La causalité comme transfert de mouvement : « dynamique » et vie

Un autre argument de poids des vitalistes va être bousculé à cette époque, nommément la thèse de la « génération spontanée ». Contre Félix Pouchet (1800-1872), Louis Pasteur (1822- 1895) parvient à établir que ce phénomène de génération est dû à la présence de larves microscopiques dans la farine avant même l'insertion de celle-ci dans les pots325. C’est tout le sens de l’expérience des flacons à col de cygne réalisée devant l’Académie des sciences en

325 _{PASTEUR, Louis. Œuvres de Pasteur Louis, Tome II, Fermentations et Générations dites Spontanées,} Œuvres réunies par Pasteur Vallery-Radot, εasson et Cie, Paris, 1λββ. J’ai travaillé à partir de la version disponible sur le site Gallica.

1864 dans le grand amphithéâtre de la Sorbonne que d’établir comment cette astuce technique empêche les germes d’atteindre le liquide nourricier326. Est-ce pour autant que le recours à la génération spontanée disparaîtra du jour au lendemain ? Non, il persistera même encore pendant des années ! Il faut se rappeler que la définition d’un microbe est en jeu à cette époque et que, par ailleurs, Pasteur est lui-même accusé de vitalisme par des chimistes comme Liebig !

Nous mesurons bien toute la complexité de cette époque et la nécessité, comme le souligne Bruno Latour, de resymétriser les études en histoire des sciences afin d’éviter les démarcations hâtives qui font que les uns auraient raison à jamais alors que les autres

disparaissent dans le flou de leurs erreurs. Ce qu’il faut retenir dans le cadre de mon étude, c’est la multiplication, en particulier dans la deuxième moitié du XIXème

siècle, des expérimentations qui mettent en difficulté les thèses vitalistes et poussent ainsi leurs partisans à remanier leurs arguments, à substituer de nouveaux raisonnements à des anciens, et à proposer de nouvelles versions du vitalisme.

Un autre débat lié à la question de la vie a lieu et concerne l’activité optique des composés chimiques. La distinction entre ce qui est vivant d’une part et ce qui reste seulement chimique

de l’autre est en jeu. Pasteur remarque que les produits chimiques fabriqués en laboratoire sont souvent dépourvus d’activité optique alors qu’ils sont synthétisés à partir d’éléments

naturels qui, le plus souvent, existent sous une forme d’isomères optiques327. Par ailleurs, il sépare en 1848 les deux formes dextrogyre328 et lévogyre du tartrate double de sodium et d'ammonium en utilisant des moisissures. Le tartrate double est d’abord optiquement inactif car il contient, nous le savons aujourd’hui, la même concentration des deux isomères lévogyre et dextrogyre. A mesure que la moisissure agit au cours de la fermentation, le plan de

polarisation de la lumière polarisée se déplace jusqu’à ce que la déviation soit maximale à la

fin de la fermentation. Le vivant différentie donc les isomères optiques, il sépare, transforme

326

LATOUR, Bruno. « Pasteur et Pouchet μ hétérogenèse de l’histoire des sciences », in Eléments d’histoire des

sciences, SERRES, Michel (Dir.), Bordas, Paris, 1989, pp. 423-445. LATOUR, Bruno. L’espoir de Pandore, op. cit., Chapitre 5 μ Pasteur et l’historicité des choses, pp. 1η1-181.

327_{Deux corps chimiques peuvent faire tourner le plan de polarisation d’une lumière polarisée différemment si} leurs structures diffèrent seulement par leur géométrie, ils sont dans ce cas qualifiés d’isomères optiques. 328

Une molécule dextrogyre, du latin dexter qui signifie droite, a la propriété de dévier le plan de polarisation de la lumière polarisée vers la droite d'un observateur qui reçoit la lumière, contrairement à une molécule lévogyre, du latin laevus qui signifie gauche, qui fait tourner ce même plan vers la gauche du même observateur. Les chimistes mesurent le pouvoir rotatoire de chaque isomère optique ; encore une expression qui montre à quel point ils considèrent la matière comme active et dotée de capacités à agir.

et trie les corps chimiques329. Toujours est-il que la question du critère qui permettrait de distinguer le chimique du vivant reste posée tout au long du XIXème siècle et durant la première partie du XXème siècle. A ce propos, le caractère vivant des ferments est lui-même en

jeu et fait l’objet de nombreux débats prenant pour ancrage l’optimisation industrielle de la

fermentation alcoolique, les travaux des botanistes et ceux des physiologistes. Pasteur écrit par exemple que « la levure avait été regardée comme un principe immédiat des végétaux, qui avait la propriété de précipiter en présence des sucres fermentescibles. »330

Liebig n’est pas pour autant convaincu et propose une explication qui fait tenir ensemble la chimie et le transfert de mouvement. Il écrit :

« L'impulsion une fois communiquée, le mouvement persiste. Ainsi, quand la fermentation a commencé dans un suc végétal, dans le lait, dans l'urine, dans la chair musculaire, l'oxygène, cause première du phénomène, peut être désormais complètement exclu du contact de ces substances : la fermentation n'en continuera pas moins sans éprouver d'interruption. La première molécule, dont les atomes sont mis en mouvement par l'action chimique de l'oxygène, se trouve en contact avec d'autres molécules qui ont une composition semblable ou différente. Le mouvement qui a lieu dans le sein même de cette molécule, agit à la manière d'un choc sur les atomes qui la touchent immédiatement. Maintenant le mouvement de la première molécule peut se propager au loin ou s'arrêter : cela dépend uniquement du degré d'intensité avec lequel l'attraction s'exerce entre les atomes des molécules en repos. Si le mouvement est plus puissant que la résistance, il se communiquera à une deuxième molécule : dans celle-ci, les atomes vont se mouvoir d'une manière tout à fait semblable et dans la même direction que les atomes de la première molécule. De l'identité du groupement atomique résultera l'identité des produits : le mouvement ou la métamorphose de la seconde molécule se propagera successivement à la troisième, à la quatrième, enfin à tous les atomes composés qui se trouvent dans le liquide. Si la résistance ou la force qui maintient réunis les éléments des atomes composés, est plus puissante que la cause qui tend à produire un changement dans la situation de ces atomes et dans leur mode d'arrangement, c'est-à-dire qui tend à opérer leur séparation et la formation de nouveaux produits, l'impulsion communiquée ira en s'affaiblissant jusqu'à ce qu'elle s'éteigne peu à peu.»331

Liebig maintient donc que la moisissure est une conséquence de la pourriture et non sa cause comme tendent, au contraire, à le penser, dès la fin des années 1830 et sur une base empirique, l’ingénieur polytechnicien Cagniard de la Tour, le physiologiste des végétaux Theodor Schwann, le botaniste et spécialiste des algues Friedrich Traugott Kützing, ainsi que

329

PASTEUR, Louis ; VAσ’T HτFF, Jacobus Henricus & WERNER, Alfred. Recherches sur la dissymétrie

moléculaire (1860-1883), Christian Bourgois, Collection Epistémé, Paris, 1986.

330 _{PASTEUR, Louis. Œuvres de Pasteur Louis, Tome II, Fermentations et Générations dites Spontanées, op.}

cit., p. 83.

331

le spécialiste de la germination Pierre Jean François Turpin. Cagniard de la Tour écrit par exemple :

« δa levure de bière (…) est un amas de petits corps globuleux susceptibles de se reproduire, conséquemment organisés, et non simplement une substance organique ou chimique, comme on le supposait ; 2° que ces corps paraissent appartenir au règne végétal et se régénérer de deux manières différentes, et γ° qu’ils semblent n’agir que sur une dissolution de sucre autant qu’ils sont en état de vie μ d’où l’on peut conclure que c’est très probablement par quelques effets de leur végétation qu’ils dégagent de l’acide carbonique de cette dissolution et la convertissent en une liqueur spiritueuse. »332 La fermentation dépend donc de l’activité d’êtres vivants et non de processus chimiques spontanés issus de la matière inerte. La question des liens entre la chimie et le vivant ne va donc pas de soi à l’époque où les émergentistes s’essayent à penser le rapport de la vie à la chimie en termes non réducteurs. Pour autant, comme le signalent Bernadette Bensaude-

Vincent et Isabelle Stengers, δiebig et de nombreux chimistes s’intéressent à la fermentation

non pas en raison de son rapport à la question de la vie, mais plutôt par rapport à la question de la « force catalytique » soulevée par Berzélius en 1839333. Cette force se manifeste par la seule présence du corps dans un milieu réactionnel afin de provoquer une transformation, et non par son « affinité » vis-à-vis des autres réactifs. Liebig, bien que vitaliste, oppose à cette force « catalytique » trop semblable, à son goût, à la force « vitale » (expression qu’il n’en

continue pas moins d’utiliser dans ses textes), l’hypothèse d’une transmission de mouvement

du corps responsable de la catalyse vers les réactifs. Selon lui, la levure est un corps en décomposition dont les mouvements accompagnent la transformation des corps fermentescibles par contact comme l’exprime explicitement la citation précédente. Par

ailleurs, l’idée de lier la vie non à des substances chimiques ayant une activité spécifique,

mais à un mouvement est prise très au sérieux par les physiologistes à cette époque comme le rappellent Bernadette Bensaude-Vincent et Isabelle Stengers en se référant aux recherches du biochimiste et historien des sciences Joseph Stewart Fruton334. La vie apparaît être une activité permanente bien plus dense et dynamique que les corps chimiques contenus dans les flacons.

Cette distinction sera reprise par la plupart des émergentistes pour souligner la nouveauté qualitative de la vie, c’est-à-dire, selon eux, la radicalité du vivant par rapport à l’inerte. Mais

332 _{CAGNIARD DE LA TOUR, Charles. « Mémoire sur la fermentation vineuse, présenté à l'Académie des} sciences le 12 juin 1837 », Annales de chimie et de physique, 2e série, t. 68, 1838, pp. 206-222. J’ai travaillé à partir de la version consultable sur Google Books. La citation provient de la page 221.

333 _{BENSAUDE-VINCENT, Bernadette & STENGERS, Isabelle. Histoire de la chimie, op. cit., Chapitre 27 :} Quelle chimie pour le vivant ?, pp. 269-276.

334 _{FRUTON, Joseph Stewart. « Contrasts in Scientific Style: Research Groups in the Chemical and Biochemical} Sciences », American Philosophical Society, Philadelphia, 1990.

la connaissance de cette vie passe par la chimie qui ne cesse d’établir l’hétérogénéité active des ingrédients qui la rendent possible, notamment à la fin des années 1880, lorsqu’il sera établi que le protoplasme possède une composition bien plus complexe que celle prévue par Thomas Henry Huxley. A la simple substance azotée, homogène, semi-fluide, commune à tous les organismes vivants proposée par Huxley, succède un ensemble bariolé de protéines et de phospholipides. δa synthèse de l’urée a laissé entrevoir la possibilité d’une synthèse des molécules appartenant au monde vivant à partir des molécules appartenant au règne minéral. Un espoir de type mécaniste peut être défendu par les tenants d’une synthèse totale des molécules. Par ailleurs, le débat reste ouvert entre ceux qui, à l’instar de Ernst Heinrich Philipp August Haeckel (1834-1919), voient en la théorie protoplasmique une vision moniste et mécano-causale de la matière organique et soutiennent que l’origine de la vie est

déterminée par des facteurs physiques et chimiques comme la lumière, la présence d’oxygène, l’eau et le méthane ; et ceux qui, à l’instar de Lionel Smith Beale (1828-1906), soutiennent

que les parties élémentaires des tissus des êtres vivants consistent en une substance active, vivante, croissante, qualifiée de « matière germinale », et en une matière formée à partir d'elle. Pour ces partisans du vitalisme, la matière germinale est active, formative et vivante. La matière « formée » (notre phénotype) peut avoir une grande gamme de caractères, mais est incapable de croissance, de multiplication et de conversion : elle appartient au monde de la physique et de la chimie.

Pour revenir à présent à mon travail, je tiens à souligner que c’est à une conception

« dynamique » de la matière que vont se rattacher les émergentistes britanniques qui, même si elle ne fait pas référence à une force vitale, prend en compte la notion de localisation des

entités dans l’espace, les forces que ces corps exercent les uns sur les autres, le rôle de la

chimie et la notion de transfert de mouvement.

Alexander Bain (1818-1903) décrit le transfert d’énergie d’un sucre à la langue, d’un muscle aux molécules qui se mettent en mouvement. Il décrit le langage et les raisonnements des scientifiques en recourant à de très nombreux exemples issus de la chimie, de la physique et de la physiologie. Il étudie les liens entre ce qu’il estime être les trois types de forces : la

chaleur, la force chimique, et l’électricité335

. Il s’agit d’une approche de la causalité en termes de transfert d’énergie ou de force336. Bain ne compare nullement, soit dit en passant, ces trois

335 _{BAIN, Alexander. Logic, Part second: Induction, Longmans, Green, Reader, & Dyer, London, 1870, chapitre} 4 : « Law of causation », pp. 15-41.

336 _{Pour plus de détails sur la conception de causalité en termes de transfert d’une grandeur qui se conserve, je} renvoie le lecteur au remarquable livre de KISTLER, Max. Causalité et lois de la nature, Vrin, Paris, 1999.

forces à la quatrième force évoquée par Liebig, c’est-à-dire à la « force vitale », lorsqu’il étudie dans le livre V, au chapitre 4, la « logique » de la biologie337. Il définit la vie comme un

ensemble de changements, simultanés et successifs, en vue d’obtenir un résultat défini et en

lien avec des circonstances extérieures. Il écrit μ « la vie est l’ajustement continu de relations internes à des relations externes »338. Il considère que les corps vivants sont constitués

d’éléments qui sont également commun à ceux de la matière inorganique et met ensuite l’accent sur la structure organisée qui singularise les vivants. Cette conception relationnelle

utilise la chimie pour caractériser le vivant et non pour le réduire à une simple machine comme le fait Descartes. Bain est parfois assimilé au mouvement émergentiste britannique, à mon sens à juste titre, car ses travaux sont en phase avec ceux de Mill. Il s’intéresse tout comme lui à la logique et aux raisonnements et refuse le réductionnisme. La « mécanique »

vivante est tellement complexe qu’il n’est pas possible d’appliquer un déterminisme radical.

Bain rejette par ailleurs tout autant la force vitale et écrit :

« Pour autant que nous sachions, il n’y a rien de spécial à propos de la Force, ou de l’énergie dans les corps vivants, et ce quelle que soit leur forme. En ce qui concerne la Collocation, elle est ce qui caractérise la structure organisée. Il n’est pas correct de parler de Force Vitale en tout autre sens que celui des forces moléculaires et chimiques agissant dans une situation nouvelle. Il serait strictement rigoureux de parler de Collocation Vitale des éléments, dans laquelle les forces moléculaires prennent de nouvelles formes tout en respectant la loi fondamentale de la conversation [de l’énergie ou du mouvement]. Ainsi la force d’un nerf est-elle quelque chose de nouveau, non par rapport à sa dérivation par rapport à un équivalent de force antécédent, mais en raison de la particularité de la structure du nerf qui conduit à un nouveau mode de manifestation de la force. »339

Ce passage est très intéressant, il est une des rares occurrences de la notion de force vitale dans le livre, si nous mettons à part quelques rares utilisations du mot « vitalité » qui ont à peu près le même sens sous la plume de Bain. La force vitale est remplacée par des forces chimiques et moléculaires, et c’est la collocation qui, liée à une structure locale particulière,

Kistler n’y analyse pas en détail la prise de position des émergentistes mais montre la grande richesse des notions de causalité en particulier au XXième siècle, tout en défendant son approche en termes de transfert. 337 _{BAIN, Alexander. Logic, Part second: Induction, op. cit, Book V: Logic of the sciences, Longmans, Green,} Reader, & Dyer, London, 1870, Chapter 4: Logic of biology, pp. 257-275.

338

Ibid., p. 257 : « Life is the continuous adjustment of internal relations to external relations. » (Ma traduction) 339 _{BAIN, Alexander. Logic, Part second: Induction, op. cit, Book V: Logic of the sciences, Chapter 4: Logic of} biology, p. 268 : « So far as concerns Force, or energy, in any shape, there is nothing special to living bodies. As regards Collocation, there is the peculiarity of the organized structure. It is not correct to speak of Vital Force in any other sense than the molecular and chemical forces, operating in a new situation. It would be strictly proper to speak of a Vital Collocation of elements, under which the molecular forces put on new aspects, although never inconsistent with the primary law of Conservation. Thus the nerve force is something new, not as regards its derivation from an antecedent equivalent of force, but as regards the singularity of the nerve structure, which leads to a new mode in the manifestation of the force. » (Ma traduction)

génère des relations inédites entre forces ; bref qui sous-tend la nouveauté sans qu’aucune réduction à un mécanisme radical soit envisageable. Je me demande même, dans quelle mesure, cette importance de la structure (locale ou globale) n’est pas déjà implicitement une expression de ce que les philosophes appelleront plus tard la « causalité descendante ». La structure du tout influence les relations entre forces. Les forces chimiques et moléculaires acquièrent une nouvelle forme, de nouveaux aspects dans cette structure. Sans elle, les effets qui résulteraient des forces chimiques et moléculaires ne seraient que la simple somme, tout à fait prédictible, des forces isolées.

Bain fait tenir ensemble la notion de collocation, les forces nouvelles liées à la structure, le transfert de mouvement, les sciences (physique, chimie, physiologie) et la « nouveauté ». Les principaux ingrédients sont ainsi réunis pour proposer et défendre un concept

d’émergence. Il indique en outre que la conservation de la force (ou de l’énergie à certains

moments du texte) permet d’expliquer beaucoup de phénomènes, mais laisse, pour l’heure, irrésolue la question de la collocation. Il centre son propos sur la notion de « pouvoir moteur » (« moving power ») et rajoute :

« Si nous considérons la causalité comme un transfert ou une redistribution d’une certaine quantité finie de pouvoir moteur, rien ne peut être plus simple que l’affirmation du principe [de conservation de la force] ; et, dans plusieurs cas, nous trouvons le calcul exact simple. Mais les circonstances dans lesquelles le transfert a lieu, la situation ou la collocation des matériaux en présence, peuvent avoir tous les degrés de complexité. »340

Les émergentistes ne font pas référence aux travaux chimiques qui prétendent avoir déconstruit le vitalisme, mais proposent en revanche une interprétation « dynamique » de la vie qui « émerge ». Pour ce faire, ils font appel à une causalité liée à la notion de transfert de mouvement. C’est dans une perspective semblable que Georg Henry δewes (1817-1878) pose le cadre dans lequel il introduira le terme « émergence ». Ce dernier écrit en effet :

« Une solution cristalline sursaturée, ou certains composés explosifs, peuvent être transformés en cristal, ou en explosion, s’ils sont agités par des impulsions de l’air ; et ces mêmes impulsions de l’air agitant les molécules du mécanisme de l’audition produiront la sensation du son. σous pouvons dès lors poser la question de savoir quelle ressemblance existe entre la Cristallisation, l’Explosion, et le Son ?, qui ne serait pas moins pertinente que celle de savoir quelle ressemblance existe entre le mouvement d’un agent extérieur et la sensation qu’il produit ? Ce n’est pas l’agent externe qui produit

340

BAIN, Alexander. Logic, Part second: Induction, op. cit., p. 30 : « If we view causation as the transfer or the