui des lois ou des théories.

 

 

      C’est la raison pour laquelle, en particulier dans les sciences à phénomènes complexes, multifactoriels et enchevêtrés, le tournant formel des modèles du début du 20ème siècle a continué à occasionner durablement une réorganisation des rapports entre lois, théories et modèles. Ce fait historique a souvent été inaperçu ou sous-estimé.

 

 

 

 

TABLE DES MATIERES DETAILLEE

 
 

Introduction générale         13

 

I. Des lois aux modèles    23

Chapitre 1 ­— La mathématisation des formes

du vivant, une curiosité     25

1. Morphologie et phyllotaxie géométrique 26

2. La géométrie spirale : une description précise

    mais sans explication ni application          28

Chapitre 2 — Une critique des mathématisations :

les « hélices foliaires » de L. Plantefol    33

Chapitre 3 — Statistique et « loi mathématique

hypothétique » chez R.A. Fisher (1921-1922)     39

1. La signification de la mathématisation

chez R. A. Fisher : condenser l’information         40

2. Infini hypothétique et modèle statistique :

notion d’information et déracinement      45

3. Le rôle d’un infini hypothétique dans

le modèle statistique            48

4. La discrimination des causes          53

5. Précision de l’indéterminisme : critique

des formules mathématiques générales (1921)   55

Chapitre 4 — La loi d’allométrie de J. Huxley et G. Teissier :

de la mesure absolue à la mesure relative       63

1. Le problème des interprétations chimiques et

     métaboliques de la croissance        65

2. Sur les interprétations métaboliques :

     Bertalanffy (1932)       71

3. Mathématiser l’élémentaire avant le complexe :

     J. Monod et G. Teissier (1935)         74

4. Signification épistémologique du passage à

     l’allométrie : dialectique de la nature

     et déracinement         77

5. Prenant et Teissier : un physiologisme dialectique        83

Bilan — Modèle, hasard et déracinement

des formalismes      89

 

II. Résistance des théories

aux modèles        93

Chapitre 5 — La bio-mécanique

de d’Arcy Thompson (1917-1942)            97

Chapitre 6 — La bio-hydraulique 

de C. D. Murray (1926-1930)         107

Chapitre 7 — La biophysique

de N. Rashevsky (1931-1954)        113

1. De la « biologie physique » de Lotka

     à la forme de la cellule         114

2. Forme et mécanisme de division de la cellule     116

3. Physicalisme unitaire et convergence

     avec le « positivisme logique » de Carnap          117

4. Morphogenèse des métazoaires et épistémologie

     des « principes formels »     120

5. Application à la forme des animaux

     puis des plantes        124

Chapitre 8 — La biophysique d’ingénieur

de D. L. Cohn (1954)           129

Chapitre 9 — L’axiomatique du vivant

de J.H Woodger (1937)       135

1. Philosophie et embryologie : l’épistémologie

     de Joseph Henry Woodger  135

2. La « méthode axiomatique » en biologie (1937)  141

3. Un système axiomatique pour la biologie :

     le système (P, T, org, U,...)   142

4. Impact sur l’embryologie : augmentation

     de la complexité sans recours au vitalisme         143

Bilan — Physicalisme et axiomatisme,  deux stratégies

de résistance aux modèles            151

1. Statuts des divers formalismes

     avant l’ordinateur      153

2. Bilan général de la première époque,

     dite du déracinement des formalismes    158

 

III. Naissance  des simulations     163

Chapitre 10 — Essor des modèles dans l’après-guerre           167

Chapitre 11 — La simulation comme calcul numérique : 

A. M. Turing (1952) 171

1. Le modèle chimico-mathématique 173

2. L’influence de l’embryologie chimique    175

3. La modélisation mathématique et le rôle

     du calculateur numérique selon Turing   178

4. Réception de l’article de Turing en embryologie            181

Chapitre 12 — La simulation comme computation

spatialisée : S. Ulam (1962)           185

1. Modélisation et genèse logique sans

     morphogenèse chez von Neumann           187

2. La réduction des mathématiques

     à une visualisation combinatoire chez Ulam       188

3. Quand le calculateur numérique est analogique,

     il simule          194

4. Des « systèmes de réaction binaire » au modèle

     de ramification végétale      198

Chapitre 13 — La simulation comme génératrice

de formes au hasard : M. Eden (1960)     205

1. Lettres, mots, cellules et formes      205

2. Un stochasticisme biologique         211

Bilan — Statut théorique des premières simulations  213

 

IV. Tournant mathématiste 

des théories        219

Chapitre 14 — La biotopologie du second

Rashevsky  (1954-1972)      223

1. Fonction mathématique et fonction biologique :

     la « biotopologie » ensembliste      227

2. « Organisme primordial » et

     « propositions existentielles »        229

3. « Tranches » et « propriétés » du vivant :

     Woodger et le second Rashevsky  230

4. Une conséquence : l’oubli de la forme       233

Chapitre 15 — La biologie relationnelle

de Robert Rosen (1958)      235

1. Re-spatialiser le formel : des « propriétés »

aux « composants »   236

2. Application de la « théorie des catégories »

à la représentation des systèmes biologiques     238

3. Érosion de la résistance aux modèles

     et reconnaissance des modèles mathématiques  243

Chapitre 16 — Thermodynamique et topologie

différentielle des formes    249

1. Arbres fluviaux et arbres botaniques (1945-1971)           249

2. « Entropie généralisée » et phyllotaxie

     (1969-1973)      253

3. Reconnaissance difficile de la dispersion

     des « modèles théoriques » 258

4. Une topologie de la morphogenèse en France :

     Thom et le modèle-paradigme (1968-1972)          260

5. Structuration et institutionnalisation

     de la biologie théorique en France 1975-1981      266

Bilan — Biophysique, biologie mathématique

et phyllotaxie théorique devant l’ordinateur    269

 

V. Extension et diversification

des modèles : le cas de l’école

française de modélisation   271

Chapitre 17 — La rencontre entre biométrie

et modèles de la biophysique      277

1. Interdisciplinarité et indiscipline : le parcours

     de formation de J.-M. Legay (1947-1955)  277

2. De Rashevsky à Legay : graphes

     et ramifications (1968)          281

3. La biocybernétique et ce qu’en retient Legay :

     tout est lié (1967-1971)          285

4. Le groupe « Méthodologie » de la DGRST :

     une rencontre avec l’écologie         286

Chapitre 18 — Le rôle spécifique de la philosophie

française néo-marxiste       291

1. L’accusation d’idéalisme      291

2. Informatique et Biosphère et la « Méthode

     des modèles »            296

3. Conséquence de cette épistémologie

     pour la simulation sur ordinateur 304

4. La ramification du gui : un modèle

     pour l’épistémologie des modèles            306

Bilan — Le modèle unique n’existe pas 313

 

Conclusion — Multiplication des types

et des fonctions des formalismes         317

 

Epilogue — Perspective pour la biologie

théorique : des théories  aux concepts ?       333

1. Une certaine continuité épistémologique 336

2. S’émanciper des horizons formels

     classiques        341

 

Bibliographie    353

 

Index des matières     379

 

Index des auteurs      383

 

 

franck.varenne
24/03/04