Notes d'épistémologie

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Objet de ce blog

Mémos et réflexions épistémologiques en annexe du site de l'agronome philosophe.

Mémo 8. Chaos, complexité, émergence

EpistémologiePosted by opdecamp 19 Aug, 2013 19:46:55

A partir de quelques éléments de littérature sur la dynamique des systèmes et leurs propriétés de complexité, d'émergence et de dynamique parfois chaotique (1 à 5), les quelques notions suivantes peuvent être énoncées pour poursuivre une analyse épistémologique dans la thématique du scepticisme.

Un système se décrit à la fois comme une structure par l'agencement de ses éléments, corps ou parties et comme un fonctionnement par les échanges et flux de matière, d'énergie et d'information qui se produisent en son sein ou avec son environnement.

Un système est généralement dynamique, c'est-à-dire que ses états varient avec le temps. Pour les processus et phénomènes qui l'animent, BRICMONT (2) considère que s'il peut exister une fonction mathématique F(xt,, yt, etc.) [ou plutôt d'une série d'équations différentielles par rapport au temps de ses variables] qui décrive leur évolution quantitative, cela suffit à en proclamer le caractère déterministe, sachant que cette fonction peut être connue ou non. Pour BRICMONT, tout système du plus simple au plus complexe est théoriquement mathématisable par une fonction F [ou la série d'équations différentielles correspondantes]. On pourrait cependant discuter et proposer que tant que la fonction F resterait inconnue ou méconnue, le système serait indéterminé et qu'il évoluerait donc de manière plus ou moins aléatoire. Du point de vue scientifique, l'inconnu et le méconnu relèvent à mon sens totalement ou partiellement du hasard!

Le chaos est l'un des comportements (pas tous) spécifique aux systèmes non-linéaires. Les variables dynamiques descriptives d'un tel système (par exemple la position, la vitesse, l'accélération, la pression, etc.) apparaissent dans les équations, ne fût-ce que pour une dérivée première ou seconde, sous une forme non-linéaire. La clé pour comprendre le chaos tient, selon HILBORN (4), dans la réconciliation entre le déterminisme et l'aléatoire par cette notion de non-linéarité. Le terme chaos et l'adjectif chaotique sont utilisés pour désigner un comportement évolutif dans le temps de type apériodique (qui ne se répète jamais) et d'apparence aléatoire ou "bruité". Un infime changement de valeur d'un paramètre dans un système non-linéaire entraînera des changements "dramatiques" à la fois dans son comportement qualitatif et quantitatif. Pour une valeur d'un paramètre, le comportement peut être périodique alors qu'il devient brutalement et totalement apériodique pour une valeur légèrement différente. Pratiquement tous les systèmes sont non-linéaires au moins dans une certaine mesure. Le comportement non-linéaire est bien plus commun que celui beaucoup plus idéal de la linéarité et qui a constitué le cœur de la Physique ces 300 dernières années! Aussi, une imprécision infime sur les mesures et observations dans des systèmes non-linéaires (mais déterministes) peut-elle entraîner une faillite totale de leurs prévisions scientifiques dans un terme plus ou moins court.

Un système complexe est celui qui contient un grand nombre d'éléments et où se produisent des effets non linéaires par émergence de nouvelles propriétés (transitions) par rapport à celles à celles des éléments ou parties isolées. Les propriétés du tout n'égalent ni ne s'identifient à la somme des propriétés spécifiques des éléments ou parties. Ainsi, par exemple des cellules comme les milliards de neurones, qui n’ont individuellement aucune propriété cognitive, peuvent s’interconnecter en réseaux dans le système "cerveau" et faire émerger des propriétés de connaissance et de compréhension.

Mais un système simple peut aussi être complexe. Ainsi, un corps chimique contenu dans un espace limité est-il un système dont les éléments sont les molécules au niveau microscopique et qui possède des propriétés émergentes au niveau macroscopique. Dans certaines conditions, un tel système simple peut s'auto-organiser de manière complexe comme dans le cas des cellules de Bénard par émergence de structures dissipatives. ATLAN (6): "C’est une certaine dose de hasard, des perturbations aléatoires – en théorie de l’information, on appelle cela du bruit, en thermodynamique, des fluctuations –, qui introduisent dans ce phénomène d’émergence une nouveauté, imprédictible".

Un système complexe dispose en plus d'une capacité d'adaptation voire d'évolution dans le cas de systèmes biologiques.

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(1) Daniel DURAND. La systémique. PUF, 1979. Collection "Que sais-je".
(2) Jean BRICMONT. Déterminisme, chaos et mécanique quantique. Matière première, 2: 243-266: Le déterminisme entre sciences et philosophie. Pascal Charbonnat et François Pépin (dir). Ed. Matériologiques (materiologiques.com), 2012.
(3) Jean-Paul BAQUIAST. Comprendre. Nouvelles sciences, nouveaux citoyens. Creative Commons Attribution License, 2005.
(4) Robert C. HILBORN.. Chaos and non linear dynamics. An introduction for scientists and engineers. Oxford university press, 2006.
(5) Eugène ANGELIER. Les sciences de la complexité et le vivant. Tec & Doc Lavoisier, 2008.
(6) Henri ATLAN. La science crée les problèmes, mais ne fournit pas les solutions. Philosophie magazine, n°50, 2011.

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