Penseur

jeudi, mai 31, 2007

L'article de physique théorique que j'aurais voulu écrire

Vous êtes-vous déjà perdu dans les méandres de la physique moderne, théorie M, F, des cordes, des p-branes, des 11 dimensions d'espaces qui sont repliées sur elles-même, et j'en passe ?

Cet article de Futura-Sciences fait un tour d'horizon des pistes explorées. Je ne vous garantis pas que vous comprendrez plus de quoi il retourne à la fin, mais au moins, il est bien de pouvoir replacer ces théories dans le temps, et de suivre le fil des raisonnements et des controverses.

Bonne lecture !

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lundi, mai 28, 2007

Une photo bien étrange

Cette photo est vraiment surprenante ! Il s'agit d'un cliché de la surface martienne, pris par Mars Reconnaissance Orbiter (page qui ne reprend pas ce cliché, d'ailleurs). La tache noire au milieu est un trou, aux bords très nets, à l'intérieur duquel aucun détail n'est visible. Le soleil étant à 38° au dessus de l'horizon au moment de la photo, cela signifie que les bords du trou sont probablement en surplomb, et que le trou est très profond ! La définition étant de 25 cm/pixels, il est d'ores et déjà possible d'écarter un second effet "visage martien".

Un zoom et, à droite, une version "filtrée" montrant qu'aucun détail n'est visible à part du bruit.


Ma théorie personnelle ? Il s'agirait d'une grotte, plus exactement d'une dépression profonde, recouverte d'un "toit" fait d'un matériau solide mais friable, par exemple du sable tassé par le vent, peut-être plus ou moins vitrifié. Il faudrait qu'il y ait un support préalable cependant, des sortes d'arches rocheuses. Une météorite aurait pu, en percutant ce toit, laisser ces bords nets. Et cela expliquerait que l'on ne voit aucun détail à l'intérieur ou sur les bords.

A vos spéculations !

(via Techno-Sciences).

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mardi, mai 22, 2007

Pierre-Gilles de Gennes est mort

Via Tom Roud, j'apprends que Pierre-Gilles de Gennes est mort, vendredi dernier. J'ai un immense respect pour cette figure de la recherche française. Il a développé ce qu'on appelle la science de la "matière molle", tous ces états intermédiaires de la nature qui m'intéressent tant. Ce que j'appréciais particulièrement dans sa démarche, c'était l'interdisciplinarité qu'il insufflait partout. Je me souviens de mon enthousiasme juvénile à la lecture d'un magazine scientifique (peut-être Sciences et Vie...) où il était question des points communs qu'il avait trouvé entre le mouvement d'une bactérie dans un milieu riche en nutriments et celui d'un électron excédentaire dans un métal. C'était là son génie : il savait trouver des connections entre des domaines du savoir que tous imaginaient cloisonnés. Il n'était pas surnommé l'Isaac Newton moderne pour rien...

Il a donné ses lettres de noblesses à l'étude de phénomènes considérés avant lui comme un peu anecdotiques, ou trop complexes et mal définis, par les physiciens. Il a ainsi obtenu le prix Nobel de Physique pour l'application de la physique statistique aux cristaux liquides et aux polymères. Les cristaux liquides sont des molécules relativement rigides, des sortes de petits bâtonnets, qui peuvent s'agencer en structures relativement régulières. Les polymères sont de longues, très longues molécules, nous avions eu l'occasion de voir quelques-unes de leurs singulières propriétés. Pierre-Gilles de Gennes a montré que les cristaux liquides subissaient des transitions entre états "ordonnés" et "désordonnés" d'une manière analogue à l'aimantation dans les matériaux magnétiques. Pour ce qui est des polymères, il a apporté ce que l'on peut qualifier de principale avancée théorique dans le domaine depuis les années 60, avec son modèle de reptation. En suggérant que les chaînes polymères peuvent ramper pour se libérer des enchevêtrements et relaxer les contraintes, il a permis de comprendre le comportement mécanique des plastiques fondus, des colles et autres fluides complexes.

Il s'est intéressé à des sujets aussi variés que les bulles de savon, les phénomènes chaotiques ou les surfaces hydrophobes, et a co-signé avec David Quéré (un de ses "disciples", si je puis dire, qui incarne le mieux son esprit touche-à-tout et multidisciplinaire) et Françoise Brochard-Wyart, le livre "Gouttes, bulles, perles et ondes", qui fait référence dans le monde entier. Il a aussi dirigé l'Ecole de Physique et de Chimie Industrielle de Paris, qui est devenue une sorte d'OVNI (j'aurais aimé écrire "modèle") dans le paysage de l'enseignement supérieur français. Liant formation d'ingénieur de haut niveau, recherche fondamentale, et lien avec les entreprises, c'est un des centres de recherche français les plus connus à l'étranger. 90% des élèves ingénieurs qui en sortent continuent vers une thèse. Les labos sont largement financés par des contrats de recherche avec les entreprises, et rivalisent en qualité avec les plus prestigieuses universités américaines. Si ceux qui veulent réformer l'enseignement supérieur et la recherche en France voulaient bien se pencher cinq minutes sur ce que de Gennes a accompli...

Sa mort est une mauvaise nouvelle pour la science : alors qu'il venait juste de tourner ses formidables capacités d'analogie et de synthèse vers les sciences du cerveau, qu'aurait-il pu découvrir et nous faire découvrir ?

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dimanche, mai 20, 2007

On n'a pas finit d'entendre parler de lui

Alain Juppé place le nucléaire au centre de la politique énergétique de la France, et préconise la poursuite du programme EPR.

Ce n'est pas que je ne sois pas d'accord avec lui. Pour des raisons pragmatiques aussi bien qu'écologiques, économiques, et stratégiques, le nucléaire (et sa modernisation) me semble être la moins mauvaise solution à moyen terme.

Mais ce qui me titille, c'est que monsieur "Droit dans ses bottes" fait preuve de sa capacité d'écoute, de dialogue, et de persuasion qu'on lui connaît.

Pour quelqu'un qui va avoir à gérer des situations aussi délicates que des compromis entre écologistes et industriels (et fonctionnaires des deux côtés, ce qui est presque pire), il commence mal.

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Le téléphone portable est bon pour la santé !

Et je le prouve en image (Via Loïque Jemeur, puis Loïc Lemeur). L'espérance de vie est liée à la percée des téléphones dans la population selon une loi logarithmique plutôt bien corrélée. Vous pouvez jouer avec ces statistiques sur cet outil facile d'accès (très google-touch).


Rappelons-nous tout le mal que disaient Mark Twain et Winston Churchill à propos des statistiques. En suivant la flegmatique sagesse britannique, interrogeons-nous. Cette relation entre espérance de vie et proportion d'usagers du téléphone est-elle une relation de cause à effet ? Certainement pas, bien entendu. Il doit y avoir une "variable cachée", qui agit sur ces deux variables à la fois. Il s'agit certainement du niveau de vie ou du revenu par habitant, qui améliore l'espérance de vie tout en augmentant les chances de posséder un téléphone.

La question des variables cachées n'est pas anodine. Outre l'exploitation parfois exagérée de type de corrélation artificielle par les politiciens, le sujet a aussi sont importance en physique quantique. Einstein, par exemple, était un peu dubitatif sur la question de hasard et de probabilité, intrisèque à la physique quantique. Il pensait que cette incertitude ne réflétait que notre connaissance limitée, et qu'il devait exister des "variables cachées", dans une théorie d'ordre supérieur, qui permettrait de faire des prédictions absolues. Ces variables cachées permettraient de comprendre le paradoxe EPR et l'intrication quantique, dont nous avons parlé à propos de l'ordinateur quantique, entre autres.

Cette idée a été mise en musique par John Bell, pour mener aux célèbres inégalités qui portent son nom. L'idée est la suivante : s'il existe une théorie "supérieure" qui permet de prédire les résultats de la physique quantique, alors un certain nombre de relations statistiques doivent être observées, qui diffèrent du hasard pur. La beauté de sa théorie, relativement simple, est de donner un outil pour trancher le débat sur l'existence de ces variables cachées, sans même les connaître !

La mise en place d'un test pratique, qui élimine les biais expérimentaux, n'a pas été simple. C'est l'expérience d'Alain Aspect (et ses raffinements successifs) qui apportera la preuve que les inégalités de Bell ne sont pas respectées. Il s'agit donc d'une preuve expérimentale que Dieu joue bien aux dés !

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vendredi, mai 18, 2007

Un traitement pour le cancer ?

J'étais très dubitatif quand j'ai appris, il y a quelque temps, que des chercheurs ont trouvé un traitement contre le cancer efficace, rapide, fonctionnant sur presque tous les types de cancers, et sans trop d'effets secondaires car ne ciblant que les cellules cancéreuses. Ce début est déjà un peu gros, mais pire, la suite de l'histoire ressemblait à un canular visant à discréditer les multinationales pharmaceutiques. Le traitement en question se base sur une molécule simple, peu coûteuse, qui n'est pas protégée par un brevet, et qui, du coup, n'intéresse pas les entreprises du médicament. Comme il n'y a pas d'argent à ramasser, elles ne sont pas prêtes à investir dans des tests cliniques. Pour finir par une dernière critique, leurs officines de communication ne s'en occupant pas, les journaux paresseux n'en parlent pas.

C'est un peu gros, n'est-ce pas ? J'ai donc cherché sur internet de quoi rabattre le caquet de mon informateur crédule. Je suis d'abord tombé sur plusieurs pages d'étudiants d'universités américaines rapportant l'histoire - ce qui n'est pas une base très solide pour se faire une idée. Puis, à ma grande surprise, j'ai trouvé cet article du New Scientist (plutôt sérieux, a priori) et cette page de l'université d'Alberta invitant à faire un don pour financer les essais cliniques. J'ai ensuite vérifié sur Web of Science que le docteur Michelakis existait, et travaillait en Alberta, sur divers aspects du métabolisme. Il semble donc avéré que la molécule de dichloroacetate (DCA) soigne les cancers !

En lisant un peu en détails les pages de l'université d'Alberta et du New Scientist (je vous conseille de les lire pour plus de détails, car je n'ai pas les connaissances nécessaires pour aller plus loin), je lis que la DCA est utilisée pour traiter les nouveaux-nés souffrant d'un dysfonctionnement de leurs mitochondries. Les mitochondries sont des microorganismes vivant dans nos cellules, en symbiose, nous permettant d'utiliser efficacement l'énergie de nos aliments. Schématiquement, les sucres et l'oxygène sont apportés par le sang aux mitochondries, qui produisent en échange de l'énergie sous forme d'ATP, et du dioxyde de carbone, que nous rejetons. Dans les cellules cancéreuses, ces mitochondries sont désactivées, car les tumeurs ne sont pas alimentées en oxygène. La production d'énergie dans les tumeurs est alors moins efficace, mais d'un autre côté, cela les rend éternelles. La DCA, en réactivant les mitochondries, réactive au passage le processus appelé "apoptose", la mort cellulaire. Et les cellules mutées meurent, la tumeur régresse.

Je lance ici un appel aux biologistes de passage : pouvez-vous m'expliquer quel est le rôle des mitochondries dans l'apoptose ? Il semble central, mais je ne comprends pas pourquoi.

Les tests cliniques devraient être plus courts que pour les médicaments normaux, puisque la molécule a déjà été validée pour d'autres usages. Il reste que les tests d'efficacité et la définition de la posologie (quantité de produit délivré au patient, à quel rythme, et par quel moyen) sont longs et coûteux. Il faut espérer que le gouvernement canadien, les institutions privées (par exemple, les fondations Clinton ou Gates), voire peut-être les donateurs privés, permettront de les financer. Il se posera aussi le problème de la réalisation pratique de ces tests, aucun de ces acteurs n'ayant, a priori, l'expérience ou les ressources médicales pour faire ce qui est d'habitude du ressort des entreprises pharmaceutiques. Il restera ensuite à commercialiser le produit sous sa forme finale, avec peu de bénéfices à en attendre.

Les obstacles semblent donc nombreux, mais il y a de l'espoir ! Je crois que la situation souligne le rôle crucial qu'ont les entreprises pharmaceutiques dans le développement des médicaments quand la chance ne s'en mêle pas autant que dans ce cas. Si elles n'avaient pas les moyens financiers pour soutenir la recherche et les tests des médicaments potentiels, dont une grande partie n'aboutit pas, aucun nouveau traitement ne verrait le jour. Quand certains crient au loup, ils s'attaquent aux seuls acteurs capables de prendre ces risques !

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jeudi, mai 17, 2007

Monoxyde de Dihydrogene : la video qui informe

Il est bon d'avoir une information independante et objective sur les dangers du monoxyde de dihydrogene, dont j'avais deja parle ici.

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mercredi, mai 16, 2007

Joli mois de mai

Vous avez certainement remarqué que l'activité sur ce blog n'était pas maximale (euphémisme) ces derniers temps. Cela s'inscrit dans une tendance générale, le c@fé des sciences est là pour en témoigner. Le mois de mai, c'est le mois des examens, des rapports, des mémoires, des soutenances, etc, etc. Bref, vivement cet été !

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mercredi, mai 09, 2007

Bases scientifiques et financement à long terme

Un article intéressant sur le site web du MIT, à propos d'une conférence de Georges Whitesides (pour ceux qui se demanderaient, je n'y étais pas). Whitesides est un chercheur éminemment reconnu dans un grand nombre de disciplines. Je le connaissais comme un des pères fondateurs (si je puis dire) de la microfluidique, et il est aussi très important en biophysique.

Le sujet de l'article est la recherche autour de problèmes en science des matériaux comme le design de catalyseurs, le transport des électrons, la photosynthèse, les systèmes complexes, ou encore la chimie du dioxyde de carbone. Whitesides dit que l'approche top-down du monde de l'industrie, qui concentre énormément d'argent sur un problème particulier, n'est pas la bonne. A première vue, cela peut sembler être une approche pragmatique et efficace, concentrant les moyens pour résoudre une question. Mais d'après lui, It's like proposing the World Wide Web 50 years ago, before the invention of the transistor : il nous faut d'abord faire progresser les bases de la science pour que des solutions émergent. Il ajoute que tous ces sujets sont reliés à des questions du niveau de première année d'université, toujours mal comprises.

Ce qu'il faudrait, c'est un financement à très long terme (quelques décennies paraissent une éternité à l'échelle du temps industriel), stable, qui n'aurait pas besoin d'être aussi important. Whitesides said that unraveling photosynthesis could take another 50 to 100 years with a relatively small but steady annual influx of funding. Et pan sur le bec de certains enthousiastes. Il parle aussi du problème du coût énergétique des capteurs solaires, dont nous parlions avec Tom Roud en commentaire d'un précédent billet, d'une façon à la fois déprimante et ouvrant des perspectives. An example of a complex system is the calculation of how much energy goes into the manufacture of solar cells and how much you get back. Do you come out ahead or behind? The systems analysis required to answer this question is so complicated, Whitesides predicted it will require new mathematics and new science to solve.

Je vous vois venir, apôtres du CNRS. The problem is that government and industry prefer to opt for short-term solutions, voilà quelque chose que Sauvons la Recherche aurait pu écrire, n'est-ce pas ? Je ne voudrais pas jouer les rabats-joie, mais je ne parierais pas sur la France, où l'idée de développer des applications industrielles est presque un péché scientifique, pour développer ce genre de nouvelles technologies.

Il faudrait, en fait, quelque chose d'intermédiaire...

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mardi, mai 08, 2007

Aphorisme approximatif

There are two kind of approximations. If you can do math on it, it's a scientific theory. If not, it's called a prejudice.

Un ami

Traduction (approximative, bien sûr) : Il existe deux sortes d'approximations. Celles que l'on peut écrire sous forme mathématique sont des théories scientifiques. Les autres sont appellées des préjugés.

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dimanche, mai 06, 2007

Les différents avenirs de l'énergie solaire

Un certain nombre de news récentes montrent que les différentes voies explorées depuis quelques années dans la perspective d'exploiter de façon plus rentable l'énergie solaire sont en train de porter leurs fruits.

Jusqu'à présent, les cellules solaires étaient faites en silicium. Le silicium à l'état amorphe a un rendement assez faible, mais ne coûte pas cher (il n'a pas besoin d'être aussi pur que pour les composants électroniques), tandis que le silicium cristallin a un meilleur rendement mais est plus cher. Cependant, la rentabilité des cellules photovoltaïques à base de silicium est compromise par l'augmentation du cours des matières premières. Ses possibilités de développement sont aussi limitées par la nécessité d'un fort ensoleillement, par sa dégradation rapide, par sa fragilité. Le silicium est un semiconducteur "indirect", ce qui signifie, pour faire simple, que la probabilité de créer un électron à partir d'un photon de lumière est assez faible. Il faut qu'un phonon soit créé pour "aider" le processus, et pour augmenter la probabilité que cela arrive, les couches de silicium doivent être assez épaisses.

La première voie possible pour améliorer la situation se situe du côté des couches minces. En utilisant des matériaux semi-conducteurs plus efficaces (à gap "direct", où le photon crée directement un électron), on peut se passer des couches épaisses requises par le silicium. Du coup, il est possible d'en empiler plusieurs, chacune absorbant un domaine du spectre solaire : le rendement est meilleur, y compris en ensoleillement limité. D'autre part, les couches cent fois plus fines abaisse le coût de revient, même si la matière première est plus coûteuse au kilogramme.

Cette première technologie est intéressante du strict point de vue du rendement, mais reste classique dans son approche économique et la nécessité de construire de grandes centrales ou "fermes" solaires. D'autres technologies, par contre, portent en elles les germes de nouveaux usages, et donc, d'intérêts économiques.

Il est par exemple envisagé de recouvrir les toits en acier de tous les hangars, bâtiments industriels, et autres tôleries, par des nanoparticules de semiconducteurs. Un simple spray serait suffisant, et permettrait de valoriser ces larges surfaces. Le problème est la dégradation rapide des particules : une solution envisageable serait de les recouvrir de plastique transparent, mais ce matériau a la fâcheuse tendance à jaunir, c'est-à-dire à devenir moins transparent, après une longue exposition à la lumière. Et il y a toujours le problème de l'utilisation à grande échelle, en milieu urbain, de nanoparticules...

Une autre branche très prometteuse, et potentiellement très novatrice dans ses applications, est le domaine des semiconducteurs organiques. C'est un domaine de recherche foisonnant, avec déjà un certain nombre d'applications. Par exemple, ces textiles-capteurs solaires, ou ces cellules photovoltaïques sur plastique souple. J'avais aussi eu l'occasion de parler de la perspective d'imiter la nature et sa photosynthèse. Ces technologies pourraient engendrer en cascade de multiples produits : pourquoi ne pas imaginer des sac de randonnée servant de batterie, des bateaux propulsés par des voiles d'un nouveau genre, ou des vêtements bourrés d'électronique auto-alimentés ? Au niveau scientifiques, de multiples voies de recherche sont proposées pour améliorer le rendement encore faible de ces plastiques photovoltaïques. Par exemple, certains polymères s'auto-organisent d'une façon qui multiplie la surface de contact entre les deux électrodes et qui réduit la distance à parcourir pour les électrons, ce qui compense la faible conductivité des polymères. Une autre idée serait d'empiler les couches de semiconducteurs en série, pour augmenter l'intensité produite et le rendement. Cette technique est extrêmement coûteuse avec les semiconducteurs classiques, mais pas avec les plastiques.

Bref, la créativité dans le domaine de l'énergie fait espérer que des solutions novatrices deviennent économiquement plus intéressante que les hydrocarbures. Cependant, il restera toujours le problème du transport et du stockage de l'énergie, très difficile avec l'électricité telle quelle, mais très facile sous la forme de liquide (pétrole) ou gaz (gaz naturel). C'est peut-être là que l'hydrogène aurait un rôle à jouer, en étant synthétisée dans les déserts du Sahara, du Nouveau-Mexique ou de Gobi, et en étant consommée dans les voitures à New York, Londres ou Pékin...

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jeudi, mai 03, 2007

General Electric s'engage pour l'environnement

On le sait, l'avenir de la planète passe par une utilisation plus rationelle de l'énergie, et le développement de nouvelles technologies. En particulier, les technologies hybrides comme celles développées par General Electric sont des progrès encourageant.




L'article complet, bien sûr, sur The Onion.

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