Choses à Savoir SCIENCES

Vers l’âge de deux ans, les enfants commencent à faire quelque chose d’extraordinaire : ils interagissent avec des objets qui n’existent pas. Une tasse vide devient brûlante, un repas imaginaire est servi avec sérieux. Ce comportement n’est pas anecdotique : il révèle l’apparition du jeu symbolique, la capacité à suspendre la réalité pour en créer une autre. Longtemps, les scientifiques ont vu dans cette aptitude une signature exclusive de l’esprit humain, à l’origine de notre créativité, de nos récits et de notre culture. Mais une expérience récente invite à reconsidérer cette certitude.

Cette étude, publiée dans la revue Science, met en scène un bonobo exceptionnel : Kanzi. Kanzi n’est pas un primate ordinaire. Depuis les années 1980, il est connu pour sa capacité à comprendre des centaines de symboles lexigrammes et des phrases complexes en anglais. Mais l’expérience du jus invisible va encore plus loin.
Le protocole est volontairement simple. Un expérimentateur fait mine de verser du jus dans des récipients… totalement vides. Aucun liquide réel n’est présent. Il boit ensuite ce « jus invisible », puis propose à Kanzi d’en faire autant, ou de servir à son tour. La question est cruciale : Kanzi va-t-il simplement imiter des gestes mécaniques, ou va-t-il entrer dans la fiction, comme le ferait un enfant humain ?

Le résultat est troublant. Kanzi ne se contente pas de porter la tasse à sa bouche. Il adapte ses gestes : il incline le récipient, attend, boit, parfois essuie sa bouche. Mieux encore, lorsqu’il « sert » quelqu’un d’autre, il respecte la logique de la scène imaginaire. Autrement dit, il agit comme si le jus existait, tout en sachant qu’il n’existe pas réellement.

C’est précisément ce « comme si » qui fascine les chercheurs. Le jeu symbolique suppose une double représentation mentale : savoir ce qui est réel, tout en acceptant temporairement une réalité fictive. Jusqu’ici, cette capacité était considérée comme un marqueur clé de l’esprit humain, observable très tôt chez l’enfant, mais absente chez les autres espèces.
L’expérience du jus invisible suggère donc que la frontière cognitive entre l’humain et les grands singes est plus poreuse qu’on ne le pensait. Elle ne prouve pas que les bonobos imaginent des mondes complexes ou racontent des histoires, mais qu’ils peuvent, dans certaines conditions, partager une fiction intentionnelle.

Les implications sont profondes. Si l’imagination n’est pas exclusivement humaine, alors ses racines évolutives sont bien plus anciennes. L’art, le langage symbolique et la culture pourraient reposer sur des capacités déjà présentes chez nos cousins primates.

En somme, quand Kanzi boit un jus qui n’existe pas, ce n’est pas un simple jeu. C’est peut-être une fenêtre ouverte sur l’origine biologique de notre pouvoir le plus singulier : imaginer ce qui n’est pas encore réel.
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Pendant longtemps, certaines capacités cognitives ont été considérées comme un privilège humain. Se représenter un nombre abstrait, savoir si l’on sait ou si l’on ignore quelque chose, ou encore manipuler mentalement des concepts sans support concret. Or, une expérience récente menée en Allemagne est venue sérieusement bousculer cette frontière. Les héroïnes de cette découverte ne sont ni des singes ni des dauphins, mais… des corneilles.

L’étude est conduite par l’équipe du neurobiologiste Andreas Nieder à l’Université de Tübingen. Son objectif : tester si ces oiseaux sont capables de ce que l’on appelle la métacognition, c’est-à-dire la capacité à évaluer ses propres connaissances. En clair : savoir si l’on a la bonne réponse… ou savoir que l’on ne l’a pas.

Le protocole est redoutablement précis. Les corneilles sont entraînées à observer brièvement un écran affichant un certain nombre de points. Ensuite, l’image disparaît, et l’oiseau doit indiquer si le nombre présenté correspond à une valeur cible. Jusque-là, rien d’exceptionnel : beaucoup d’animaux savent distinguer des quantités simples. Mais voici la subtilité décisive. Dans certaines conditions, les corneilles ont la possibilité de renoncer à répondre lorsqu’elles ne sont pas sûres, évitant ainsi une pénalité.
Et c’est là que l’exploit se produit. Les corneilles ne répondent pas au hasard. Elles choisissent de répondre lorsqu’elles ont vu clairement le stimulus… et s’abstiennent lorsqu’il est trop bref ou ambigu. Autrement dit, elles évaluent leur propre degré de certitude. Exactement le comportement attendu chez un humain conscient de ses limites.

Mais l’expérience va encore plus loin. Les chercheurs enregistrent l’activité neuronale dans une zone du cerveau aviaire fonctionnellement équivalente au cortex préfrontal humain. Ils observent que certains neurones s’activent non pas en fonction de la réponse correcte, mais en fonction de la certitude subjective de l’oiseau. Ce signal neuronal de la confiance — que l’on pensait réservé aux primates — est bien présent chez la corneille.
Jusqu’ici, ce type de test était considéré comme un marqueur fort de conscience de soi minimale. Il avait été validé chez l’humain, et de façon très débattue chez certains grands singes. Le voir réussi par un oiseau, dont le cerveau est organisé de manière très différente, est une surprise majeure.
Cette découverte a des implications profondes. Elle montre que des fonctions cognitives dites “supérieures” peuvent émerger sans cortex cérébral, par des architectures neuronales totalement différentes. En clair : l’intelligence n’a pas un seul modèle biologique.
Les corneilles ne parlent pas, n’écrivent pas, ne philosophent pas. Mais elles viennent de réussir un test qui, jusqu’à récemment, servait précisément à définir ce qui nous rendait uniques. Et cela oblige la science à revoir une vieille certitude : l’humain n’a peut-être jamais été aussi seul qu’il le croyait au sommet de l’intelligence.
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La question paraît anodine, presque ludique, pourtant, elle a occupé certains des plus grands mathématiciens modernes. Et la réponse est aujourd’hui claire, chiffrée, et contre-intuitive.

Tout commence avec le mélange à l’américaine, appelé riffle shuffle : on coupe le paquet en deux, puis on entrelace les cartes. C’est le geste le plus courant chez les joueurs de poker et les croupiers. Mais est-il efficace ? Dans les années 1990, le mathématicien et ancien magicien Persi Diaconis, alors à Stanford, décide de répondre scientifiquement à la question.

Avec ses collègues, il modélise mathématiquement le mélange de cartes comme un processus aléatoire et compare l’ordre du paquet après chaque mélange à un ordre parfaitement aléatoire. Leur verdict, publié en 1992, est sans appel : il faut exactement 7 mélanges riffle pour qu’un jeu de 52 cartes soit véritablement aléatoire.

Avant 7 mélanges, le jeu n’est pas vraiment mélangé. Des structures subsistent, des cartes restent statistiquement proches de leur position d’origine. Après 7 mélanges, en revanche, on observe un phénomène brutal appelé transition de coupure (cutoff phenomenon) : le paquet passe soudainement d’un état “prévisible” à un état “indiscernable du hasard total”. Un 6ᵉ mélange est insuffisant ; le 7ᵉ fait basculer le système.

Ce résultat est frappant quand on le compare au nombre total de configurations possibles d’un jeu de cartes : 52!, soit environ
80 658 175 170 943 878 571 660 636 856 403 766 975…
Un nombre si gigantesque que, si chaque personne sur Terre mélangeait un paquet chaque seconde depuis le Big Bang, il est extrêmement probable qu’aucun ordre n’ait jamais été répété. Et pourtant, seulement 7 mélanges bien faits suffisent pour atteindre cet océan de possibilités.

Cette découverte a des implications bien au-delà des cartes. Les mêmes mathématiques servent à analyser :

la sécurité des algorithmes cryptographiques,

les méthodes de tirage au sort,

le brassage des données en informatique,

ou encore le mélange des particules en physique statistique.

Conclusion surprenante : mélanger trop peu n’est pas du hasard, mais trop mélanger ne sert à rien. Les mathématiciens ont tranché : pour un jeu standard, 7 mélanges suffisent. Ni plus, ni moins. Une rare situation où le chaos obéit à une règle précise.
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À l’âge adulte, le corps humain compte environ 37 trillions de cellules. Pour comprendre pourquoi elles se divisent (certaines tout au long de leur vie comme les cellules de la peau, ou de l’intestin, il faut revenir à la fonction la plus fondamentale du vivant : se maintenir, se réparer et se transmettre. La division cellulaire n’est pas un détail technique de la biologie, c’est le mécanisme central qui rend la vie possible à toutes les échelles.

La première raison est la croissance. Un organisme pluricellulaire, comme un humain, commence par une seule cellule : l’œuf fécondé. Pour devenir un corps composé de dizaines de milliers de milliards de cellules, il n’existe qu’une solution : se diviser encore et encore. Chaque division double le nombre de cellules, permettant la construction progressive des tissus, des organes, puis de l’organisme entier. Sans division cellulaire, aucun être complexe ne pourrait exister.

La deuxième raison est le renouvellement. Les cellules ne sont pas immortelles. Elles s’usent, accumulent des dommages, ou sont simplement programmées pour mourir. Dans le corps humain, certaines cellules vivent très longtemps, mais d’autres sont renouvelées en permanence. Les cellules de la peau, par exemple, sont remplacées en quelques semaines. Les globules rouges vivent environ 120 jours. La division cellulaire permet donc de maintenir l’intégrité des tissus, en remplaçant continuellement ce qui disparaît.

Troisième raison : la réparation. Lorsqu’un tissu est endommagé — une coupure, une brûlure, une fracture — ce sont les divisions cellulaires qui rendent la cicatrisation possible. Les cellules voisines se multiplient pour combler la perte, reconstruire la structure et restaurer la fonction. Sans cette capacité à se diviser, la moindre blessure serait irréversible.

Mais il existe une raison encore plus fondamentale : la transmission de l’information génétique. Avant de se diviser, une cellule copie son ADN avec une extrême précision. La division permet ainsi de transmettre à chaque cellule fille une copie complète du programme biologique. C’est ce mécanisme qui assure la stabilité des espèces au fil des générations, mais aussi la reproduction chez les organismes unicellulaires, pour lesquels se diviser, c’est littéralement se reproduire.

Enfin, la division cellulaire est strictement contrôlée. Une cellule ne se divise pas “par envie”, mais parce qu’elle reçoit des signaux précis : besoins de l’organisme, disponibilité des nutriments, absence de dommages génétiques. Lorsque ce contrôle échoue, les divisions deviennent anarchiques. C’est exactement ce qui se produit dans le cancer : des cellules se divisent sans raison fonctionnelle, au détriment de l’organisme.

En résumé, les cellules se divisent pour grandir, durer, réparer et transmettre la vie. La division cellulaire n’est pas un accident de l’évolution : c’est l’un des piliers invisibles sur lesquels repose toute la biologie du vivant.

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En 1696, un défi mathématique bouleverse l’Europe savante. Une question simple, presque enfantine, est posée publiquement : par quel chemin un objet tombe-t-il le plus vite d’un point à un autre, sous l’effet de la gravité, sans frottement ? Ce problème prend un nom étrange, venu du grec : brachistochrone, littéralement « le temps le plus court ».

À première vue, la réponse semble évidente. Le chemin le plus rapide devrait être la ligne droite, puisqu’il est le plus court. Pourtant, cette intuition est fausse. Et c’est précisément ce paradoxe qui rend le défi si célèbre.

Le problème est formulé par Johann Bernoulli, l’un des plus brillants mathématiciens de son époque. Il lance un appel à tous les savants d’Europe. Parmi ceux qui relèvent le défi figurent Isaac Newton, Gottfried Wilhelm Leibniz et Jacob Bernoulli. Newton, raconte-t-on, reçoit l’énoncé en fin de journée et envoie sa solution… le lendemain matin.

La solution est contre-intuitive : le chemin le plus rapide n’est ni une droite, ni un arc de cercle, mais une cycloïde. Il s’agit de la courbe décrite par un point situé sur une roue qui roule sans glisser. Cette trajectoire plonge d’abord très rapidement vers le bas, afin que l’objet acquière vite une grande vitesse, avant de s’adoucir progressivement à l’approche du point final.

Pourquoi cela fonctionne-t-il ? Parce que le temps de parcours dépend non seulement de la distance, mais surtout de la vitesse acquise. En descendant plus brutalement au départ, l’objet gagne rapidement de l’énergie cinétique, ce qui lui permet de parcourir la suite du trajet beaucoup plus vite, même si le chemin est plus long que la ligne droite.

Ce résultat marque un tournant majeur dans l’histoire des sciences. Le défi de la brachistochrone contribue à la naissance du calcul des variations, une branche des mathématiques qui cherche à optimiser des quantités comme le temps, l’énergie ou la distance. Ces outils seront ensuite essentiels en mécanique, en optique, en ingénierie… et même dans l’économie moderne.

La brachistochrone a aussi une portée pédagogique remarquable. Elle montre que la nature n’obéit pas toujours à notre intuition, et que l’optimal n’est pas forcément le plus simple. On retrouve ce principe dans des domaines aussi variés que la conception des montagnes russes, la trajectoire des satellites ou l’optimisation des réseaux.

Plus de trois siècles plus tard, ce défi reste un chef-d’œuvre intellectuel : une question apparemment anodine, capable de révéler toute la profondeur des lois du mouvement.
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