Parlez vous Chimie ? La chimie pour les nuls !

Chimie et société : des difficultés chroniques
Entre le début de l’année 2008 et juin 2011, l’Actualité Chimique a proposé une chronique sur la communication de la chimie intitulée « Parlez-vous chimie ? ». Par là, nous avons voulu initier une réflexion profonde, impudique et sans tabous, autocritique et volontairement dérangeante, mais toujours bienveillante, pour sortir la chimie de l’impasse communicationnelle dans laquelle elle se trouve depuis trop longtemps, pour rechercher des solutions hors des sentiers devenus des autoroutes à force d’être (re)battus, et contribuer à fonder le futur d’une chimie en société. Le présent blog retrace les contenus et les évolutions de cette chronique.

Né dans une famille de chimistes, élevé entre une usine du groupe Rohm and Haas et les salles de TP d’un lycée strasbourgeois, orienté vers la chimie par les Olympiades du même nom, puis vers son enseignement par l’agrégation, c’est véritablement par passion pour cette discipline que j’ai commencé à m’intéresser aux rapports qu’elle entretient avec la société. D’abord convaincu par les analyses que j’entendais mes collègues faire de ces relations, c’est pourtant à la fois ma pratique de la médiation scientifique et la fréquentation des sciences humaines et sociales qui m’ont rendu de plus en plus circonspect quant à la pertinence des arguments et des slogans tels que « tout est chimique », « on ne va tout de même pas recommencer à s’éclairer à la bougie », « il faut séparer la science de ses applications », « imaginez un monde sans chimie », « le principe de précaution est un frein au progrès », « il faut redorer le blason de la chimie », « la chimie n’a pas voix au chapitre dans les médias », et j’en passe.

Non pas que ces affirmations soient totalement dénuées de fondement ou de signification, mais il y a bien longtemps que je me suis convaincu (et je suis loin d’être le seul à l’être) que, parce que trop simplistes, elles ne constituaient pas les bonnes réponses aux problèmes relationnels qu’entretient la chimie avec la société civile, les responsables politiques, les ONG et les médias. Pourquoi ? Parce que pour comprendre ces relations, il est nécessaire de ne pas se contenter de les observer depuis « l’intérieur » de la chimie. Parce qu’il est nécessaire de comprendre non seulement la chimie, mais également la société, ses évolutions et les questions de communication.

En un siècle, la chimie a contribué (peut-être plus que toute autre science) à transformer le monde dans lequel nous vivons, avec des bénéfices immenses et quelques effets secondaires regrettables. Parallèlement, la société a évolué dans ses valeurs et ses besoins, les deux évolutions se faisant parfois dans des directions contraires. Ainsi, alors que la science modifiait de plus en plus les contours de concepts porteurs de valeurs fortes tels que le corps, le vivant, la nature (une plante OGM est-elle « naturelle » ?), la société plébiscitait un « retour au naturel » après un engouement sans précédent pour les plastiques ou les intrants agricoles au milieu du siècle dernier [1].

Par ailleurs, ce sont les relations que nous entretenons désormais avec le pouvoir et les prises de décision qui évoluent, les citoyens n’accordant plus leur confiance à ses anciens représentants légitimes, comme en atteste le sondage ci-dessous (cliquer pour agrandir).

Je ne suis bien entendu pas responsable de ces évolutions, qu’il m’arrive même souvent de déplorer lorsque j’ai l’impression que nos concitoyens se fient moins à ceux qui ont des arguments concrets et robustes à proposer qu’aux charlatans et aux idéologues. Mais je me serais senti responsable si je n’avais pas essayé de rechercher et de proposer des solutions pour adapter la communication de la chimie à ces évolutions et à ces exigences démocratiques nouvelles de nos pays occidentaux.

Ce sont ces impressions et convictions que j’ai voulu partager avec vous depuis 2008, lecteurs et lectrices de l’Actualité Chimique, à travers cette chronique et ce blog. Une chronique écrite « entre nous », où ont été émises des idées parfois encore un peu incertaines, testées des pistes nouvelles, soumises à vos réflexions et vos propres pratiques. Je remercie d’ailleurs très sincèrement ceux-celles de nos lecteurs-trices qui, pendant trois ans, ont pris la peine de me faire part de leur approbation, de leurs désaccords ou de leurs critiques constructives.

L’objectif de cette chronique était de rechercher ensemble de nouvelles voies d’entente et une meilleure compréhension de la place que pourrait avoir à l’avenir la chimie dans la marche du monde ; j’espère avoir le temps à l’avenir de continuer à relever le défi et de pousuivre le débat de manière constructive.

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[1] Meikle J.L., American Plastic. A Cultural History, Rutgers University Press, New Brunswick, 1995, cité par B. Bensaude-Vincent.

Communication et « deficit model »
En juin 2010, nous relations quelques données du rapport chimie-société en lien avec l’idée selon laquelle l’exigence de durabilité induisait pour la chimie, au-delà des préoccupations écologiques désormais bien intégrées, un principe fondamental de responsabilité économique et sociale, voire éthique. Dans la continuité de ce billet, nous montrons ce mois-ci comment il est possible, et probablement nécessaire, d’en tenir compte dans sa communication.

L’affichage par les chimistes industriels de leur conscience écologique renouvelée par la mise en place de la procédure REACH, celle qui teinte tous les discours sur la chimie durable et met invariablement en avant les 12 principes de la green chemistry, les conduit certes à tout entreprendre pour éviter les accidents industriels, limiter l’impact environnemental de leurs procédés de production, contrôler la nocivité et la quantité de leurs effluents, produire des substances de synthèse inoffensives et prouver leur innocuité avant leur mise sur le marché, voire prévoir l’intégralité des cycles de vie des biens de consommation qu’ils produisent.

Or il serait imprudent de croire que cette exigence s’applique uniquement aux procédés industriels. Au contraire, pour l’ensemble des acteurs de la chimie, elle doit désormais porter sur le rôle et la place accordés aux connaissances qu’elle produit et aux applications qui en découlent ; sur la manière dont elle propose à la société les options technologiques qu’elle rend possibles et, par suite, sur la manière dont elle parle d’elle-même, dont elle se présente au public ; en bref, sur sa logique de communication.

La conséquence, trop souvent occultée par les débats stériles autour du principe de précaution (à moins qu’il ne permette justement d’éviter d’aborder la véritable question de front), est aussi dérangeante au premier abord qu’incontestable après réflexion. Comment ? Il faudrait consulter la société avant de développer une nouvelle technologie alors qu’elle améliorera indéniablement son confort ? Avant même d’investir dans des recherches qui, par leur développement industriel, créeront des milliers d’emplois ? Il faudrait brider le progrès, museler la connaissance, dont la sauvegarde constitue pourtant une de nos valeurs inaliénables ?

Inquiétudes légitimes. Mais dans une société démocratique, les citoyens ne sont-ils pas supposés choisir leur avenir ? Décider de ce qui est bon pour eux ? Préférer que l’argent public soit investi dans la lutte contre la pauvreté ou la culture plutôt que dans les nanotechnologies, quitte à perdre quelques points de PIB ? Refuser des recherches sur le vivant (biotechnologies, biologie synthétique) qui heurtent des valeurs tout aussi inaliénables ? N’y a-t-il pas un risque que les intentions des chimistes soient interprétées comme une négation de ces principes démocratiques lorsque l’une de leurs revues titre « La chimie prépare notre avenir » [i] ?

Il semble donc qu’il y ait une convergence tout à fait opportune à explorer, en termes de responsabilités écologique, économique et sociétale, entre l’idée de chimie durable et l’abandon de modes communicationnels obsolètes et contre-productifs, liés à une vision du rapport science-société totalement erronée car reposant sur une conception simpliste : celle que les anglo-saxons nomment le deficit model.

Le deficit model en bref
POSTULAT : Il y a un manque de soutien pour la chimie.
DONC : Il faut organiser des campagnes d’information et de séduction.
ALORS : « Les gens » sauront, comprendront et aimeront.
ENFIN : Ils soutiendront la chimie.

Derrière cette démarche aussi répandue que caricaturale se dissimulent deux hypothèses implicites : 1/ « Les gens » ne sont pas capables de juger par eux-mêmes (personne ne prenant en général la peine de définir qui sont ces gens) et 2/ Ils sont contre parce qu’ils n’ont rien compris. Ce que résume d’une manière humoristique la figure suivante.

Caricature d’une communication inspirée par le deficit model.

A cette conception naïve du public s’ajoute une erreur si compréhensible qu’elle en est excusable, pour le chimiste comme pour n’importe quel autre scientifique : celle qui consiste à transposer son cas particulier à celui de ses interlocuteurs, en imaginant qu’eux aussi vont être conquis par les merveilles de la chimie au fur et à mesure que s’accroîtront les connaissances et la conscience qu’ils en auront. Or l’opinion n’est pas qu’affaire de connaissances : elle se construit à partir d’expériences vécues, sur un système de valeurs préexistant, sur des imaginaires robustes, des aspirations, des intérêts et des peurs qu’il est malhonnête de qualifier « d’irrationnelles » pour les discréditer. De fait, de nombreuses études montrent que les populations les plus instruites ne sont pas celles qui soutiennent le plus la diffusion débridée des innovations technologiques [2]. Serait-ce parce qu’elles ne seraient pas suffisamment éduquées en sciences ? Osons émettre l’hypothèse selon laquelle ce serait plutôt parce qu’elles ne sont pas éduquées seulement en sciences…

Nous y reviendrons dans un prochain billet.
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[1] L’Actualité Chimique, N°348-349, janvier-février 2011.
[2] Lire par exemple : Bucchi, M. & Neresini, F. Biotech remains unloved by the more informed, Nature 416, 261, 21 March 2002.

Breaking Bad
Depuis longtemps déjà, sur ce blog, nous mettons en doute la pertinence de fonder la communication de la chimie sur la question de son image. A mainte reprise en particulier, nous avons tenté de montrer que le prosélytisme chimique ne pouvait constituer une communication responsable et crédible : nos concitoyens ont l’oreille de plus en plus affûtée pour déceler les tentatives de manipulation de leur opinion et, non seulement ils ne s’en laissent plus compter sans esprit critique, mais ils sont désormais capables de trouver seuls ce qu’on leur cache, éventuellement avec l’aide de protagonistes plus ou moins intégristes qui se retrouvent alors les seuls à parler des sujets qui fâchent.

C’est donc aux chimistes de parler des risques industriels ou des perturbateurs endocriniens, des dangers liés à la manipulation des réactifs chimiques, de l’importance de la chimie dans l’élaboration de nouvelles drogues et produits dopants, et d’assumer ouvertement les incertitudes qui pèsent sur les éventuels usages malveillants qui pourront être faits de toutes leurs découvertes. Et peu importe que cela risque de « ternir l’image de la chimie » ; ne pas en parler risque de la ternir plus encore.

Il reste d’ailleurs à prouver que l’évocation de ces sujets détourne réellement les jeunes de notre discipline, pour ne citer que cet aspect des enjeux de sa communication (la désaffection pour la chimie). Les deux exemples suivants viennent appuyer cette interrogation.

Il y a quelques temps, nous assistions à une réunion de chimistes destinée à organiser des conférences expérimentales dans le cadre de l’année internationale de la chimie. Un collègue suisse y proposa une conférence qu’il considérait particulièrement importante dans la formation de ses étudiants : « L’explosion chimique maîtrisée, en situation de sécurité ». Immédiatement la proposition fut balayée : Vous rendez-vous compte ! « Les gens » vont repartir chez eux en se disant : « Tu as vu ? La chimie, c’est quand-même dangereux… ». On passa à une autre thématique, donnant l’assurance que la chimie serait présentée sous un meilleur jour.

Oui mais… Il est bien possible que « ces gens » se seraient dit le contraire s’ils avaient pu assister à cette conférence-là : Tu as vu ! Un bon chimiste peut manipuler des substances explosives sans danger ! C’est incroyable ! Gageons même qu’après avoir vu la conférence « chimiquement correcte » qui leur sera présentée à la place, certains iront jusqu’à se dire : Tu as vu ? Ils se sont bien gardés de nous montrer des trucs dangereux… Ils savent bien qu’ils ne maîtrisent pas tous les risques…

Personne ne va s’aventurer à cacher les dangers du saut en parachute. Mais on fait confiance à l’instructeur parce qu’il est extrêmement entraîné et possède des milliers de sauts à son actif. Pourquoi ne pourrait-il en être de même du chimiste ? Peut-être parce que l’instructeur de parachutisme ne semble pas avoir peur de parler de ces dangers, montrant ainsi qu’ils sont totalement sous contrôle…

Le second exemple est plus intéressant encore. Il y a quelques mois, une série télévisée intitulée Breaking Bad est apparue sur les écrans américains. Dans la veine de Numbers (mathématiques) [i] ou de The Big Bang Theory (physique) [iii], elle exploite toutes les caractéristiques d’une discipline scientifique particulière ; en l’occurrence pour Breaking Bad, la chimie. Enfin ! La chimie à l’honneur ! Une série télévisée de qualité pour elle toute seule ! Depuis le temps qu’on l’attendait !

Las, me direz-vous… le héros est bien un chimiste brillant qui, à l’instar de Primo Levi lors de son internement à Auschwitz, utilise sa science pour tenter de sauver sa vie ; mais on est catastrophé dès le premier épisode en se rendant compte que c’est en se lançant dans la synthèse d’amphétamines ultra pures qui se vendront à prix d’or sur le marché de la drogue. Et patatras… tous nos espoirs s’effondrent. Voilà la chimie une fois encore présentée sous son plus mauvais jour, et le chimiste exposé à la vindicte populaire sous les traits d’un criminel… Que vont penser nos jeunes ?

Figure 1 : La chimie « vraiment » sous son plus mauvais jour ?

C’est là qu’une fois encore, nous prenons le contrepied de ce désespoir. Et nous prétendons qu’il n’y a pas meilleur scénario pour donner envie aux jeunes de faire de la chimie. Pas de la drogue, de la chimie, oui ! Car ce que le héros de l’histoire parvient à réaliser, dans un domaine qui se trouve être celui de la drogue, est proprement extraordinaire. Qu’il soit un être humain ayant choisi une activité criminelle plutôt qu’une autre est son affaire et n’a rien à voir avec la chimie.
Il a d’ailleurs plutôt de bonnes raisons pour le faire et la suite des épisodes montrera en outre qu’il possède un caractère, des qualités humaines et une détermination propres à susciter l’admiration.

Oui, il utilisera quelques cristaux de fulminate de mercure pour faire exploser l’appartement d’un trafiquant malveillant du coin. Mais à ce moment-là, qu’est-ce qu’il aimerait être chimiste, l’adolescent obligé de subir les quolibets de ses copains parce qu’il n’a pas encore appris à se défendre verbalement ! La chimie lui donne alors une impression de puissance, de perfection, de sophistication extrême. Et s’il devenait chimiste, lui aussi ? Mais pour sauver le monde, bien sûr, pas pour faire de la drogue…

Cher lecteur assidu de ce blog et toujours pas convaincu par ce que nous y écrivons : procure-toi les épisodes des deux premières saisons de Breaking Bad, désormais disponibles en DVD en France, et prends le plaisir que nous y avons trouvé, tout en repensant à ce billet… pour ne pas te le gâcher en ruminant sur l’image de la chimie.

[i] http://fr.wikipedia.org/wiki/Numb3rs
[ii] http://fr.wikipedia.org/wiki/The_Big_Bang_Theory
[iii] http://fr.wikipedia.org/wiki/Breaking_Bad Walter White, professeur de chimie dans un lycée, vit avec son fils handicapé et sa femme enceinte au Nouveau Mexique. Lorsqu’on lui diagnostique un cancer du poumon en phase terminale, tout s’effondre. Il décide alors de mettre sa famille à l’abri du besoin en montant un laboratoire de méthamphétamine avec un de ses anciens élèves devenu trafiquant.

L’alphabet de la chimie (2/2)
Dans notre dernier billet, nous dissertions sur la classification périodique, proposant que l’élément chimique soit dissocié des notions d’atome et de corps pur simple, et qu’il soit considéré davantage comme une catégorie, une classe d’objets, que comme un objet concret. Nous concluions en suggérant que ce positionnement permettait de résoudre plusieurs difficultés conceptuelles, notamment sur les plans pédagogique et communicationnel. Nous nous proposons ce mois-ci de le vérifier.
Comment enseigner la structure de la matière à un enfant ou la remémorer à un adulte qui aurait tout oublié de ses leçons de chimie ? La démarche habituelle est qualifiée de « réductionniste » (le « tout » est compris comme la réunion d’entités élémentaires) : héritée de l’éclairage fourni par les travaux des physiciens au XXe siècle, elle consiste à partir de la description de la structure de l’atome, lequel est capable de se lier à ses congénères de diverses manières pour constituer les molécules, elles-mêmes constitutives de la matière visible et palpable, du moins lorsqu’elles s’y trouvent en quantité suffisante. Cette approche pédagogique bottom-up est peu remise en question, tant elle semble naturelle. Elle l’est pourtant si peu qu’on commence seulement, en ce début de XXIe siècle, à l’adopter en synthèse, dans le domaine des nanotechnologies en concevant des objets moléculaires par l’assemblage contrôlé d’atomes.
En effet, s’il y a bien une manière d’appréhender la matière qui n’est pas commune au quotidien, c’est celle qui passe par la (re)connaissance de ses entités microscopiques. Dès le plus jeune âge, c’est une matière macroscopique qu’il est donné à l’enfant de rencontrer ; il s’y blottit lorsqu’elle est chaude et rassurante, apprend à s’en méfier lorsqu’il s’y heurte ou s’y brûle, l’ingère et l’excrète, comprend que celle qui le constitue s’accroît… Le rapport le plus intuitif à la matière se fait par le biais de la substance, et pas de l’atome ou de la molécule.
De même à ses tous premiers âges, au début de l’apprentissage du langage, l’enfant commence-t-il par percevoir des mélopées plus ou moins continues, des sons enchaînés qu’il n’apprend que peu à peu à décomposer en phonèmes, ce qui lui permettra plus tard d’entrer dans la lecture et l’écriture. Son approche du langage est elle aussi globale et « macroscopique » : il l’appréhende en y étant simplement exposé, et il ne viendrait à l’idée de personne d’apprendre à parler à son enfant en lui enseignant d’abord les lettres de l’alphabet.
Atomes ? Lettres ? Creusons un peu la comparaison pour voir où elle nous mène… L’atome pourrait-il être à la matière ce que la lettre est au langage ? Dans ce cas, si l’atome est une lettre pour la matière, alors l’alphabet de cette dernière ne compte pas 26 éléments, mais un peu plus d’une centaine.
Eléments ? La lettre de l’alphabet nommée « A » n’est pas un objet mais une catégorie, un concept qui englobe toute un ensemble d’objets tels que ceux qui sont représentés à la figure 1. Tous partagent un minimum de caractéristiques communes, dont le nombre de segments et d’intersections, qui les font reconnaître comme faisant partie de la famille des « A », mais aussi les règles qui régissent leur usage et leurs possibilités d’interaction avec les autres représentants des lettres de l’alphabet. Par extension, on nomme également ces représentants des lettres : une étape que ne franchit pas le chimiste, qui distingue, comme nous l’avons vu dans notre dernier billet (et du moins en français), l’atome et l’élément qu’il représente.

Figure 1 : Différentes représentations de la lettre « A ».

Ainsi en va-t-il également des « éléments chimiques », qui englobent tout un ensemble d’objets qui partagent un minimum de caractéristiques communes, telles que le numéro atomique et les règles qui régissent leurs interactions avec les autres atomes. Cette comparaison fait par suite de la classification périodique « l’alphabet de la chimie » et, des molécules, les mots avec lesquels s’écrit son langage. Les règles dites « de l’octet » ou « des 18 électrons » en constitue les règles orthographiques qui, comme toutes les règles, souffrent leurs petites exceptions, alors que des associations particulières d’atomes conduisent à des « fonctions chimiques » aux propriétés inédites, tout comme le « A », le « I » et le « M » s’associent pour former la terminaison du mot « faim ».

Les interactions supramoléculaires permettent alors de constituer les phrases avec lesquelles s’écrit le vivant, où se répètent des propositions et expressions courantes. Les liaisons hydrogène et les interactions de van der Waals en constituent la syntaxe, et les règles de la réactivité chimique les règles de grammaire : de même que le participe passé ne s’accorde pas n’importe comment avec le verbe avoir, les molécules impliquées dans une réaction électrocyclique ne s’associent pas dans n’importe quelle configuration. Et voilà Woodward et Hoffmann élevés au rang de grammairiens, à leur plus grande surprise…

Dès lors, si les alchimistes tentaient vainement de transformer les « P » en « A », ce dont seuls sont capables les physiciens nucléaires qui ont accès au plaques d’imprimerie (ou plutôt, de nos jours, aux logiciels de définition des polices de caractères), que devient le rôle des chimistes en général ?

Il est indubitablement double : en premier lieu, ce sont les chimistes qui observent la matière pour ce qu’elle est et en font émerger les régularités, les comportements ; ils décryptent son langage et ses extraordinaires arrangements. Ils décrivent, définissent et classent. A ces différents égards, ils endossent la noble tâche des académiciens lorsqu’ils bâtissent les dictionnaires.

Mais cette compréhension leur donne surtout le pouvoir de créer du neuf, d’assembler les lettres de manières inédites, de manipuler les règles pour inventer de nouvelles phrases, ouvrir de nouveaux possibles et fournir de nouveaux espoirs. Comme le poète créé les vers qui soignent l’âme, le chimiste synthétise les molécules qui guérissent le corps. Comme l’écrivain réinvente le monde, le chimiste en fabrique de nouveaux qui changent le cours de notre existence.

Mais lorsqu’il s’agit d’apprentissage, c’est bien par le récit que l’enfant entre dans la lecture ; c’est par le sens de l’histoire qu’on lui lit qu’il se découvre l’envie de lire lui-même, puis d’écrire. Son entrée dans le monde littéraire est macroscopique. Il nous semble fondamental qu’il en soit de même pour la chimie. Aussi, plutôt que de partir de l’atome pour « reconstruire » la matière, osons partir de la substance, introduire le concept de « pureté » par lequel il sera possible de descendre aux molécules, les mots de la matière. Dès cet instant, l’enfant n’aura qu’une envie : comprendre comment ces mots sont écrits, jouer avec leurs lettres, répéter ceux qu’il connaît, en inventer de nouveaux.

L’alphabet de la chimie (1/2)
Dans quelle mesure peut-on dire qu’il y a du sodium dans le chlorure de sodium ? Pour le chimiste, la réponse ne fait aucun doute : l’élément chimique caractérise le chlorure de sodium autant que le sodium métallique. Pourtant, il faut avoir une bien grande foi en ce chimiste pour admettre un tel point commun entre deux substances qui ont si peu à voir l’une avec l’autre : l’une saline, l’autre métallique, la première présente partout dans la nature, l’autre artificielle, l’une blanche et soluble dans l’eau, l’autre grise et qui décompose cette dernière…

« Il y a du sodium dans le chlorure de sodium »

On ressent intuitivement que la compréhension de cette proposition, qui constitue tout autant une évidence pour le chimiste qu’un mystère pour l’élève novice, nécessite de surmonter deux types de difficultés. La première provient du fait que les chimistes attribuent le même nom à la substance sodium (décrite plus haut) et à l’élément chimique sodium. Une difficulté que les enseignants s’efforcent de contourner en nommant le gaz O2 « dioxygène », avec un succès limité dans la mesure où il continue à être nommé « oxygène » dans le langage courant et où, quoi qu’il en soit, le subterfuge ne résout pas le problème du sodium, du carbone ou de l’hélium.

La seconde difficulté est plus intéressante encore car elle a trait à la définition même de la notion d’élément chimique. A tel point qu’il est possible de la reformuler en cette interrogation surprenante mais féconde : « Comment faut-il définir la notion d’élément chimique pour pouvoir dire qu’il y a du sodium dans le chlorure de sodium ? ».

On attend de l’élève apprenti chimiste, qui n’a d’ailleurs souvent pas sollicité l’attention qu’on lui porte, qu’il parvienne après bien des efforts à appréhender et à décrire la matière selon quatre niveaux bien distincts et pourtant interconnectés : les substances et matériaux [i] (niveau macroscopique), les atomes et les molécules (niveau atomique [ii]), les représentations et les formalismes (niveau sémiologique) et enfin les cases de la classification périodique. C’est ce quatrième niveau qui reste de loin le plus difficile à appréhender, notamment dans tous les cas où il est confondu avec l’un des trois autres.

De multiples sources de confusions

C’est par exemple le cas lorsque la classification périodique est représentée sous la forme d’une série de cellules contenant la photographie ou un échantillon réel du corps pur simple correspondant à chaque élément, associés à des propriétés physiques telles que densité, état physique, température d’ébullition, etc. Cette confusion entre corps pur simple et élément chimique a des conséquences particulièrement complexes chez les anglo-saxons, qui n’utilisent qu’un seul terme : « element ». La version anglaise de Wikipedia indique par exemple : « Elemental sodium was first isolated by Humphrey Davy in 1807 ». Dans cette formule pourtant intraduisible en français, on devine déjà une ambigüité latente.

Mais celle-ci se confirme définitivement dans une autre rubrique de l’encyclopédie en ligne, qui propose alors la définition suivante : « A chemical element is a pure chemical substance consisting of one type of atom distinguished by its atomic number, which is the number of protons in its nucleus ». Il s’agit bien de la définition que nous donnons au corps pur simple.

Par ailleurs, des corps purs simples différents constitués du même type d’atomes pouvant vérifier la propriété ci-dessus (O2 et O3, graphite, diamant et fullerènes…), on pourrait même déduire de cette définition qu’O2 et O3 ne relèvent pas du même élément chimique !

La proposition comporte en outre un implicite énorme selon lequel des isotopes différents appartiendraient au même « type d’atomes ». Une convention bien admise par le chimiste, mais pourquoi l’élève devrait-il trouver normal que des atomes différents appartiennent au même « type » lorsqu’ils ont le même nombre de protons et non pas le même nombre de neutrons [iii] ?

La même confusion entre élément chimique et corps pur simple risque d’être entretenue par le récit de Mendeleev remplissant sa classification grâce à ses expériences de laboratoire, ou par des ouvrages tels que Le Système Périodique, de Primo Levi, qui n’y évoque que des substances. Il n’est pas question, bien entendu, de taire pour autant ces extraordinaires histoires, mais simplement d’être conscients de l’ambigüité de ces concepts, assimilés et clarifiés tant bien que mal par les chimistes aguerris, pour prévenir la confusion qu’ils sont susceptibles d’induire chez l’élève novice.

Autre source de confusion, entre élément chimique et atome cette fois : la même version anglaise de Wikipedia poursuit, dans la même définition de l’élément chimique, avec la phrase suivante : « All chemical matters consist of these elements ». Les matériaux sont-ils constitués d’éléments ou d’atomes ? Nous préférons considérer qu’en tant qu’objet physiques, les matériaux doivent être décrits à l’aide d’autres objets physiques, c’est-à-dire d’atomes et non pas d’éléments (dont nous proposons plus loin de dire qu’ils n’en sont pas). La confusion semble moins fréquente en français qu’en anglais, mais il est vrai que dans les deux langues, l’élément sodium porte non seulement le même nom que la substance sodium métallique, mais également que l’objet physique microscopique que constitue l’atome de sodium.

La notion d’élément chimique

Comment définir alors « l’élément chimique » s’il n’est ni le corps pur simple, ni l’atome qui le constitue ? Peut-être en acceptant de s’écarter de sa conception matérialiste et de le définir non plus comme un objet, mais comme une catégorie. Une catégorie d’atomes, qui auraient en commun un seul paramètre parmi d’autres : un numéro atomique. Tous différents, les isotopes du carbone appartiennent pourtant à la même famille, au même élément, parce qu’ils possèdent tous 6 protons. Et si l’on souhaite pour commencer proposer à l’élève une définition moins abstraite, plus phénoménologique, on pourra peut-être simplement lui dire qu’un élément chimique est une famille d’atomes interchangeables sans modifications structurelles ou fonctionnelles majeures dans une molécule.

Considérer l’élément chimique comme une catégorie et non plus comme un objet résout beaucoup de questions philosophiques, sémantiques et, par suite, pédagogiques. En particulier, dans ce dernier domaine, parce que cela ouvre la voie à une comparaison particulièrement éclairante : celle qui relie la structure de la matière et celle du langage écrit. Un exercice auquel nous nous livrerons dans notre prochain billet.

[i] Merci à Lydie Valade pour la précision suivante : Les scientifiques du génie des procédés décrivent un matériau comme l’association nécessaire de 3 composantes : matière, propriété physique et fonction (carbone graphite, noir et de faible dureté, mines de crayon). Une matière douée de propriétés ne devient donc un matériau que lorsqu’elle est intégrée dans un objet.
[ii] Voire « subatomique » dans leurs cours de physique et, plus tard encore, « mésoscopique », voire « nanoscopique ».
[iii] Et qu’on n’aille pas croire qu’il suffise de lui dire que ce qui importe au chimiste, c’est le nombre d’éléctrons, qui se trouve être le même que le nombre de protons : la chimie travaille essentiellement avec des ions et des nombres d’oxydation où justement, ce n’est pas vrai !

Eléments de philosophie de la chimie
Le 11 septembre dernier, à l’Ecole nationale supérieure des techniques avancées (Paris), un laboratoire de l’Ecole Polytechnique, le CREA (Centre de recherche en épistémologie appliquée [i]) organisait une journée d’étude intitulée « Epistémologie de la chimie : synthèse et perspectives » [ii]. Cette rencontre internationale réunissait des chimistes philosophes et des philosophes chimistes, dont le point commun semblait être une passion partagée pour l’analyse des soubassements, des pratiques et des implications philosophiques de la chimie comme science et, depuis quelque temps, comme technoscience. L’objectif affiché de ce workshop : « Identifier les bases possibles pour fonder une épistémologie de la chimie ».

Nous y étions présents, pour notre part, convaincus qu’il ne peut y avoir de bonne communication de la chimie sans bonne compréhension de la chimie : « de l’intérieur » bien sûr à travers ses pratiques et les connaissances qu’elle produit, mais également « de l’extérieur » par l’analyse de ses aspects non seulement épistémologiques et philosophiques, mais également historiques, sociologiques et didactiques.
L’intérêt des philosophes pour la chimie, et des chimistes pour la philosophie, n’est pas nouveau. Les pratiques de transformation de la matière captivèrent même davantage l’attention des philosophes au XXVIIIe siècle qu’au XXe, Diderot allant jusqu’à la considérer comme le modèle d’une philosophie expérimentale [iii]. Le chimiste Emile Meyerson (1859-1933), redécouvert récemment en France [iv], incarne à l’inverse « [ces] savants [… qui] viennent à la philosophie, désireux de scruter les principes ou de critiquer les valeurs de leurs propres recherches » (Andal, 1959) [v].

Pourtant la philosophie de la chimie, en tant que discipline académique, est récente. En atteste la parution d’un ouvrage de synthèse paru en 2005 sous le titre : « Philosophy of Chemistry: Synthesis of a New Discipline » [vi], alors que l’International Society for the Philosophy of Chemistry [vii] n’a qu’une vingtaine d’années d’existence. Et si la francophonie compte quelques philosophes de la chimie, tels Bernadette Bensaude-Vincent ou Isabelle Stengers, les deux seules revues à comité de lecture de ce domaine sont américaine et allemande :

– Foundations of Chemistry, un journal d’histoire et de philosophie de la chimie traitant également de questions d’éducation, publié par Springer et dirigé par Eric Scerri.

– Hyle: International Journal for Philosophy of Chemistry, journal associé à l’Université de Karlsruhe et dirigé par Joaquin Schummer.
Nous anticipons les interrogations de certains lecteurs chimistes : « A quoi une philosophie de la chimie peut-elle bien servir ? En quoi peut-elle être utile à la pratique de laboratoire ? Ces philosophes connaissent-ils bien ce dont ils parlent ? ». Mais surtout : « Quels sont leurs véritables objets d’étude ? ». Nous tentons ici quelques éclairages…

– La nature de la chimie. C’est une des questions les plus intéressantes pour le chimiste : qu’est-ce que la chimie ? Les tentatives pour la définir sont nombreuses et rarement satisfaisantes ; pour certains, c’est l’étude des substances, pour d’autres, celles des réactions. L’étude de la structure, des propriétés et des transformations de la matière pour les uns, l’étude des réarrangements atomiques pour les autres ; si la première définition semble englober une partie de la biologie et de la physique, la seconde est circulaire puisqu’elle s’appuie sur ses propres concepts pour se définir. Or les philosophes possèdent des outils qui permettent de préciser ce que les chimistes font vraiment lorsqu’ils font de la chimie.
– Chimie et nature. Comment la chimie fait-elle bouger la frontière entre le naturel et le synthétique ? Entre le vivant et le non vivant ? Comment modifie-t-elle par suite notre perception de la nature ? Nos valeurs morales ? Quelles sont les différences entre une molécule synthétisée dans un réacteur d’usine et celle, de même formule, présente dans les constituants d’un arbre ? Que désigne l’adjectif « chimique » ? Y a-t-il diverses manières de l’être ? Une substance peut-elle être chimique et naturelle à la fois ? Plusieurs de nos billets ont déjà porté sur ces questions.

– La chimie est-elle réductible à la physique quantique ? Une littérature fournie explore ce sujet en analysant les pratiques et la manière dont les chimistes construisent leurs théories, en lien avec les connaissances issues de la physique. Une question qui, comme celle de savoir si la biologie est réductible à la chimie, se résout partiellement en considérant la chimie est mieux caractérisée par ses pratiques et ses objectifs que par ses fondements épistémologiques.
– La réalité des concepts de la chimie. La chimie manipule des concepts abstraits pour décrire des entités invisibles, voire inaccessibles : elle pose donc aux philosophes la lancinante question de leur réalité (en dépit de leur opérationnalité). Qu’est-ce qu’un état de transition ? Une structure de résonnance ? L’aromaticité ? La molécule représente la plus petite entité représentative d’une substance, mais n’importe quel chimiste sait bien que les propriétés de ladite substance disparaissent dès que l’échantillon est réduit à moins d’une centaine de molécules… L’énergie même nécessaire pour rompre un dimère de molécules d’eau n’est pas très éloignée de celle qui permet de casser la liaison O-H. Des notions philosophiques, telle l’idée d’affordance, permettent de résoudre certaines de ces difficultés conceptuelles.

– La chimie comme discipline paradigmatique de la science de laboratoire. La chimie est une science de laboratoire car les objets qu’elle étudie sont des objets créés ou rapportés au laboratoire. A cet égard, elle a développée une méthode expérimentale qui, pour les philosophes des sciences, constitue un bon modèle comparatif pour les autres sciences. Longtemps seule discipline à « créer son objet », selon les célèbres mots de Marcelin Berthelot, elle est désormais rejointe par la biologie synthétique et par les nanotechnologies ; la compréhension de ce rapport particulier de la chimie à son objet permet d’éclairer ceux qu’entretiennent ces nouvelles pratiques avec les leurs.
– Quelles sont les fondations philosophiques de la classification périodique ? Quelle est la réelle nature de ce que représentent les cases de ce tableau et dans quelle mesure peut-on dire qu’il y a du sodium dans le chlorure de sodium ? Autrement dit : comment faut-il définir la notion d’élément chimique pour pouvoir dire qu’il existe du sodium dans le chlorure de sodium ? Quels liens y a-t-il entre la représentation de la classification et ses significations (figure 1) [viii] ?

Figure 1 : Représentation de la classification périodique des éléments extraite du site de la Société internationale de philosophie de la chimie.
Telles sont quelques unes des questions dont débattent les philosophes chimistes et les chimistes philosophes lorsqu’ils se rencontrent ; des questions qui ne se réduisent pas aux interrogations métaphysiques sur l’origine de la dissymétrie des acides aminés dans le vivant, ou aux questions d’éthiques suscitées par la production de substances qui changent définitivement notre rapport au monde. Un article d’Eric Scerri dont nous conseillons par ailleurs la lecture donnait en 2000 une vision simple et claire des enjeux de cette discipline, sous le titre : Philosophy of Chemistry – A New Interdisciplinary Field ? [viii]

Dans notre prochain billet, nous nous intéresserons plus particulièrement à la définition de la notion d’élément chimique, dont la compréhension pose des problèmes particulièrement complexes en termes de communication.

[i] www.crea.polytechnique.fr

[ii] www.crea.polytechnique.fr/LeCREA/ateliers.htm
[iii] Pépin, F. (2010) Diderot : la chimie comme modèle d’une philosophie expérimentale, La Découverte.

[iv] Telkes-Klein, E. (2007) Émile Meyerson, de la chimie à la philosophie des sciences, Bulletin du Centre de recherche français de Jérusalem, 18, mis en ligne le 07/01/08, consulté le 20/09/10. http://bcrfj.revues.org/index112.html
[v] Andal, A. (1959) Gaston Milhaud (1858-1918), Revue d’histoire des sciences, XII, pp. 96-110.

[vi] Baird, D. Scerri, E. McIntyre, L. (2005) Philosophy of Chemistry: Synthesis of a New Discipline (Boston Studies in the Philosophy of Science), Springer.
[vii] http://ispc.sas.upenn.edu/

[viii] Journal of Chemical Education : http://tinyurl.com/34xa89s

Lancement du manifeste Révoluscience
Dans notre dernier billet, nous proposions quelques pistes pour rendre durable la communication de la chimie en même temps que la chimie elle-même. Or voici que durant l’été, une entreprise ambitieuse a été montée sous la forme d’un « manifeste pour une médiation scientifique autocritique et responsable » par un collectif d’associations de l’Ecole normale supérieure : le collectif Révoluscience porté par le groupe Traces, rassemblant les Atomes Crochus et Paris Montagne.

La communication publique de la chimie, et de la science en général, n’est pas neutre. En participant à construire une image de la science auprès du public, ainsi qu’une image du public auprès des scientifiques, elle a un impact majeur sur les relations entre science et société, et sur la manière dont la science elle-même est pratiquée.

C’est pourquoi il est indispensable de remettre en permanence en discussion les principes qui fondent la communication et la médiation scientifiques : comprendre les implications des principes adoptés et des discours portés, pour pouvoir ensuite choisir… voilà l’objectif du manifeste porté par le collectif Révoluscience. Car aujourd’hui plus que jamais, c’est à la société toute entière de choisir l’avenir qu’elle souhaite, et aux médiateurs scientifiques de nourrir ces choix pour qu’ils soient les plus conscients possible.

Qu’est-ce qu’une médiation scientifique responsable ?
• La science participe à la construction de la paix, mais aussi à l’alimentation des guerres. Une médiation scientifique responsable a le pouvoir de peser dans la balance. Et elle a également le devoir de se donner ce pouvoir.
• La science peut contribuer à réfuter des superstitions néfastes, mais aussi à écraser des mythes enrichissants. Une médiation scientifique responsable doit toujours savoir quand elle renforce chacun de ces impacts.
• La science recherche la vérité, l’argent, le pouvoir, le savoir, le partage, les brevets, la peur, la poésie. Elle aide à mieux soigner, mais aussi à mieux tuer ; à mieux voir, mais aussi à mieux fermer les yeux. Le collectif Révoluscience appelle par suite une médiation scientifique qui sache reconnaître les risques de la science, et promouvoir ce qu’elle a de meilleur.

La nécessité d’une telle entreprise se justifie-t-elle ? Qu’il nous suffise de citer un exemple, observé lors d’une des dernières éditions de la Fête de la science. Imaginez la grande mezzanine de la Cité des Sciences ; face à la verrière, un public nombreux est massé sur un gradin pour assister à une conférence de gastronomie moléculaire. Le conférencier, jeune maître de conférences d’une université parisienne [i], commence…

Et il commence en s’attaquant bille en tête aux tours de mains culinaires des spectateurs. « Vous, madame, vous tournez votre mayonnaise en huit ? Affligeant… Vous, monsieur, vous cuisez vos œufs dans l’eau bouillante ? Inutile… Et en plus vous salez votre steak avant de le cuire ? Ahurissant… La Science, mesdames et messieurs, et plus précisément la mienne, va vous faire oublier toutes ces superstitions et vous apprendre à cuisiner. »

Un discours du 19e siècle, une science arrogante, condescendante ; qui ne respecte ni le public, ni la valeur que l’on peut attribuer à ces petits gestes qui, parce qu’ils obligent le cuisinier à accorder de l’attention à sa recette, cristallisant ainsi son application et lui permettant d’imaginer le plaisir prochain de ses proches, font qu’en effet le repas sera meilleur.

Car si les connaissances de la science sont utiles dans bien des cas (saler le steak avant de le cuire lui fait par exemple perdre son jus par osmose), il serait très préjudiciable de calquer sur elle toutes nos conduites. Mettre son nez sous la queue d’un melon est probablement stupide ; mais cela m’aide à choisir parmi la centaine qui m’est proposée. Si je n’ai pas la chance de pouvoir m’adresser au maraîcher qui lui, saura exactement quel melon je dois acheter, cette non-connaissance, que d’aucun appelleront superstition, me fera gagner quelques minutes de ma journée, et un peu de sérénité.

Ce manifeste n’est en aucun cas une apologie du non-savoir. Au contraire, ceux qui le portent sont scientifiques de formation et/ou de métier et chérissent la science, ses méthodes et sa vision du monde. Mais ils souhaitent avant tout une science qui sache se présenter avec humilité, dans l’écoute des valeurs de nos concitoyens et non dans le dénigrement de leurs croyances.

Quelques propositions issues du manifeste Révoluscience
• Pour une médiation scientifique qui propose, sans l’imposer, une vision scientifique du réel laissant la place à d’autres rapports au monde.
• Pour une médiation scientifique qui présente une science qui explicite plutôt qu’une science qui dévoile, qui donne à penser plutôt qu’à croire.
• Pour une médiation scientifique qui ne présente pas la science comme nécessaire facteur de progrès.
• Pour des pratiques innovantes qui favorisent le débat d’idées et la clarification des valeurs en vue de soutenir les citoyens dans l’élaboration de leurs prises de positions, tant individuelles que collectives.
• Pour une médiation scientifique qui développe des pratiques valorisant la démarche de recherche comme attitude citoyenne et démocratique.
• Pour le développement explicite d’une déontologie de la médiation scientifique, se méfiant notamment du risque de manipulation de l’opinion que lui confère la puissance explicative des sciences.

Pour en savoir plus et soutenir le manifeste, rendez-vous sur www.revoluscience.eu ! Un blog permet de commenter chaque proposition et les textes explicatifs qui les accompagnent, paragraphe par paragraphe.

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[i] Cet exemple ne constitue en aucun cas une attaque ou une critique de la légitimité de la gastronomie moléculaire, que certains savent au contraire présenter clairement et avec amour, sans insulter leur auditoire.