Inclassables Mathématiques 2.0

Jean Pierre Kahane a été élu membre de l'Académie des Sciences en 1998. Il est agrégé de mathématiques et ancien élève de l'école normale supérieure.

Voilà un extrait du texte : Mathématiques , quel avenir ? qu'il a écrit à l'occasion de l'année des maths en 2000 :

Quel que soit le choix des matières et le style d’enseignement, il faut à la fois assurer la cohérence des connaissances – c’est une grande partie de la beauté et de l’efficacité des mathématiques – et laisser les portes ouvertes à d’autres entrées possibles vers les mathématiques. Les activités de type clubs, compétitions, rallyes, jeux, contribuent à ouvrir les portes. Les horaires d’enseignement et les programmes figent pour un temps le choix des matières. Une réflexion à long terme s’impose pour enrichir mutuellement les activités scolaires et périscolaires, et dessiner les évolutions possibles des programmes et des modes d’enseignement. Au delà des aspects circonstanciels, c’est la raison d’être des démarches entreprises en France par les principales associations professionnelles pour la création d’une commission de réflexion sur l’enseignement des mathématiques. Voici, très sommairement, quelques idées qui me semblent émerger des travaux de cette commission.

D’abord, il convient que tous, mathématiciens et enseignants de mathématiques nous élargissions notre culture. Nous ne sommes pas seulement les spécialistes d’un sujet ou les praticiens de l’enseignement. Nous sommes les porteurs d’une composante importante de la culture nécessaire à notre époque et aux générations futures. Il nous faut donc élaborer les matériaux de cette culture, et d’abord à notre intention. C’est le sens de l’appel aux mathématiciens, au sens large des sciences mathématiques, pour produire des documents attrayants et accessibles aux professeurs de l’enseignement secondaire ; la meilleure formule serait que ces documents aient deux auteurs, l’un source d’information, l’autre exprimant les intérêts du public visé.

Nous ne pourrons jamais enseigner tout ce qui est beau et utile, et nous ne devons pas nous résigner à l’abandonner. Les professeurs de français connaissent depuis longtemps cette situation, et ils la gèrent en changeant régulièrement les auteurs au programme. Que faire en mathématiques ?

Dans l’esprit de l’évolution à long terme, il nous faut à coup sûr réfléchir, prendre le recul par rapport à la situation actuelle, expérimenter. Il nous faut sans doute admettre comme normal que les programmes changent au cours du temps, et que nous soyons amenés à enseigner des choses que nous n’avons jamais apprises.

Comment nous y préparer ? L’élargissement de notre culture, après nos études, peut se révéler une nécessité en vue même de faire face aux changements à venir.

J’ai évoqué l’influence de l’informatique. Elle est très importante, et elle se modifie très rapidement. En 1986, j’avais fait au congrès international des mathématiciens un rapport sur “ enseignement mathématique, ordinateurs et calculettes ” qui me semblait d’actualité. Les calculettes de l’époque offraient des possibilités très intéressantes pour l’introduction de nouveaux sujets d’étude, en dépit ou peut être à cause de leur caractère rudimentaire. Mais, en matière de calculettes, on est passé très vite de la bicyclette à la voiture de sport ; les usages sont à réinventer. Les ordinateurs sont partout, l’industrie des logiciels se développe, il nous faut rapidement prendre la mesure de leur usage possible, et créer des conditions pour que cet usage devienne réalité. Cependant la réflexion qui s’impose pour le long terme est relative aux concepts permanents que l’informatique apporte ou conforte en mathématiques : la récurrence, les algorithmes, la logique, et leurs avatars.

Lors de la capitulation de 1940, un fantassin français se donna la mort dans le village vosgien d’Housseras. Quatre ans après, il fut identifié comme « soldat DOBLIN, Vincent ». Mais sa véritable identité, sa vie et son histoire ne seront découvertes que bien plus tard : il s’agissait du mathématicien Wolfgang Döblin – né à Berlin en 1915, l’un des fils de l’écrivain et médecin allemand Alfred Döblin qui, d’origine juive et antinazi, avait dû fuir l'Allemagne avec sa famille en 1933. Naturalisé comme ses parents et deux de ses frères en 1936, Wolfgang « francise » son nom. Désormais, il s’appellera souvent ‘Vincent Doblin’ ; en tant que scientifique, il continuera de signer « Wolfgang Doeblin ».
Pendant son service militaire et dans les conditions extrêmes de la « drôle de guerre », il poursuivra ses recherches sur les « mouvements aléatoires » dans le domaine de la théorie des probabilités. Ses derniers manuscrits (« Sur l’équation de Kolmogoroff »), parvenus comme « pli cacheté » à l’Académie des sciences de Paris en février 1940, quatre mois avant sa mort à l’âge de vingt-cinq ans, ne pourront être étudiés qu’en l’an 2000. Ses travaux aujourd’hui redécouverts, très en avance sur leur temps, placent Wolfgang Doeblin parmi les grands innovateurs du calcul probabiliste moderne, ces « mathématiques du hasard » qui, de nos jours, connaissent de multiples applications, en particulier - mais non exclusivement - en mathématiques financières.

L'émission de France Culture que l'on peut écouter pendant un mois

L'affaire Doeblin PDF de Jean-Pierre Kahane

Vincent Doeblin PDF

Si vous êtes un habitué de ce blog depuis sa création, vous n'avez pas pu manquer le fait que certains sujets me tiennent plus à coeur que d'autres: Gödel, la philosophie, l'art, les actualités mathématiques, l'épistémologie, l'enseignement des mathématiques, les outils web, et aussi la Vulgarisation avec un grand V que j'élève au rang d'art majeur.

Les lieux communs sans cesse revisités et les images préformées nous laissent souvent penser que la vulgarisation tient plus du rabotage grossier que de l'art. Ce serait la discipline dans laquelle les aspérités qui feraient mal au plus grand nombre seraient éliminées pour laisser place à un objet brut, lisse, édulcoré, au contenu aseptisé en vue de son assimilation par la masse sans indigestion. Personnellement, ce n'est pas du tout comme cela que je vois les choses. Pour moi vulgariser c'est comme opérer la décomposition de la lumière blanche avec un prisme. A l'une des extrémités du spectre on trouve les ultra-violets, qui correspondraient à l'hyperspécialisation, tellement fermée que les connaissances ne peuvent se transmettre qu'entre pairs. Ni en haut, ni en bas, le discours du spécialiste est un parmi les autres sur un sujet donné. Il possède ses exigences, répond à un besoin, comme toutes les composantes colorées de la lumière décomposée. A l'autre extrémité du spectre se trouvent les infra-rouges. On pourrait les associer  au socle d'une pyramide au dessus de laquelle toutes les strates de la vulgarisation et des connaissances les plus spécifiques peuvent s'empiler. Établir cette base, retrouver les infra-rouges lorsque l'on est un spécialiste pointu des ultra-violets demande les plus hautes compétences. La vision  acérée doit s'ouvrir de la façon la plus vaste pour voir les moindres détails, y compris les cailloux du chemin sur lequel on marche. Il faut enlever ses lunettes de travail pour voir les couleurs réelles et les décrire.

De mon point de vue, peu de personnes possèdent ces capacités de vulgarisation, de simplifier sans dénaturer, de pouvoir approfondir à toute occasion de façon graduée, de pouvoir surfer et plonger à loisir dans le vaste océan des connaissances, et tout particulièrement celui des mathématiques qui ne se prète guère à l'exercice et demande d'autant plus de dextérité.

Le monde numérique du Web permet par sa facilité d'accès et les possibilités qu'il met à disposition, de faire apparaître les talents de vulgarisateur. Il suffit de prendre un sujet ( par exemple la courbe en cloche) et de le décliner en plusieurs versions colorées, chacune s'adressant à un public un peu différent. J'ai choisi sur ce blog un code couleurs qui me permet de "peindre" les hyperliens dont force est de constater, que bien souvent, les mots sur lesquels ils s'appuient ne définissent que très rarement la profondeur et le degré de technicité des pages cibles. Le site-blog "Images des mathématiques", s'est lui aussi doté d'un code couleurs, mais associé à la difficulté des billets mathématiques. Les couleurs correspondent à celles des pistes de ski. La publication numérique nous offre l'avantage de pouvoir copier et coller à volonté. Écrire des versions différentes d'un même sujet ne demande donc pas la recopie intégrale du texte déjà élaboré. Il est possible de lier facilement les versions entre elles.

Afin de dynamiser l'enseignement j'avais parlé ici de la possibilité de décliner sur les manuels scolaires, différentes versions d'un même exercice suivant des degrés variés de technicité, où les renvois ne seraient pas les mêmes en fonction du niveau de la "couleur" de l'exercice, les types de questions non plus. On pourrait penser aussi à un exercice rédigé pour qu'il puisse se faire à plusieurs, en collaboration, en binôme, en petit groupe ou en groupe plus important, tout comme il est aussi possible de concevoir un article rédigé à plusieurs mains, distinguables, ce qui permet de confronter les approches, de faire une analyse différentielle, de comparer les ressemblances et de déceler les différences, d'en parler.

Mais pour que ce point de vue prenne de la hauteur, il faut qu'il s'incarne, que des personnes dont la stature ne peut pas être mise en cause, des personnes placées tout en haut de l'édifice à la renommée nationale et même internationale se prètent au jeu. Ce n'est sans doute pas la voix d'un simple prof de maths de lycée qui prêche dans le désert qui peut  se faire entendre de façon audible, même lorsque la possibilité de le faire devant le monde entier avec un blog lui est donnée.

J'ai été très satisfait de lire le triptyque de Jean-Pierre Kahane , le monsieur de la commission, un 3x1 article sur la courbe en cloche.

Le premier billet est de couleur verte, il permet de brosser le tableau, de regarder quelques animations, de contextualiser la problématique, de la situer historiquement. Il n'y a pas de formule.

Le second article, de couleur bleue, reprend le précédent en y ajoutant quelques formules, quelques termes techniques. Il n'y a pas un abyme entre les deux versions, mais suffisamment pour que lecteur doive disposer d'au moins un programme de Terminale pour la lire.

Et puis il y a l'envol vers la piste noire, celui des dimensions supérieures, qui nous montre que même si l'on est bon skieur, cela ne suffit pas pour descendre la piste avec rapidité et virtuosité, mais on a vu le paysage, on se casse un peu les dents sur les aspérités et on en redemande...

Il s'agit pour moi d'une approche novatrice et dynamique de la transmission des savoirs, d'une nouvelle philosophie, une sorte d'éco-transmission qui demande de faire le tri au préalable, de penser le futur de la connaissance et de ne pas la laisser brute au lecteur qui doit sans cesse de déplacer, se décaler alors qu'il n'en a pas toujours les compétences, ni les connaissances. Certes un travail en amont est nécessaire, il faut se pencher vers le bas, regarder le sol, y voir des détails souvent cachés au spécialiste. Mais nous mettons ici du soin dans la transmission, c'est une transmission préventive qui accompagne, qui annonce la couleur!

Si l'on considère le partage de la connaissance comme une transformation, celle qui est réversible, est dite adiabatique. Il s'agit d'une succession d'états d'équilibres, où l'on peut passer de l'un à l'autre de façon réciproque sans perte.

La vulgarisation doit être adiabatique,quasi-réversible tout comme les couleurs de l'arc en ciel donnent l'impression de se diluer l'une dans l'autre.Il ne devrait pas y avoir de relation d'ordre dans la symbolique de la vulgarisation, simplement une graduation suffisamment bien pensée pour que l'on puisse passer d'un état à un autre sans se perdre.

Théétète est un mathématicien Grec, grand ami de Platon. Il est admis qu’à deux ans près la date de naissance de Théétète est 415 avant J.C. Nous savons d’autre part qu’il est mort de maladie à la suite de ses blessures lors d’une guerre de Corinthe. Mais il y a deux guerres possibles, l’une en 395, l’autre en 369 avant J.C. Tout le monde a pensé qu’il s’agissait de la seconde alors que, récemment, J.P. Kahane a exprimé l’avis contraire. Il serait donc mort à 20 ans, tout comme Evariste Galois. Ce génie qui  écrivit donc avant sa mort précoce le Livre X des Eléments d'Euclide, plus obscur et complexe que les autres livres, qui a été nommé " la croix des mathématiciens".

Le texte suivant: Pourquoi le livre X d'Euclide ? ou Théétète, le Galois Grec de Dominique Roux est d'une richesse considérable.

Deux adresses pour ce fichier PDF : ICI et ICI

Benoît Mandelbrot est certainement le mathématicien contemporain le plus connu parmi le grand public pour avoir été le père des très médiatiques fractales. Nous venons d'apprendre son décès à l'âge de 85 ans.

Image: Wikimedia Commons

Je présente ici les premiers billets et articles qui sont consacrés à cette triste nouvelle.

L'article de Jean-Pierre Kahane

Le décès de Benoit Mandelbrot

L'article du New-York Times

Le billet de l'UREM

Sur le blog ABC Maths

Sur le blog de DOM

L'article de Freakonometrics

FRAK de TomRoud

Les billets de Big Think (nombreuses vidéos)

L'article de Futura-Sciences

Comment les fractales de Mandelbrot ont changé le monde

Mandelbrot et Fractales sur ce blog

Podcast France Culture

Le billet de choux Romanesco

Vidéo de Février 2010 sur TED

Le Palais de la Découverte de Paris nous propose plusieurs points d'accès aux mathématiques.

Le premier se fait au travers  des formes mathématiques ICI et en ce moment de la présentation de la courbe du jour et de plus de 150 courbes algébriques transcendantes ou ornementales. Il est possible d'imprimer une fiche en format PDF de chacune d'entre elles avec un brève explication : ICI

On y trouvera aussi :

Montre-moi des théorèmes
Les origines des mathématiques se perdent dans la nuit des temps : architectes, commerçants, ou autres corporations, ont découvert très tôt, chacun dans ses domaines, des résultats mathématiques, des techniques, des recettes qu’ils se transmettaient oralement.
6 animations du théorème de Pythagore : ICI


Somme des angles d’un triangle sphérique
Nous avons tous appris, dès le plus jeune âge, que la somme des angles d'un triangle ... vaut 180°. Oui mais les astronomes et les navigateurs savent depuis longtemps que leurs droites sont souvent tracées sur une sphère ; un triangle sur la sphère s'obtient par intersections deux à deux de trois grands cercles, qui jouent sur la sphère le rôle que jouent les droites sur le plan. Quelle est alors la somme des angles d'un triangle ?

Planter des choux…

Le deuxième point d'entrée est celui des Nombres ICI.

On y trouvera :

Autour du nombre pi
La longue histoire du nombre π commence bien avant qu'Euler ne rende populaire cette notation, due à William Jones, en 1706, bien avant que π (rapport du périmètre au diamètre d'un cercle) ne soit considéré comme un nombre. La quête du nombre π et de ses décimales accompagne toute l'histoire des nombres et de la compréhension des nombres entiers, décimaux, rationnels, irrationnels, algébriques, transcendants. π n'a-t-il qu'un nombre fini de décimales ? En a-t-il une infinité ? 

Les palindromes.
Un palindrome est un mot qui se lit de la même façon de gauche à droite que de droite à gauche : RADAR, LAVAL Ce peut être aussi une phrase, mais alors on ne tient pas compte de ...

J'avais parlé ici, il n'y a pas longtemps, du site Image des mathématiques, développé par le CNRS. Il est alimenté par des chercheurs qui ont le souci de vulgariser les mathématiques auprès d'un large public. Le sous-titre est "La recherche mathématique en mots et en images".

Les articles sont classés suivant le niveau du public cible, ce qui me semble être un grand pas en avant ,de considérer que la vulgarisation se veut par essence graduelle, et que tout le monde ne peut pas tout lire, ce qui à mon avis, a été l'un des écueils sur lesquels a buté l'impossible récente diffusion des sciences dures, autrement que par le coté "sensationnel" de telle ou telle avancée. Les niveaux mathématiques des articles sont répertoriés suivant les couleurs des pistes de ski ( vert, bleu, rouge et noir ).

Le site est vraiment agréable à parcourir. Il est suffisamment simple pour ne pas s'y perdre et les portraits des mathématiciens vulgarisateurs donnent beaucoup de vie à l'ensemble.

J'ai été tout particulièrement sensible aux billets de la rubrique "Café des Maths" rédigés par François Sauvageot, plus que souriant, origamis à la main. L'image des mathématiques douloureuses et laborieuses, sélectives et noires doit impérativement être cassée et ces chercheurs sont les seuls à pouvoir en donner l'impulsion et l'énergie. Beaucoup de retard a été accumulé en la matière pour réconcilier un public traumatisé, avec une recherche vivante et foisonnante. Je reste convaincu que la vulgarisation mathématique dont l'un des axes doit être entièrement dirigé vers les enseignants ( et les politiques) ne peut que dynamiser cette discipline qui peine à trouver sa place dans l'enseignement actuel.

Comme toute question mérite d'être posée, les plus grands scientifiques doivent être convaincus que toute réponse, même à une question simple, mérite d'être donnée. Les niveaux de réponses doivent être gradués suivant le public visé. L'exemple de l'objet du mois est à ce titre, très intéressant puisqu'il présente un cadran solaire digital, qui donne l'heure correcte après qu'il ait été orienté correctement. De l'enfant de 7 ans au chercheur de haut niveau, les interrogations peuvent être nombreuses et évidemment pas de la même nature!

J'ai donc été heureux de voir apparaître, dans ce café, des titres d'articles qui me "parlent", et ci c'est le cas pour moi, ça doit aussi "causer" à d'autres! :

Règle de Trois
Espérance de vie
Vulgarisation
Sudoku
Classement
Partage

On retrouve sur ce site quelques grands noms  comme Etienne Ghys, Jean-Pierre Kahane et d'autres mathématiciens dont le nom ne m'est pas encore connu mais que je l'espère se piqueront au jeu de la diffusion de leurs difficiles et théoriques travaux vers un large public.

Je voulais aussi en passant, signaler l'alimentation continue du site http://www.bibnum.education.fr/ qui vise à diffuser des textes fondamentaux de la science en les faisant analyser par les scientifiques d'aujourd'hui. J'y vois un triple intérêt, d'une part de montrer l'existence de tels textes, ensuite de faire un lien entre science qui se fait et l'histoire de la science et dernièrement de permettre une analyse solide et distanciée de textes fondateurs, dont la contextualisation n'est pas facile à faire.

Si l'on se dirige sur le site Bibnum aujourd'hui, on y voit apparaître la fabuleuse tablette babylonienne YBC 7289, analysée par Benoit Rittaud qui nous fait découvrir l'incroyable précison avec laquelle les scribes ont fait leur calcul, sur ce qui était peut-être un brouillon d'élève!

Juste au dessous de cette tablette apparaît un texte de Pierre de Fermat donnant une méthode pour la recherche du minimum et du maximum, prémisse à notre bien connu calcul de dérivées. Sur la droite , le texte du jour est un texte de Stainville sur l'irationnalité du nombre e.

De quoi passer un dimanche "mathématique" bien au chaud.