Les 4 causes d'Aristote en sciences de la vie

Qu'est-ce qu'une cause ?


Un exemple simpliste de recherche de causes
Pourquoi un élève a-t-il eu une mauvaise note en SVT ?

La cause c'est "ce qui est à l'origine de quelque chose"; "ce qui fait qu'une autre chose est"; "ce qui justifie l'existence d'autre chose"; "ce pourquoi une autre chose est"....

C'est sur la causalité en science que repose toute démonstration expérimentale, toute preuve scientifique.


Comme tout propos de philosophe - et chez Aristote, qui était tout sauf un dictateur de la pensée, plus que tout autre - ceci est non une définition mais un appel à réfléchir. A mon avis ces 4 causes n'ont jamais été dépassées et sont toujours actuelles. L'exemple ci-dessous est vaguement inspiré de René Thom (1987f10 p 3).

1- parce que son stylo plume est tombé en panne; parce qu'il est arrivé en retard;
2 - parce que sa copie ne comporte que très peu de questions correctement traitées; parce que l'enseignant était fatigué et s'est trompé dans sa correction
3 - parce que l'élève n'a pas assez travaillé; parce qu'il n'avait pas compris; parce qu'il se désintéresse de la matière; parce qu'il pense à autre chose pendant les cours...
4 - parce qu'il souhaite devenir poète et que les SVT ne lui paraissent pas fondamentales (ce en quoi il fait preuve d'étroitesse d'esprit, fort suspecte chez un futur poète...)

On peut classer toutes ces causes en 4 groupes. Plus on s'éloigne du fait dont on recherche la causalité, plus on progresse dans la profondeur de l'explication mais moins les liens peuvent paraître clairs. On pourrait peut-être relier le premier type d'explications à une causalité matérielle; le second à une causalité formelle; le troisième à une causalité efficiente et le quatrième à une causalité finale.

Plan

Annexes:
* une illustration issue du cours de 1èreS sur les fonctions locales et les fonctions globales des enzymes
* à propos du dessein intelligent

1 - Il y a quatre causes qui structurent le mouvement de l'Univers




les 4 causes
découvreur

cette cause répond à une question


matérielle
Milésiens

D'où provient une chose et de quoi est-elle faite?



formelle
Éléates et Pythagore

Quelle est sa forme ou le modèle qu'elle imite?


Aristote ne revendique que la 4ème comme sa propre découverte.

efficiente
Anaxagore

Quel est le principe ou le mouvement qui lui a donné naissance?



finale
Aristote

Dans quel but a-t-elle été faite?

2 - Deux exemples pour comprendre ... et un peu de vocabulaire thomien expliqué

* dans cette exemple je choisis, comme souvent, le niveau cellulaire comme le niveau hiérarchique premier du vivant. C'est un choix.


un exemple en sciences de la vie*
J'ai les yeux bleus... pourquoi ?

formulations de René Thom
(1983f7.pdf p 9 et 1983f12.pdf )
voir sous le tableau une définition des mots signalés par des astérisques

un exemple en sciences physiques
Une pierre lancée en l'air retombe... pourquoi?

cause matérielle

D'où provient une chose et de quoi est-elle faite?

parce que s'accumule, dans le cytoplasme des cellules pigmentées de mes iris, une quantité relativement faible de mélanine;
cette cause matérielle est elle-même sous la dépendance des gènes des enzymes qui synthétisent et stockent la mélanine (et de ceux de toutes les protéines et ARN impliqués dans la synthèse de mélanine et de sa régulation) et de tant d'autres caractéristiques chimiques de la cellule

la cause matérielle s'explique par les limitations liés au substrat lors de la réception d'une prégnance*** dans une forme saillante**

parce qu'elle est un objet pesant (forme saillante*) dont la masse peut être mesurée comparativement à d'autres masses par une balance


cause formelle

Quelle est sa forme ou le modèle qu'elle imite?

du fait du nombre de cellules pigmentées et leur répartition dans mes iris; ces deux facteurs dépendant de paramètres embryologiques et évolutifs pour l'instant fort mal décrits; c'est l'ambition d'une biologie théorique de décrire cette causalité de façon mathématique tout comme les deux types de causalité suivantes

la cause formelle est indissociable de l'approche structurale (toute taxonomie des formes repose sur cette causalité); elle devrait s'interpréter comme un conflit de prégnances***

parce que son poids est supérieur aux forces de frottement dans l'air, suffisantes pour la ralentir mais pas pour la maintenir en l'air... parce que le lanceur n'a pas lancé suffisamment fort cette pierre (on imagine qu'une force surhumaine pourrait la faire sortir du champ de gravité terrestre)



cause efficiente

Quel est le principe ou le mouvement qui lui a donné naissance?

parce que chaque cellule synthétise à chaque instant telle quantité de pigment; parce que chaque cellule vit (elle se nourrit, est en relation avec d'autres et est issue d'une reproduction); ce type de contrôle est de nature épigénétique au sens actuel du mot

cette causalité représente l'investissement d'une forme saillante** par une prégnance***
ou encore le transfert d'une prégnance*** d'une forme source à une forme induite

parce qu'elle est située dans un champ de gravité (prégnance*) et présentant une énergie potentielle gravifique et une énergie cinétique (l'énergie cinétique -qui diminue puis change de signe et augmente - est insuffisante pour s'opposer longtemps à l'énergie gravifique - qui augmente faiblement puis change de signe et diminue faiblement)


cause finale

Dans quel but a-t-elle été faite?

les cellules pigmentaires de l'iris sont considérées comme protectrices puisqu'elles arrêtent les rayons lumineux pour ne laisser passer que les rayons les plus proches de l'axe optique (voir la vision); il y a donc une finalité biologique directe mais qui n'explique pas les variations de couleurs de l'iris; pour cela il ne faut pas hésiter à faire appel à la beauté (à l'harmonie si l'on préfère, en affirmant que la beauté est dans la diversité), la séduction (d'un partenaire) ou tout autre paramètre qui, pour n'être pas matériel n'en est pas moins explicatif et biologique; on peut aussi considérer qu'elle est le résultat d'un mécanisme de variation intrinsèque au vivant (darwinien).

c'est l'émission de prégnances*** par l'être vivant (c'est le phénomène vivant)

deux causes se superposent car il faut scinder le phénomène en deux:
- l'action humaine, inséparable du temps et que l'on voit surtout à la montée de la pierre (la pierre monte parce que l'homme la lance)
- l'attraction universelle (deux masses s'attirent l'une l'autre, la masse de la pierre est attirée par la masse de la planète et réciproquement), hors du temps, que l'on voit surtout à la descente.

3 - Remarques sur les formulations thomiennes



exemples de formes saillantes et prégnantes (d'après 1983f7.pdf , p11)

définitions
physique
chimie

biologie

** Une saillance est le caractère d'une forme qui se sépare de son fond continu par une frontière parfaitement nette et bien définie
 (1991f3 - p 2)

la matière (en tant que corps matériel) à ses différentes échelles d'observation (particules, atomes, molécules, objets), les phases (en tant qu'états locaux de la matière : solide, liquide, gaz, plasma...)

les molécules, les complexes moléculaires étudiés sous l'angle de la chimie (virus, complexe enzymatique, membrane, ribosome, mitochondrie...)

les organismes vivants, les organes, les cellules (et les systèmes cellulaires intracytoplasmiques étudiés sous l'angle de la biologie: chaînes enzymatiques, chromosomes, ribosomes, membranes, mitochondries...)

*** La prégnance est le caractère d'une forme biologiquement significative (prégnance répulsive ou attractive)
(1991f3 - 4)

les champs, les vitesses (cinématique) ou les forces (mécanique), la température (thermodynamique)... prégnances que l'on peut qualifier aussi d'énergie sous ses différentes formes

les potentiels d'interaction locale

les principales fonctions globales du vivant - qui ont été appelées travail dans ces pages - : travail de nutrition, travail de relation et travail de reproduction ; qui se traduisent par des mouvements (une dynamique)

Thom voit dans le progrès scientifique (qui reconnaît surtout la causalité efficiente) l'objectivation d'une prégnance subjective; il cite l'exemple du moment cinétique, grandeur objective (conservée lors d'un choc entre deux boules par exemple.., propriété que l'on relie à l'invariance par symétrie galiléenne...), trouvée par empathie du scientifique qui se met tantôt à la place du sujet (la boule en mouvement), tantôt à la place de l'objet (la boule immobile qui ... acquiert un mouvement). (in esquisse.pdf, p 43 et pp47-48). Voir l'empathie comme moteur de l'esprit scientifique est quelque chose qui me plaît infiniment. Dans cet exemple, la prégnance objective est le moment cinétique et les prégnances subjectives sont les qualités d'agent ou de patient que prend le sujet (la boule).


Les saillances où la prégnance possède une intensité maximale sont dites formes-sources. On peut représenter la prégnance comme une courbe en puits de potentiel, les formes sources étant aux niveaux les plus bas - minima. On pourrait associer la notion de forme-source à celle de l'empreinte (par exemple chez les chevaux, si l'on présente à un jeune poulain uniquement un environnement humain, il fixe son attachement maternel à l'humain qui lui est présenté pendant la période de sevrage-fixation caractéristique de son espèce).


Les interactions entre les formes individuées (saillances) entre elles ou avec les prégnances peuvent être de 4 types:
saillance <=> saillance
collision
saillance -> prégnance
préprogramme
prégnance -> saillance
effets figuratifs
prégnance <=> prégnance
catastrophes

Causalité et finalité sont deux facettes d'une même réalité : le conflit, père de toute chose.

À la suite de la présentation des 7 catastrophes élémentaires (voir Une théorie des modèles) (dès 1968, in Stabilité structurelle et morphogénèse; stabilite.pdf, p 93s; mais encore davantage depuis 1980 avec sa plongée dans la philosophie d'Aristote), qui résultent toutes de bifurcations ou conflits d'attracteurs (Thom utilise le mot conflit au sens courant, mais aussi plus précisément pour désigner le conflit d'un attracteur avec lui-même (catastrophe de conflit), le mot bifurcation (catastrophe de bifurcation) désignant alors les conflits entre plusieurs attracteurs), Thom note avec profondeur, que causalité (sous ses 3 aspects plus ou moins pris en compte dans le sens le plus courant du mot - causalité matérielle, efficiente et formelle) et finalité sont deux facettes d'une même réalité qu'il aime à nommer conflit - père de toute chose - avec Héraclite d'Ephèse.

4 - Remarques sur la causalité

La causalité* ne se superpose pas au déterminisme.

On pourrait dire que la cause est du domaine de l'être alors que le déterminisme est du domaine du phénomène. (Il existe cependant une acception plus ancienne du mot déterminisme qui s'oppose à la liberté et qui rejoint la notion de causalité, mais elle n'est pas utilisée en science actuellement).
Le déterminisme en tant que possibilité de prédiction d'un phénomène n'est pas du domaine du formalisme prégnance-saillance. Causalité ne veut pas dire que l'effet est toujours atteint hic et nunc.

C'est un reproche majeur fait à la théorie de Thom par des scientifiques souvent positivistes (au moins de fait) qui rejettent la compréhension (l'intelligence) comme soutien de l'opérativité (voir par exemple la définition du modèle par Thom comme étant à la fois prédictif et compréhensif dans l'annexe d'une page sur la théorie des modèles).
Des reproches moins sérieux mais prégnants pour certains esprits sont aussi parvenus à mes oreilles avec des propositions désabusées du genre "à vouloir tout expliquer, on n'explique plus rien...". Je crois à la vérité. Je crois l'homme capable de vérité. L'œuvre de Thom a une cohérence qui force le respect et dont les biologistes seraient fous de se priver, même si son travail n'est qu'une première pierre. Comme il doit être difficile d'être un scientifique passionnément honnête et relativiste en même temps (voir page sur la science).
Le déterminisme peut être formalisé, à l'inverse de la causalité (qui reste du domaine de la raison qui ne pourra donc jamais faire l'objet d'un consensus, comme toute position philosophique). René Thom en propose une formalisation dans 1987f3, p 1 (il oppose le temps du déterminisme à celui de la finalité... ce qui est pour le moins discutable... sa finalité n'est en aucun cas une cause finale), et donc je préfère sa définition dans "La boîte de Pandore des concepts flous", 1983f10): « Le modèle standard de déterminisme scientifique est fourni par la description d'un système différentiel dans un espace (déterminisme laplacien). Il repose sur le théorème classique exprimant l'existence et l'unicité d'une solution (trajectoire) issue d'une position initiale donnée, et la continuité de cette solution par rapport à la donnée initiale. Indépendamment des objections qu'on peut faire aux hypothèses nécessaires au modèle (différentiabilité partout du champ, inexistence de singularités ou de discontinuités), les travaux modernes ont révélé, dans cette théorie, des complexités considérables affaiblissant considérablement la portée pratique du modèle différentiel. Si, par exemple, les trajectoires vont partout divergeant, l'évolution de deux positions initialement voisines les conduira très loin l'une de l'autre, d'où l'impossibilité pratique de prévoir. C'est là une propriété robuste (structurellement stable) de beaucoup de systèmes différentiels. »
Le déterminisme est donc en fait inséparable de l'indéterminisme. D'où l'intérêt de revenir à la causalité sans pour autant sortir du domaine scientifique.

Dans MMM (p 25) René Thom prend l'exemple d'une partie de pile ou face où l'égalité asymptotique des "pile" et des "face" exprime un invariant structurel (morphologique) sous-jacent : la plus ou moins rigoureuse symétrie entre les deux faces de la pièce assortie de l'asymétrie des forces du lancer et de gravité (voir vocabulaire ci-dessus). La régularité statistique que l'on oppose à l'indéterminisme sont en fait deux éléments inséparables de notre connaissance scientifique du monde : déterminisme et indéterminisme mélangés dans tout objet.

« En fait, vidée de ses arrières-plans métaphysiques, la querelle du déterminisme se réduit, sur le plan de l'expérience, à l'affirmation suivante : Il y a des phénomènes plus ou moins bien déterminés, ce caractère plus ou moins déterminé étant lui-même déterminé par l'état local du processus. Tout modèle, qui se veut adéquat au réel, comporte nécessairement un mélange de déterminisme et d'indéterminisme. Car l'observation révèle, en tout processus morphologique, des régions du substrat où l'évolution locale est qualitativement bien définie (ce sont nos champs morphogénétiques, nos chréodes), et d'autres zones charnières, où cette évolution est instable ou mal déterminée. Refuser de faire cette distinction en noyant tout le système dans un modèle quantitatif global de nature statistique, c'est omettre la portion la plus significative du donné, et, très souvent, se condamner à l'impuissance. Certes le but ultime du savant est de montrer que toute évolution est déterminée ; invoquer le hasard, ou une indétermination foncière des phénomènes est contraire à l'éthique scientifique. Seule la connaissance d'un déterminisme causal permet d'avoir un contrôle absolu des phénomènes. Mais ce déterminisme est l'idéal à atteindre, et non un postulat « a priori ».

*La causalité dont je parle dans cette page n'est pas la causalité kantienne qui est une version très réduite de la notion de cause (voir remarques sur la page de biologie théorique).

Aristote à la mode... à juste titre

Depuis 1998 je suis à la recherche de formulations simples sur le vivant.

En 2005 il me semble que finalement, rien n'est plus clair et plus adapté que le notions proposées par Aristote (le fondateur du lycée) vers les 350 ans avant Jésus-Christ:

La physique, ou philosophie de la nature d'Aristote est celles des êtres en mouvement.
Un être en mouvement peut à la fois être un (en acte) et multiple, en devenir (puissance). Acte et puissance sont la première division de l'être.
Le mouvement est un continu (divisible en puissance mais pas en acte) qui procède de 3 principes:
* deux contraires: un point de départ (privation de forme) et le point d'arrivée ou forme (ce que la chose devient par génération);
* un principe de continuité du mouvement (substrat qui subsiste dans le changement) ou matière.
Forme et matière sont la deuxième division de l'être.

L'acte pourrait peut-être être assimilé au concept d'énergie (capacité de travail ou force vitale), la puissance étant ce qui reçoit l'acte; la materia prima est puissance pure. Dieu est acte pur. (La matière au sens moderne d'un composé d'éléments chimiques comporte une forme). Peut-être pourrait-on enfin assimiler forme et information dans un sens moderne un peu étendu.
Tout être vivant serait donc un composé de matière et de forme et la forme serait à la fois génétique (au sens de reproductive), cytoplasmique (au sens de nutritionnelle) et environnementale (au sens de relationnelle). On retrouverait ainsi les trois types de travail (reproductif, nutritionnel et relationnel) qui pourraient être associés à des types d'énergie.


Dans la page sur le continu un extrait vidéo d'une conférence de Jean-Michel Salanskis est accessible où il affirme ce renouveau.

Admiratif de l'ouverture d'esprit d'Aristote, je suis bien conscient que la formulation n'est pas le plus important, mais il faut que tout le monde comprenne et puisse mettre des mots sur ce qu'il comprend. La philosophie d'Aristote est toujours un modèle d'intelligibilité.

Une application de la causalité à la compréhension de l'activité chimique

une illustration issue du cours de 1èreS sur
les fonctions locales et les fonctions globales des enzymes
(nouvelle introduction: Comment j'ai changé mon regard sur le vivant)

Les molécules sont les traces des fonctions locales.
Les fonctions locales sont les traces de la dynamique du vivant (fonctions globales).
Une substance A
Ces deux substances séparées sont au "au repos".
Une enzyme


La réaction enzymatique est un mouvement que l'on peut qualifier de fonction locale des molécules mises ensemble.
La substance B obtenue

Ces deux substances qui vont intervenir dans une réaction chimique sont des causes matérielles, insuffisantes à elles seules pour produire quelque chose de nouveau : un mouvement = une réaction = une fonction.
La main qui les met en présence est une cause efficiente; c'est elle qui ajoute une fonction

La réaction enzymatique n'est pas non plus la fonction globale mais juste la cause formelle de l'obtention de B.

La fonction globale qui comprend la finalité (de l'expérimentateur qui réalise la réaction) n'est pas le fait des molécules seules mais bien de l'ensemble "molécules + environnement" (principalement l'expérimentateur).

Addenda (pour se faire une idée personnelle malgré les jugements à l'emporte-pièce)

Intelligent design = le dessein intelligent : pas si bête que ça mais trop délicat à utiliser...

Depuis les années 90 l'intelligent design (le dessein intelligent) s'appuie, de par le travail du jeune philosophe William Dembski, plus ou moins sur les 4 causes d'Aristote (le rapport me semble lointain - sauf entre dessein et cause finale - mais je n'ai lu aucun des livres où ces idées sont exposées).
Pour une présentation en accord avec la foi catholique de cette question je recommande la conférence Hasard ou Dessein de Dieu ? éléments pour comprendre ce qu'est l'Intelligent Design par Jean-Michel Maldamé, dominicain. L'auteur y replace clairement l'action de Dieu (Dieu a créé - et soutient dans l'être - le monde - et l'homme, libre, tout particulièrement - AU PRÉSENT, par sa Providence ou dessein d'amour) et renvoie les créationnistes et positivistes dos à dos. L'intelligent design, comme théologie naturelle qui s'attaque au hasard, n'est pas irrecevable pour le chrétien, mais demande à être compris avec beaucoup de subtilité. En tout cas, il est inacceptable que les chrétiens se laissent enfermer dans cette position sous prétexte de foi.
Un extrait: « 3.3.3. Un dessein intelligent
Je suis ainsi amené à distinguer dans les propositions des tenants de l'Intelligent Design diverses interprétations.
Il y a un sens qui me semble tout à fait traditionnel : celui qui reconnaît que le monde est créé par Dieu et que cette création n'est pas la mise en place d'un univers que Dieu aurait abandonné.
Il y a un autre sens qui me paraît insuffisant et que j'appellerai apologétique, puisqu'il s'agit de profiter des insuffisances et des incertitudes dans les connaissances scientifiques pour proposer une intervention de Dieu. C'est maladroit, car le jour où on comprend Dieu se révèle être une « hypothèse inutile ».
Une troisième attitude me semble irrecevable. Celle qui argue de l'autorité de la Bible pour récuser la valeur de l'explication scientifique qui ne reprend pas mot à mot le texte biblique. Il y a là une erreur théologique sur la nature du texte biblique. Ainsi, c'est irrecevable au plan théologique. Ça l'est aussi au plan philosophique puisque toutes les causalités sont placées sur le même plan.»



Pour approfondir ce qu'est le dessein intelligent voici quelques idées extraites d'une conférence de Santiago Collado Gonzales donnée le 6 mai 2005 lors du Séminaire Science, Foi et Raison de l'Université de Navarre (http://www.unav.es/ cryf/curso05sc.pdf).
D'autres textes sont depuis disponibles en anglais et en espagnol sur le site http://www.unav.es/cryf/ que je recommande. La dernière analyse proposée par S. Collado, notamment à partir du travail de Mariano Artigas, récemment décédé (12/06), est à l'adresse: http://www.unav.es/cryf/ sth07scollado.pdf.

Ces idées ne sont pas inintéressantes.
Elles présentent même une certaine ressemblance avec le travail de René Thom qui me paraît cependant autrement plus profond. En effet la complexité de Dembski repose sur des probabilités alors que les fonctions de René Thom cherchent à atteindre le phénomène vivant directement (dans son être et non dans son comportement). En tout cas je crois pouvoir dire qu'un des buts commun est bien d'éradiquer le hasard comme explication morphogénétique.

les 4 causes d'Aristote

les notions de W. Dembski






cause matérielle

contingence : la contingence est l'expression d'une possibilité réelle d'être ou de ne pas être dans le monde physique; sans contingence un phénomène est une nécessité. Avec contingence mais sans complexité un phénomène est une contingence.
l'algorithme d'inférence du dessein

cause formelle ?

 

 

cause efficiente ?

complexité : cette grandeur désigne en fait la dimension de l'espace de probabilité. Plus un ensemble d'éléments est complexe plus il peut être assemblé de façons différentes et efficaces. Sans complexité un phénomène contingent est un hasard.


cause finale


spécification : cette notion, plus originale que les précédentes, revient à dire que certains systèmes sont a priori, dans l'espace global de probabilité dans lequel le système se meut, au sein d'un sous-ensemble de probabilités réduit. Un phénomène contingent et complexe sans spécification n'est qu'un hasard. Seuls les phénomènes contingents et ayant une complexité spécifique sont des desseins.