Lundi 13 Décembre 2004

Le magicien d'eau

par Richard-Emmanuel Eastes & Francine Pellaud

Ecole Normale Supérieure (Paris)
Laboratoire de Didactique et Epistémologie des Sciences (Genève)

L'eau : 50 millions de pages Internet, 10 000 publications scientifiques par an…

L'eau est essentielle, omniprésente, étonnante, intimement liée à toute forme de vie, à toute activité humaine, à tout art et à toute forme de spiritualité.

Le scientifique, avec sa vision du monde rationnelle et conceptuelle, n'est pas en reste. Indifféremment considérée comme un fluide complexe par les physiciens,
un " corps pur composé " par les chimistes, un milieu de vie pour les biologistes,
un élément naturel par les géologues et les météorologues, l'eau présente des caractéristiques extraordinaires...

... qui n'ont jamais cessé d'alimenter les interrogations des chercheurs :

" Deçà, delà, en haut, en bas, courant,
jamais elle ne connaît de quiétude,
pas plus dans sa course que dans sa nature, elle n'a rien à soi mais s'empare de tout, empruntant autant de natures diverses que sont divers les endroits traversés,
comme le miroir accueille en soi autant d'images qu'il y a d'objets passant devant lui "

Léonard de Vinci, De la nature de l'eau ; Carnets, 1508-1519.
Cité par J. Matricon, Vive l'eau, Découvertes Gallimard, 2000.

Figure 1 :
L'eau dans tous ses états...

Cette rencontre est destinée à dresser le portrait de l'eau telle que la voient les scientifiques, c'est-à-dire à expliciter les bases conceptuelles que l'observation rationnelle leur a permis d'élaborer pour en comprendre les propriétés et en diversifier les utilisations :

Physique : eau supercritique, eau lourde, peau de l'eau, chaleur de l'eau, glaces d'eau…
Chimie : eau dure, eau forte, eau régale, eau de Javel, eaux mères, eau oxygénée…
Biologie : eau pure, eau distillée, eau potable, perte des eaux, mémoire de l'eau…
Géologie : eau de source, eau de roche, eaux usées, eau thermale, eaux vives…

Mais aussi eau plate, eau minérale, eau de Seltz, eau de vaisselle, eau à la bouche, eau de vie…

Figure 2 :
Enchevêtrement de molécules d'eau liquide

Or à partir de la structure de la molécule d'eau et de la compréhension de ce que l'arrangement des atomes qui la constituent implique au niveau de ses propriétés macroscopiques, il est possible d'introduire les bases scientifiques qui sous-tendent l'ensemble des caractéristiques de l'eau tout en s'appuyant sur des observations, des interrogations et des expériences démonstratives issues de la vie quotidienne.

Image : MathMol - New York University / ACF - Scientific Visualization laboratory

Pourquoi la glace flotte-t-elle ? Quel est le principe du ricochet ? Pourquoi l'eau contenue dans les seaux placés dans les saunas reste-t-elle tiède ? Pourquoi la soupe refroidit-elle lorsque l'on souffle dessus ? Par quel " miracle " le gerris parvient-il à marcher sur l'eau ? Pourquoi les arcs-en-ciel ne sont-ils pas carrés ? Pourquoi n'observe-t-on jamais de gouttes de pluie de plus de 3 mm de diamètre ? Peut-on remplacer une grenouille météorologique par un avion à réaction ? Comment les poissons peuvent-ils respirer sous l'eau ? Pourquoi verse-t-on le thé d'une hauteur élevée dans les pays africains et orientaux ? Comment " fonctionne " un savon ? Qu'est-ce qu'un imperméabilisant ? Qu'est-ce qu'une cellule vivante ? Pourquoi le soleil couchant est-il rouge ? Comment l'eau des rivières, qui ne cesse de couler vers les mers et les océans, parvient-elle à remonter au sommet des montagnes ?

... où l'on s'apercevra que la simple existence de ce que l'on nomme " liaison hydrogène " conditionne la presque totalité des propriétés de l'eau et par suite… de tous ses comportements et de tous les enjeux qui lui sont liés :

Image : L’eau douce - Dossiers scientifiquesSagascience © CNRS

De la marche du lézard Jésus Christ...

... à la cohésion des cellules vivantes !

Image : ARPe- Université Pierre et Marie Curie - Paris