L’art du classement (1)

Classer, trier, ranger, ordonner… dans presque tous les domaines, on pourrait arguer que la science commence par ranger le monde.  Et en effet, avant d’élaborer des modèles, d’échafauder des théories, de bâtir des dispositifs expérimentaux, il est  souvent très utile de commencer par classer ce qu’on voit.

Dans plusieurs cas, c’est l’analyse attentive du rangement ainsi obtenu qui a  permis de faire le premier pas vers une explication. Mieux, aujourd’hui en physique des particules ce sont même les propriétés que l’on souhaiterait voir apparaître dans les classements qui permettent de prédire quoi chercher, et où !

Le ciel

Le rangement est une vieille obsession. Si on regarde le ciel d’un oeil neuf, toutes les étoiles sont éparpillées, et on n’observe pas les mêmes suivant le lieu, la date ou l’heure. La première tentative de classification consiste donc à regrouper les plus brillantes en constellations, ce qui permet au moins de définir des zones où repérer les moins visibles. Et ce système de découpage de la voûte céleste a persisté depuis les Chaldéens jusqu’à aujourd’hui puisqu’il est toujours utilisé par l’Union Astronomique Internationale.

Une fois repérées, comment classer les étoiles ? Dès le IIème siècle avant J.-C., Hipparque de Nicée répertorie la position et la magnitude (de 1 pour les étoiles les plus brillantes à 6 pour celles à peine visibles à l’oeil nu) de plusieurs centaines d’étoiles.  Au XVIIème siècle, le danois Tycho Brahé améliore la précision et publie un catalogue très précis de 1004 étoiles… En 1997, l’Agence Spatiale Européenne publie les catalogues Hipparcos et Tycho, qui répertorient pour le premier les 118 218 étoiles les plus proches de la Terre, et pour le second les 2,5 millions d’étoiles les plus brillantes.

Et bien sûr il n’y a pas que les étoiles dans le ciel ! Donc on répertorie tout ce qu’on peut, depuis le catalogue de Messier pour tous les objets encore flous au XVIIIème siècle (nébuleuses, galaxies et amas d’étoiles), jusqu’aux catalogues actuels de galaxies (plusieurs centaines de milliers), d’objets trans-neptuniens (plus de mille), d’exoplanètes (près de 2 000) ou d’astéroïdes menaçant la Terre (quelque 13 000), etc.


Les briques de la matière

Redescendons sur Terre: comment cataloguer les matériaux les plus élémentaires ? Les Grecs avec Empédocle voient toute la matière composée de seulement 4 éléments (air, eau, terre, feu). Les alchimistes s’adaptent aux progrès de la métallurgie, qui ont fait apparaître 7 métaux fondamentaux: or, argent, cuivre, fer, étain, plomb et mercure.  Mais inexorablement, de la Renaissance au XIXème siècle, de nouveaux matériaux apparaissent régulièrement comme étant eux aussi élémentaires. Les classer devient un véritable casse-tête. A la fin du XVIIIème siècle, Antoine Lavoisier clarifie la situation en redéfinissant correctement ce que doit être un élément chimique. Mais azote, carbone, oxygène, antimoine, silicium… les découvertes d’éléments se multiplient comme des petits pains: fini le bon vieux temps des 4 ou 7 briques. Comment classer tout ce bazar? C’est au milieu du XIXème siècle que le russe Dmitri Mendeleïev accomplit un pas de géant: non seulement il propose une manière de ranger les éléments connus dans un tableau, mais il prédit ensuite les propriétés des éléments encore à découvrir rien qu’en regardant leur (future) place dans le tableau !

Ce n’est que de longues décennies plus tard que l’avènement de la mécanique quantique permettra enfin de comprendre la forme de ce tableau. Résultat: on compte aujourd’hui 114 éléments observés (et 4 en cours de validation), tous bien rangés dans la véritable oeuvre d’art que constitue la classification périodique. La mayonnaise, la chlorophylle, le granite, l’intérieur du Soleil… tout, absolument tout, peut se décomposer comme un assemblage de ces114 [1] briques élémentaires de la matière.


À suivre…

Animaux, particules, minéraux… tout se classe !


Aller plus loin

  • La liste officielle des constellations définies par l’UAI (Union Astronomique Internationale).
  • Une introduction accessible aux grands principes de la table de Mendeleïev: la Classification périodique des éléments: la merveille fondamentale de l’Univers, de Paul Depovere (De Boeck).

[1] En fait en seulement 94 d’entre eux; les autres n’ayant jamais été observés dans la «nature» mais uniquement obtenus en laboratoire.

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