I. Position du cadre d’étude
1.3 Progression et enjeux de ce travail
Je commence ce travail par un essai préliminaire dans lequel je pars de certaines pratiques chimiques contemporaines afin d’identifier les réquisits auxquels un concept d’émergence
devrait répondre s’il devait être mis en relation avec les travaux des chimistes. Bref, je pars de la chimie pour penser un concept et non le contraire. Il ne s’agit donc pas d’appliquer à la
chimie un concept d’émergence constitué dans un autre cadre de la pensée humaine (la
physique, la biologie, la théorie de l’information, la micro-économie, etc.), mais, bel et bien, d’interroger une mise en relation d’un concept d’émergence, restant à préciser, avec la chimie d’abord, et la chimie quantique ensuite. Il s’agit donc de prendre le travail quotidien des chimistes au sérieux et non d’utiliser des exemples issus de la chimie comme de simples
ornementations d’un concept d’émergence déjà constitué. Ce faisant, j’évoque plusieurs aspects de la chimie contemporaine (instrumentation, mise au point de procédés, analyse environnementale, effet de la taille sur la structure en nanochimie, etc.) et les problèmes que les chimistes doivent résoudre afin de réinventer leurs pratiques et les adapter aux nouvelles
exigences d’un monde de plus en plus interdépendant et menacé lui-même, globalement, par
nos actions incontrôlées.
J’étudierai au chapitre trois, et ce au plus près des textes, comment les philosophes et les
chimistes relient la chimie au problème de l’émergence. Les philosophes qui pensent l’émergence utilisent tous les mêmes références dès lors qu’il s’agit de relier leur travail à la
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MATTA, Chérif. F. (Ed.). Quantum Biochemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2010. Amari S, Aizawa M, Zhang J, Fukuzawa K, Mochizuki Y, Iwasawa Y, Nakata K, Chuman H, Nakano T. « VISCANA. Visualized cluster analysis of protein-ligand interaction based on the ab initio fragment molecular orbital method for virtual ligand screening », Journal of Chemical Information and modeling, 46, n° 1, 2006, pp. 221–30.
chimie : ils reprennent « quelques citations » des émergentistes britanniques. Mon idée est donc de revenir à la source pour étudier dans le détail comment Mill, Lewes, Bain, Morgan,
Alexander et Broad ont associé chimie et émergence. J’engagerai ensuite une discussion avec
les conclusions tirées de mon essai préliminaire.Ce travail permettra d’identifier les différents
types d’approches dans le but d’avoir une compréhension plus large des enjeux
philosophiques et scientifiques concernés et de leurs réquisits.
Les philosophes qui utilisent les travaux des émergentistes britanniques proposent, à la
suite de εill et Broad, une analyse formelle qui conduit à réaffirmer ou à invalider l’idée d’émergence. Cette traduction formelle tente de capturer le concept d’émergence sous la forme d’un raisonnement logique ou nomologique. Toutes ces approches reposent, même si elles n’en font pas toujours référence de façon explicite, sur l’application de la clause ceteris
paribus. Or le statut et le sens de cette clause changent en chimie. Le chapitre quatre en propose une réinterprétation pragmatique et interroge les analyses proposées par Kim à l’aune des pratiques chimiques.
Le cinquième chapitre se penche ensuite sur le recours fait à la chimie quantique pour penser l’émergence en s’efforçant de mettre en évidence les objectifs alors poursuivis. Cette partie pose avec encore plus d’insistance une question de méthodologie relative aux pratiques philosophiques, c’est-à-dire liée aux façons de faire de la philosophie des sciences, en
l’occurrence de la philosophie de la chimie. Ce faisant, je mettrai en évidence qu’indépendamment de leur rigueur et de leur qualité, les perspectives philosophiques
concernées (émergences épistémologique et ontologique) font abstraction des pratiques quantiques auxquelles elles se réfèrent. Les résultats des recherches sont pris en compte sous la seule forme des formalismes quantiques, c’est-à-dire du langage de la chimie quantique. Ces études n’envisagent pas les enjeux et les problèmes à résoudre qui ont été à l’origine des formalismes, pas plus qu’elles n’incluent les interrogations et débats que ces méthodes suscitent toujours au laboratoire et qui sous-tendent leur intelligibilité et leur incessante transformation. Ce qui m’apparaît être une omission dans ma perspective d’articulation n’est pas perçue comme telle dans une autre perspective qui vise à utiliser un savoir scientifique pour affirmer une idée, en l’occurrence celle de réduction de la chimie à la physique ou celle de son autonomie. Les objectifs, les façons de faire de la philosophie, la méthode et les enjeux ne sont pas les mêmes.
δ’histoire de la philosophie, tout comme l’histoire des sciences, offre de nombreux
exemples de passage d’idées ou de concepts d’une science à une autre, d’une science vers la philosophie, de la philosophie vers la science. Isabelle Stengers distingue deux modes de
propagation des concepts d’une science à une autre : un mode de « diffusion » usant de
métaphores pour exprimer un concept, dont l’origine disciplinaire est clairement reconnue ; un mode « d’épidémie » pour lequel la source du concept est oubliée et le concept utilisé en dehors de son contexte de signification. Le milieu « infecté » peut alors prétendre à une certaine autonomie, et ainsi redéfinir le concept à partir de son propre formalisme65. Dans Le Passage du Nord-Ouest, Michel Serres évoque les chemins qui relient les sciences de la
nature aux sciences humaines, la route n’est, selon lui, pas donnée une fois pour toute, mais il
faut la construire, la découvrir, à chaque fois66. Carsten Reinhardt s’intéresse, quant à lui, aux
passages d’une technique d’un domaine de la science à un autre. Il a récemment montré
comment les techniques de résonance magnétique nucléaire et de spectrographie de masse ont été profondément « déplacées et réarrangées » par les chimistes, universitaires ou industriels, afin de les intégrer dans leurs propres pratiques67. Reinhardt établit cette transformation
ouverte et continue des pratiques et de leur intelligibilité, qu’Andrew Pickering désigne par l’expression « the mangle of practice »68
.
Stengers, Serres, Reinhardt, et Pickering, mettent en garde les philosophes tentés par des transferts hâtifs de concepts, de techniques, d’idées et de significations d’un lieu du savoir à un autre, d’une pratique à une autre. Leurs travaux nous rappellent que ces passages doivent être envisagés, au cas par cas, en identifiant les enjeux, les problèmes et les situations qui rendent une accommodation, voire une transformation complète, possibles. Ils nous signalent, en outre, selon une approche à chaque fois singulière, que la circulation et le processus de transformation des idées, des techniques et des concepts marquent le caractère hautement relationnel de nos savoirs. Joseph Rouse écrit:
« δes pratiques sont ouvertes dans l’espace et le temps, c’est-à-dire, qu’elles ne peuvent délimiter ni être confinées à l’intérieur d’une époque ou d’un espace restreints du monde.»69
Pensant trouver une terre fertile où semer les idées de « relationnalité » et de « contextualité » qui sont dans l’air du temps à propos de l’émergence, certains philosophes tentent de capturer ce qui, dans les approches de la chimie quantique, leur semble opportun car en résonance apparente avec leurs propres idées. δa fonction d’onde moléculaire et les
65 STENGERS, Isabelle. D’une science à l’autre : des concepts nomades, Éditions du Seuil, Paris, 1987. 66 SERRES, Michel. Le Passage du nord-ouest, Éditions de Minuit, Paris, 1980.
67 REINHARDT, Carsten. Shifting And Rearranging: Physical Methods And the Transformation of Modern
Chemistry, Science History Pubns, 2006.
68
PICKERING, Andrew. The Mangle of Practice. Time, Agency and Science, The University of Chicago Press, 1995.
69 ROUSE, Joseph. Engaging Science. How to Understand Its Practices Philosophically, Cornell University Press, 1996, p. 135 : « Practices are spatiotemporally open, that is, they do not demarcate and cannot be confined within spatially or temporally bounded regions of the world. » (Ma traduction)
hamiltoniens (résultants ou configurationnels) moléculaires sont tour à tour invoqués pour donner corps à une vision agrégative de la molécule ou pour revendiquer l’exclusivité, sans appel, d’un holisme. Cette capture s’affranchit de l’étude des pratiques chimiques, jugée secondaire, voire inutile, dans ce cadre de pensée. Ils prennent pour la plupart comme point
d’appui l’équation de Schrödinger développée dans le cadre de la physique, sans pour autant
étudier comment les chimistes utilisent cette équation et avec quels objectifs. Cette tendance,
ou mieux, cette stratégie n’est pas sans rappeler les tentatives de transfert qui ont concerné
jadis, la mécanique newtonienne en chimie ou la physique quantique en philosophie de
l’esprit. La transposition, sans étude préalable des pratiques, est un exercice risqué dont il faut
prendre ombrage. Cette remarque est d’autant plus importante que le but est précisément de
considérer l’émergence en tant que problème d’articulation. Au risque d’une transposition qui pourrait tout à fait s’avérer au moins partiellement pertinente selon les cas, je préfère prendre le risque d’une enquête attentive à l’élaboration des pratiques chimiques quantiques et à des
études menées en laboratoire, avant de tirer la moindre conclusion. Sur ce point, je suis en complet accord avec Roald Hoffmann et Eric Scerri lorsqu’ils analysent ce que font les chimistes au quotidien.
Plutôt que de forger un concept d’émergence en isolant les méthodes chimiques, qu’elles soient quantiques ou non, de leur contexte d’origine et des réseaux que j’ai évoqués précédemment, il est nécessaire, à mon sens, de scruter ces pratiques pour ouvrir une nouvelle perspective de mise en relation articulatoire. Cette approche ouverte ne focalise pas son attention sur l’opposition entre réduction et émergence, réalisme et idéalisme, ni n’ambitionne de développer la moindre forme d’ontologie entre niveaux de description, que ceux-ci soient considérés fondamentaux ou pas ; elle s’intéresse, en revanche, à ce que font les chimistes
lorsqu’ils étudient la réactivité des molécules et leurs nouvelles propriétés chimiques par le
biais des méthodes quantiques. En un mot, mon étude réalise un travail de médiation là où
d’autres réalisent un travail de purification pour parler avec Latour70. Je n’opposerai pas ces deux types de travaux, j’envisagerai leur complémentarité pour étudier une science d’un point
de vue épistémologique d’abord, puisqu’il s’agit d’étudier comment ce savoir se construit et
évolue, et d’un point de vue philosophique ensuite, car il s’agit de penser un concept
d’émergence à partir d’une mise en relation avec les pratiques chimiques. Comme le suggère
Isabelle Stengers dans son livre L’invention des sciences modernes, il s’agit d’étudier la science davantage comme un processus que comme un produit fini, comme une activité
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productive plutôt que fondationnelle, comme une activité enfin qui crée des vérités plus que « la Vérité ».La science crée de la nouveauté dans le monde, elle crée une « différence » entre un avant et un après, bref un « évènement »71. Envisager la science comme créatrice
d’évènements entraîne des conséquences pour l’historicité de tous les ingrédients, humains et
non-humains, qui forment les circonstances de cette expérience, l’exemple choisi sur la formation de la biochimie quantique par le couple Pullman l’a déjà en partie montré. Il s’agit de « suivre » le processus de création des collectifs, des savoir-faire et des concepts. Il s’agit
donc d’explorer les pratiques pour étudier la possibilité de mettre en rapport un concept d’émergence avec la chimie. Si, comme l’écrit Isabelle Stengers, « la chimie est un art des
circonstances »72, je montrerai à quel point ce point de vue est également pertinent pour la
chimie quantique, et à quel point cet art des circonstances est à l’œuvre lorsque les chimistes
théoriciens fabriquent sur mesure des outils (orbitales moléculaires, densité fonctionnelle
d’énergie) pour articuler, sans déduction et généralisation possible, une entité moléculaire
bien précise, ce qui la constitue et un milieu bien défini.
Ce faisant, je retournerai aux origines de la chimie quantique en interrogeant la construction, les enjeux, et les objectifs de ces méthodes. Je montrerai comment les travaux précurseurs de Mulliken ne sont pas de simples applications de la théorie quantique transposées à la chimie, mais un réseau technoscientifique robuste dans lequel sont articulés, entre autres ingrédients, les deux premières versions de la mécanique quantique, le savoir- faire et les représentations des chimistes de l’époque, la culture et la pratique des approximations, les spectroscopies moléculaire et atomique, la radiocristallographie, la thermochimie73. Je montrerai ainsi que le formalisme et la méthode mis au point par Mulliken
prennent en charge la question de l’émergence dès le départ.
Il s’agit de proposer une enquête qui refuse l’opposition stérile entre approches
externaliste et internaliste, mais qui se fonde sur une compréhension de l’intérieur de ce
qu’étaient la cohérence et la rationalité d’une méthode, en tenant compte de ce qu’il était possible de penser à une époque, d’une vision du monde et des rapports entre la molécule et
ses parties tels que les chercheurs se les représentaient à ce moment-là de l’histoire, et de la
manière dont s’organisaient et s’articulaient les différents savoirs. Il s’agit de montrer enfin
71 STENGERS, Isabelle. L’invention des sciences modernes, Flammarion, Paris, 1999.
72 STENGERS, Isabelle. « δ’affinité ambigüe : le rêve newtonien de la chimie du XVIIIe siècle », in Eléments d’histoire des sciences, SERRES, Michel (Dir.), Bordas, Paris, 1989.
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comment évoluent les méréologies chimiques et leurs réquisits (Harré & Llored, 2011 et 2012)74 pour réfléchir aux questions en jeu dans les premiers travaux de la chimie quantique.
Je soulignerai, en outre, en exposant les résultats d’une enquête menée en laboratoire, que la plupart des méthodes décrites utilisent le principe de variation qui permet de déterminer les grandeurs primordiales à la description de l’état d’énergie fondamental par le biais d’un calcul récursif et auto-cohérent de minimisation d’énergie. Un tel calcul n’est pas envisageable sans recours à « l’extérieur » de la molécule, bref sans considérer ses relations avec les autres molécules ou une émission d’un photon même dans un vide poussé. Or, « fait » très étonnant sur lequel je me pencherai, or, dis-je, bien souvent les équations ne contiennent que des termes qui modélisent les interactions internes à la molécule entre électrons et noyaux (électron/électron, noyau/électron, noyau/noyau) ! δ’étude de l’application de ce principe dans le cadre d’un calcul réalisé au laboratoire me permettra d’achever mon identification des
réquisits que devrait respecter un concept d’émergence pour être mis en relation avec la
chimie et la chimie quantique, tout en identifiant certains paradoxes de la recherche contemporaine.
La sixième et dernière partie de la thèse propose une mise en relation. Dans le titre de ce travail, l’expression « mise en relation » est écrite au singulier. Et pourtant, plusieurs voies possibles seront proposées. Est-ce une contradiction ? A cette question, je réponds négativement, et ce sans hésitation ! δe choix du singulier montre que l’objectif principal de
cette thèse est l’acte de mise en relation, quelle que soit sa forme. Il ne s’agit pas de prétendre
proposer « la » méthode, d’ « avoir raison », là où d’autres ont cédé le pas à une approche
logothéorique, mais seulement d’étudier comment une articulation est possible, et selon quels
réquisits. Il s’agit de penser le lien possible, l’interaction entre un réseau de connaissances, des savoir-faire technoscientifiques et le devenir d’un concept philosophique.
Je développerai dans cette dernière partie une réflexion sur les dispositions et les « affordances » en interrogeant d’abord les travaux de Charles Saunders Peirce et Claudine Tiercelin, et en envisageant ensuite les recherches de Rom Harré, auxquelles j’ai eu la chance
d’être associé, à propos des méréologies chimiques75
. Je montrerai comment le concept « d’affordance » permet de penser autrement le lien entre chimie et concept d’émergence.
δ’affordance est une disposition qu’a une entité à s’actualiser sous des aspects que détermine
74
HARRÉ, Rom & LLORED, Jean-Pierre. « Mereologies as the Grammars of Chemical Discourses »,
Foundations of Chemistry, 13, 2011, pp. 63-76. HARRÉ, Rom & LLORED, Jean-Pierre. « Mereology and
Molecules », Foundations of Chemistry, volume 15, issue 2, 127-144, July 2013.
75 HARRÉ, Rom & LLORED, Jean-Pierre. « Mereologies as the Grammars of Chemical Discourses, op. cit. HARRÉ, Rom & LLORED, Jean-Pierre. « Mereology and Molecules », op. cit.
la structure de notre projet d’investigation76
. Ce qui « s’offre » aux scientifiques est le résultat
d’une interaction entre un instrument et un corps chimique. Je montrerai comment ce concept
organise les pratiques de calibration des nouvelles méthodes quantiques qui étudient la réactivité chimique, je dévoilerai comment, en ce sens, il ouvre une voie possible de mise en
relation entre chimie quantique et concept d’émergence. Il y sera question de métaphysique et
de « métachimie ».
J’envisagerai ensuite la voie empruntée par εichel Bitbol dans ses travaux récents sur l’émergence et la philosophie relationnelle77
. Ce dernier envisage une approche dans laquelle
les niveaux d’organisation n’ont rien d’intrinsèques mais sont constitués, définis, relativement à un mode d’accès. En ce sens, il considère une approche où les niveaux se codéfinissent
symétriquement en tant que configurations relationnelles. Il écrit dans son article Downward Causation without Foundations :
« δ’émergence est interprétée dans un cadre de pensée non-dualiste. Aucune distinction
métaphysique entre les niveaux d’organisation élevés ou fondamentaux n’est supposée, mais seulement une pluralité de modes d’accès. Ces modes d’accès ne sont en outre pas construits comme de simples moyens pour révéler des structures d’organisation intrinsèques, ils sont supposés constitutifs des niveaux étudiés, au sens où Kant utilise ce terme. δes niveaux émergents d’organisation aussi bien que les relations causales entre ces niveaux, ne sont ni illusoires, ni ontologiquement réels, ils sont objectifs au sens de l’épistémologie transcendantale. Cette approche néo-Kantienne désamorce de nombreux paradoxes liés au concept de causalité descendante, et rend possible d’en rendre compte indépendamment de toute considération à propos de l’existence (ou de l’inexistence) d’une hiérarchie de niveaux d’organisation. » 78
δ’approche de Michel Bitbol est interfaciale, elle relie le scientifique et le monde dans un
rapport de co-constitution. Cette version très sophistiquée et très fine de néo-kantisme
pragmatique entrelace le sujet et l’objet. Ce n’est plus le sujet, seul, individuel ou collectif, qui impose à l’extérieur la forme requise pour une intelligibilité, ni le monde qui constitue le sujet, mais l’un et l’autre s’entre-définissent dans un cadre d’énaction au sens de Francisco
76
HARRÉ, Rom, Varieties of Realism, Basic Blackwell, 1986, p. 281. 77
BITBOL, Michel. « Ontology, matter and emergence », Phenomenological Cognitive Sciences, 6, 2007, pp. 293-307. BITBOL, Michel. « Downward Causation without Foundations », op. cit. BITBOL, Michel, De l’intérieur du monde. Pour une science et une philosophie des relations, op. cit.
78 BITBOL, Michel, « Downward Causation without Foundations », op. cit. : « Emergence is interpreted in a non-dualist framework of thought. No metaphysical distinction between the higher and basic levels of organization is supposed, but only a duality of modes of access. Moreover, these modes of access are not construed as mere ways of revealing intrinsic patterns of organization: They are supposed to be constitutive of them, in Kant’s sense. The emergent levels of organization and the inter-level causations as well, are therefore neither illusory nor ontologically real: They are objective in the sense of transcendental epistemology. This neo- Kantian approach defuses several paradoxes associated with the concept of downward causation, and enables one to make good sense of it independently of any prejudice about the existence (or inexistence) of a hierarchy of levels of being. » (Ma traduction)
Varela79. Il reste à étudier si cette approche est adaptable au domaine de la chimie quantique et comment ? Au prix de quelles transformations ?