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Rubrique Fantaisie

Théologie et atmosphère

Bruno Voituriez - Février 2017

TRaité météorologie. AristoteAu regard de l’évolution de la pensée scientifique, météorologie et climat sont à l’origine antinomiques : la météorologie représentait l’exemple type de ce monde sublunaire d’Aristote, c'est à dire le monde terrestre, changeant et constamment soumis à la corruption, à l'évolution et à l'altération, à l’inverse du Cosmos, monde parfait des astres, immuable et soumis à des lois totalement différentes des lois terrestres.
Aristote écrivit les Météorologiques vers 334 avant Jésus- Christ. Il ne s’agit pas alors des seuls phénomènes atmosphériques qui font le temps mais de tous les phénomènes et accidents observables dans ce monde sublunaire imparfait et qui résultent de l’interaction des quatre éléments feu, air, eau et terre qui au lieu de rester sagement sur leur sphère propre se sont mélangés et ont créé des phénomènes multiples en essayant de retrouver leur sphère originelle. Les fleuves ramènent l’eau à sa sphère aquatique, les météorites sont des manifestations du feu piégé sur terre, qui retourne vers sa sphère qui est au-dessus de celle de l'air. Le feu est ainsi obligé de la traverser et crée alors ces flammes dans le ciel que nous identifions aujourd'hui à des météorites. Ainsi en est-il aussi de la pluie, qui ramène l’eau qui n’est pas à sa place dans l’atmosphère, à l’océan. Cosomo. AristoteAinsi en est–il aussi du vent, des tremblements de terre des volcans etc. Face à cette pagaille, la notion de climat apparaît alors comme une sorte de mise en ordre. À l’origine κλιμα en grec signifie simplement inclinaison, pente. Le mot sera ensuite associé à l’inclinaison de l’axe de rotation de la terre et à ses conséquences sur ce que l’on appellera les climats de la Terre que l’on pouvait plus ou moins définir en fonction de la latitude. Le climat, ainsi lié à un phénomène astronomique, mettait un peu d’ordre dans le désordre météorologique d’Aristote. Cette «opposition» dura jusqu’à ce que la météorologie au sens restreint de la «sphère» atmosphérique devienne véritablement une science physique entraînant la climatologie et la sortant de la stabilité de son cocon au sein de la géographie purement descriptive et donc fixiste. Il faudra attendre les 19-20 èmes siècles pour que l’on passe de la science de la loi déterministe au sens newtonien du terme dont le modèle depuis l’antiquité est l’astronomie à celle de la turbulence et des régimes chaotiques caractéristiques des phénomènes météorologiques sublunaires. Ce fut une révolution scientifique analogue à ce que fut l’évolution selon Darwin par rapport aux théories créationnistes dont même Cuvier qui avait pourtant l’évolution sous les yeux ne put se défaire.

La Science de l’ordre.

Avec l’empire romain la science grecque s’étiola et après Ptolémée la science occidentale entra dans une longue période de léthargie durant laquelle la météorologie tint tout à la fois de l’astrologie, de la mythologie et de la superstition populaire. Aristote réapparut grâce aux Arabes dont malheureusement la renaissance, selon l’expression de Régis Debray , précéda le Moyen-âge. Averroès en fut la figure emblématique qui voulait concilier l’Islam et Aristote. On pourrait dire que l’Europe occidentale qui travaillait dans le bon ordre (le moyen âge avant la renaissance) récupéra Aristote que les Arabes étaient sur le point d’oublier du fait du fondamentalisme religieux des Almohades qui avaient pris le pouvoir. Thomas d’Aquin au moyen âge récupère Aristote, qu’à l’image d’Averroès avec l’Islam, il tente de concilier avec le christianisme dans sa «Somme Théologique». Non sans quelques difficultés parce que la volonté de Dieu créateur et maître de l’univers était devenue pendant ce temps un partenaire incontournable. Averroès en avait fait les frais avec les Almohades qui le désavouèrent, en firent un hérétique et l’exilèrent si bien que dans le monde arabe Averroès et donc Aristote et la science restèrent sans postérité. Jusqu’à la renaissance «Nadha» au début du 19 ème initiée par Mehmet Al i facilitée par l’affaiblissement de l’Empire Ottoman et influencée par les «lumières» et le passage des français en Egypte avec Bonaparte de 1798 à 1801. Retour de choses : c’est l’occident qui renvoie à l’Islam Averroès et donc Aristote.

Pour Thomas d’Aquin comme pour Aristote, il y a dans la nature une réalité rationnelle véritable et pas seulement comme le soutenait Platon une apparence ou une illusion qui ne serait que l’«ombre» portée du monde des Idées seules véritables et éternelles. Thomas d’Aquin précise que la rationalité de ce monde est voulue par Dieu pour permettre à l’homme de connaître la vérité. Il y ajoute une rationalité : celle de la révélation qui est au-dessus de toutes les sciences puisqu’elle vient de Dieu qui ne peut se tromper ni nous tromper et qui peut donc faire aussi l’objet d’une analyse rationnelle. Il n’y a donc pas d’opposition entre ces deux source de connaissances. Comme Averroès avec l’ Islam Thomas d’Aquin eut maille à partir avec les autorités religieuses et notamment l’evêque de Paris Tempier qui en 1277, sous l’influence de l’ Université de Paris vouée au néo-platonisme de Saint Augustin condamna nombre de ses propositions concernant l’aristotélisme sous prétexte d’Averroisme. Ce fut sans conséquence puisque Thomas d’Aquin fut réhabilité et même canonisé en 1323 et que de sa pensée naquit la «scolastique» réconciliation entre Aristote et la foi Chrétienne qui servit de cadre à la pensée occidentale jusqu’à la réforme au 16 ème siècle et qui se maintient dans l’ Église au 21jème siècle comme en témoigne la conception du rationalisme chère à Benoitj16 que l’on peut citer :

«Avec une sagesse clairvoyante, saint Thomas d'Aquin réussit à instaurer une confrontation fructueuse avec la pensée arabe et juive de son temps, au point d'être considéré comme un maître toujours actuel de dialogue avec d'autres cultures et religions. [...] Il sut présenter cette admirable synthèse chrétienne entre raison et foi qui, pour la civilisation occidentale représente un patrimoine précieux.»

«Toutefois, nous ne pouvons pas nous cacher qu'un glissement a eu lieu, d'une pensée en grande partie spéculative à une pensée le plus souvent expérimentale. La recherche s'est en particulier tournée vers l'observation de la nature, dans la tentative d'en découvrir les secrets. ……. [La conquête scientifique et technologique] a marginalisé la raison qui recherchait la vérité ultime des choses pour laisser place à une raison qui se contentait de découvrir la vérité contingente des lois de la nature.*»

Ce qui avait permis l’épanouissement de la scolastique basée sur la réconciliation du monde réel d’Aristote avec celui transcendantal de la révélation était la communauté de la méthode à savoir, la pensée purement spéculative et son outil commun le syllogisme et ses travers conduisant souvent au sophisme comme celui de la flèche de Zénon qui n’atteint jamais son but. Cette science «hors sol» ou plutôt, cette philosophie ne posait pas de problèmes puisqu’elle n’était confrontée à aucune réalité. La science n’est devenue vraiment science que lorsqu’elle devint mathématique et expérimentale et donc «contingente» selon Benoît 16. Elle formula alors ses propres lois et ce fut le divorce avec la vision transcendantale du monde catholique…

Divorce formulé par Galilée en s’adressant aux religieux : «Contentez-vous de nous dire comment on va au ciel, et laissez-nous le soin de dire comment va le ciel». Cette contestation de l’autorité religieuse ne pouvait évidemment valoir que des ennuis à Galilée… Cette question de Galilée assignait à la science de répondre à la question «comment ?» sans se soucier des causes et de répondre à la question «pourquoi ?». Question essentielle pour Aristote qui s’interrogeait même sur les «causes finales». «Tout art et toute investigation, et pareillement toute action et tout choix, tendent vers quelque fin.» écrit-il dans l’éthique à Nicomaque.

Divorce manifesté aussi à la même époque par la création d’Académies scientifiques en dehors de la tutelle de l’Église. La première fut l’«Academia dei Lincei» (Académie des Lynx) fondée en 1603 à Rome par le prince Federico Cesi. Galilée en fut membre et le Saint Office s’opposa à de nombreux projets de cette académie bien avant qu’il ne condamne le système de Copernic en 1616. Elle disparut à la mort de son fondateur en 1630.

Premier baromètreC’est aussi l’époque où se développent des instruments de mesure suffisamment performants pour l’étude expérimentale de l’atmosphère : thermomètres, baromètres, hygromètres, pluviomètres, anémomètres. Au point que sous l’impulsion du Grand Duc de Toscane Ferdinand II soutenu par l’Academia del Cimento qu’il a créée en 1657 se met en place le premier véritable réseau météorologique international constitué de 11 observatoires (sept en Italie et 4 en Europej: Paris, Osnabruck, Varsovie, Innsbrück). Chaque observatoire était équipé d’un thermomètre, d’un baromètre, et d’un hygromètre. L’expérience dura dix ans jusqu’ à ce que l’Eglise Catholique en 1667 obtienne la suppression de l’Académia del Cimento….

Mais ce divorce entre l’Eglise et la science ne débouche pas sur la négation par cette dernière de Dieu qui reste le créateur et le seul qui puisse répondre à la question «Pourquoi ?». Descartes dans son «Discours sur la méthode» pense avoir démontré l’existence de Dieu. Newton, lui met Dieu à toutes les sauces : dans l’alchimie, les philosophies antiques, les raisonnements occultes… et la gravitation. Il croit profondément en un Dieu créateur du monde et garant de l’ordre qu’il a voulu dans la Nature. Sa loi de la gravitation lui posera de ce point de vue quelques problèmes. On peut dire que cette loi de la gravitation universelle est la première loi scientifique issue de la mathématisation du monde amorcée par Descartes et sa géométrie analytique qui permettra via Newton et Leibniz et le développement du calcul infinitésimal, différentiel et intégral de mettre les phénomènes physiques en équation. C’est le triomphe du déterminisme scientifique. Oui mais Newton avait du mal lui-même à interpréter sa loi de la gravitation universelle et à comprendre ce que signifiait la constante de cette loi. Comme Descartes il ne pouvait admettre la transmission instantanée dans le vide d’une force entre deux corps distants. Descartes résolvait le problème en remplissant le vide interplanétaire de « tourbillons » d’ éther qui entrainaient les astres. Newton à juste titre n’admettait pas une telle explication qui ne reposait sur aucune observation. Mais il n’avait pas de son côté d’explication pour cette force mystérieuse et sa constante et s’interrogeait sur la stabilité du système planétaire. Il avait tendance à penser et il l’écrivit que que c'était Dieu lui-même qui maintenait l'univers stable contre la force de gravitation et maintenait les planètes sur leurs trajectoires. Saint- Simon père du Saint-Simonisme et grand admirateur de Newton considérera que Dieu est remplacé par la gravitation universelle. Brocardé par Leibniz, Newton renonça finalement à se prononcer dans sa deuxième édition de 1713 des Principia traduite en Français en 1756 par la Marquise du Châtelet . C’est le fameux «hypothèses non fingo» :

«Je n’ai pu encore parvenir à déduire des phénomènes la raison de ces propriétés de la gravité, et je n’imagine point d’hypothèses. Car tout ce qui ne se déduit point des phénomènes est une hypothèse: & les hypothèses, soit métaphysiques, soit physiques, soit mécaniques, soit celles des qualités occultes, ne doivent pas être reçues dans la philosophie expérimentale. » Formulation prudente et pleine d’humilité qu’outrepassa Laplace. Newton pense que l’ordre dans la Nature est voulu par Dieu Créateur. Leibniz est du même avis. Le monde jaillit des calculs de Dieu écrit-il et il ajoute qu’il choisit de créer le moins imparfait de tous les mondes imparfaits ; le monde le mieux adapté aux fins suprêmes. Autrement dit « le meilleur des mondes possibles» dont se moquera Voltaire à travers Pangloss dans Candide.

Enfin Laplace vint et le déterminisme atteignit son apogée grâce à l’analyse mathématique qu’il porta à son paroxysme et qui ne laissait aucune place à l’indétermination. Républicain il se rapprocha de Bonaparte dont il fut Ministre de l’ Intérieur sous le Consulat et Napoléon le fit Comte d’empire en 1808 ce qui ne l’empêcha pas de rallier Louis XVIII qui le fit Pair de France à la chute de Napoléon, puis Marquis en 1817. Dans son «Essai philosophique les probabilités» publié en 1814 il écrit :

«Nous devons donc envisager l’état présent de l’univers comme l’effet de son état antérieur et comme la cause de celui qui va suivre. Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée, et la situation respective des êtres qui la composent, si d’ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l’Analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux du plus léger atome : rien ne serait incertain pour elle et l’avenir, comme le passé serait présent à ses yeux

Et à Bonaparte qui s’étonnait que dans sa «Mécanique céleste», contrairement à Newton, il ne fît aucune allusion à Dieu, il aurait répondu : «Je n’ai pas besoin de cette hypothèse». Non qu’il ne crût pas en Dieu mais avec l’hypothèse que le système solaire est constitué d’un ensemble de corps rigides qui se meuvent dans le vide, il montra que le système solaire était stable. D’où l’inutilité de faire appel à Dieu comme le fit Newton qui avait quelques difficultés avec l’idée de transmission de la gravité dans le vide.

Vers les sciences du désordre

Pendant tout ce temps, les sciences des éléments sublunaires et singulièrement celles de l’ atmosphère et de l’océan ne progressèrent guère. Passe encore pour l’océan qui ne concernait que les marins qui se contentaient, pour optimiser leur navigation, de connaître les courants de surface. Mais pour l’atmosphère, il n’en va pas de même pour toutes les activités de l’homme sur le plancher des vaches qui sont plus ou moins dépendantes des fantaisies météorologiques, donc de l’atmosphère. La météorologie était alors purement expérimentale et il fallait des observations. Après l’expérience sans lendemain du duc de Toscane, d’autres tentatives eurent lieu sous l’impulsion des Sociétés de Médecine et d’ Agriculture. La première société météorologique fut créée par l’Électeur du Palatinat en 1780 à Mannheim. Cette société publia des éphémérides. Toute l’Europe, sauf évidemment l’Angleterre, participa à ce réseau d’observations météorologiques. La Société Royale de Médecine, créée en France en 1778, crée un réseau pour étudier les relations entre maladies et variations météorologiques. Lavoisier s’y intéresse de près. Il pense que l’on peut faire des prévisions à 48 heures et suggère l’instauration d’un réseau mondial pour une publication quotidienne d’un bulletin météorologique. Utopie car il n’existait pas alors de moyen de transmission suffisamment rapide des données. Toutes ces initiatives ne résistèrent pas aux désordres issus de la Révolution française qui balayèrent tous les réseaux d’observation météorologiques en coupant la tête de Lavoisier au passage. À cette époque la météorologie n’est qu’une discipline mineure et Laplace avec son arrogance habituelle ne la considère même pas comme une science faute d’avoir la rigueur de l’ Astronomie et des mathématiques. Aristote et son opposition entre la perfection des sphères célestes et le monde sublunaire est toujours là implicitement… Lamarck reprend néanmoins le flambeau en 1799 en publiant jusqu’en 1810 un annuaire météorologique dans l’indifférence générale et même au mépris des vrais «savants» qui poussèrent Napoléon à demander à Lamarck de mettre un terme en parlant de «votre absurde météorologie» à «cet annuaire qui déshonore vos vieux jours».

Pour Auguste Comte si la science met de l’ordre dans l’Univers, il va de soi qu’elle doit montrer l’exemple et être elle-même ordonnée. D’où sa classification des sciences qui structure son Cours de philosophie positive entre 1830 et 1842 du plus simple (mathématiques) au plus complexe (sociologie). La météorologie, image même du désordre absolu en fut naturellement exclue.

La météorologie allait s’en remettre car les besoins se faisaient sentir. En agriculture les paysans ne pouvaient se contenter des processions des Rogations à travers la campagne au moment de l’Ascension pour obtenir de Dieu un climat favorable à leurs récoltes. Les académies de Médecine en avaient besoin pour cerner l’émergence de maladies et l’évolution des épidémies. Les marins pour naviguer. Et même les militaires : Napoléon eut sans doute été moins condescendant vis-à-vis de Lamarck s’il avait su ce qui l’attendait dans la campagne de Russie en 1812 ! Guerre de Crimée. Naufrage du navire Henri IV.Et aussi bien sûr avec le Napoléon suivant la guerre de Crimée et la tempête du 14 novembre 1854 qui coula le Navire Henri IV et qui inspira à L’astronome Le Verrier récemment nommé directeur de l’observatoire de Paris : «En apprenant à Vienne que la tempête avait sévi à telle heure sur les côtes de France, à telle heure à Paris, à telle heure à Munich, et toujours en augmentant d'intensité, ne pouvait-on prévoir qu'elle allait atteindre la mer Noire ?». Qu’un astronome s’intéressât à ce point à la météorologie marquait un changement de paradigme. En France, après la création de l’institut météorologique de Prusse en 1847, sous l’impulsion de Humboldt et de la Société Royale Météorologique à Londres en 1852, a été créée en 1854 la «Société Météorologique de France». La circulaire annonçant la création de cette société présente la météorologie comme la troisième grande branche de la physique terrestre avec la géographie et la géologie. La météorologie est devenue une science... L’océanographie devra encore attendre… La météorologie qui a besoin d’un réseau d’observations synoptiques ne peut exister que si elle s’organise internationalement. Une première rencontre eut lieu à Bruxelles en 1853 à l’initiative de l’ Ingénieur hydrographe américain Maury et présidée par Quételet. Elle sera à l’origine de l’organisation des observations météorologiques à bord des navires. Le premier Congrès International de Météorologie se tient à Vienne en 1873. Alors que l’Observatoire de Paris qui publie le Bulletin météorologique international de l’Observatoire est à l’origine de ce congrès, la France n’y participe pas compte tenu de la zizanie qui s’est installée en France grâce l’intolérance et l’autoritarisme de Le Verrier entre la Société Météorologique de France, l’Observatoire et le Bureau des Longitudes. C’est de ce congrès que naîtra l’Organisation Météorologique Internationale qui cédera sa place en... à l’OMM (Organisation Météorologique Mondiale) créée en 1950.

La météorologie est devenue une science mais elle reste une science inexacte «sans loi» au sens où Newton l’entendait. D’abord parce que les équations d’Euler censées régir la dynamique des fluides concernent des fluides parfaits (c'est-à-dire sans viscosité) et incompressibles, ce que n’est évidemment pas le cas de l’atmosphère. Ensuite parce que les équations dites de Naviers-Stokes dérivées en 1845 de celles d’Euler en ajoutant la viscosité pour prendre en compte les frottements à l’intérieur des fluides n’ont pas été résolues. Les équations de Navier-Stokes sont d’ailleurs l’un des sept Problèmes du Millénaire à résoudre, proposés en 2000 par la fondation «The Clay Mathematics Institute of Cambridge». Enfin parce que l’atmosphère est un fluide turbulent, ce qui veut dire que la viscosité qui apparaît dans les équations de Navier-Stokes comme une constante dans les fluides visqueux ne l’est plus du tout pour les fluides turbulents. On parle alors de coefficient de turbulence qui, cependant, apparaît comme une constante dans les équations alors qu’elle dépend de x,y, z et t, sans que l’on puisse établir une relation entre ces variables permettant de la définir. Il faut alors comme l’on dit «paramétriser» cette pseudo-constante et résoudre les équations de manière approximative grâce à des modèles construits sur des procédés purement numériques et statistiques. Adieu donc au déterminisme illimité de Laplace et bonjour l’incertitude…

Incertitude qui grignotera même l’astronomie et la stabilité du système solaire. Comme l’avait fait Laplace, Poincaré réduit le problème de ce système solaire à trois corps représentatifs Soleil, Terre, Lune pour étudier le mouvement de trois corps en interaction gravitationnelle. Laplace avait cru démontrer cette stabilité. Poincaré remet cette stabilité en cause et jette les bases de la théorie du chaos déterministe à savoir la sensibilité aux conditions initiales : pour un système chaotique, une très petite incertitude sur la connaissance de l'état initial va se trouver rapidement amplifiée et la prévision du système limitée. Chaos déterministe, véritable oxymore, tant l’idée de chaos est associée au hasard. La réalité de ce chaos induit par la sensibilité aux conditions initiales sera démontrée par Lorenz en 1961 au hasard d’une tasse de café. C’est ce que lui-même appela en 1972 l’«effet papillon» : «Prédictibilité : le battement d'ailes d'un papillon au Brésil peut-il provoquer une tornade au Texas ?». On était alors au début des ordinateurs et Lorenz s’essayait à prévoir le temps à partir d’un certain nombre de paramètres à l’aide d’algorithmes et de modèles qu’il avait développés. Les paramètres étaient déterminés au millionième près (six chiffres après la virgule). Pour vérification, il faisait tourner son modèle deux fois avec les mêmes paramètres. Un jour dit-on, il eut envie d’une tasse de café entre les deux opérations, mais pour ne pas perdre de temps il ne rentra cette fois que trois décimales (précision du millième) dans la deuxième. Stupéfaction les résultats obtenus étaient très différents de ceux de la première simulation. Il recommença l’expérience avec des valeurs au dix millièmes et au cent millièmes près, avec toujours des résultats donc des prévisions très éloignées de celles obtenues au millionième. Une telle sensibilité aux conditions initiales s’apparente plus au hasard qu’au déterminisme. Si l’on ajoute à cela la relativité générale, vision géométrique du monde qui déboulonne la «Loi de la gravitation» et sa constante, la mécanique quantique avec le principe d’incertitude d’Heisenberg et la dualité onde-particule, on ne peut que conclure que l’Univers est un monde sans foi ni loi dont le hasard est le maître. Exit donc la gravitation comme image de Dieu selon Newton. Einstein, qui n’aimait guère la mécanique quantique et son incertitude fondamentale, disait que «Dieu ne jouait pas aux dés». Il ajouta donc pour être logique «Le hasard c’est Dieu qui se promène incognito» (à moins que ce ne soit le diable comme le suggèrent les manichéens) . Force est alors d’admettre que contrairement au Dieu de Leibniz qui a choisi le moins imparfait des mondes possibles, Dieu n’a rien choisi du tout et s’en est remis au hasard auquel il s’identifie. Il est donc vraisemblable, les ressources du hasard étant inépuisables, qu’il existe une infinité d’univers. De la même manière, la Terre et son climat ont-ils encore à terme de quoi surprendre l’Homme dont l’évolution est toute aussi incertaine… Faut-il alors suivre Saint Augustin inspirateur de Benoît XVI qui écrivit : «La maladie de la curiosité nous pousse à essayer de découvrir les secrets de la nature, ces secrets qui dépassent notre entendement, qui ne peuvent nous servir à rien et que l’homme ne devrait pas aspirer à connaître» ? Ou bien au contraire, profitant de notre ignorance, préférer la quête obstinée de la connaissance que la croyance justement entrave. ?