Groupe de travail sur les sciences
Chatou, du 24 au 26 février 2006

Cette séance de travail fait suite à la première session concernant les éléments solide et liquide ainsi que leurs interfaces.
Le travail se résume en quatre points: 
- une réflexion commune à partir d’un chapitre de philosophie de la liberté de Rudolf Steiner
- des expériences de physique ayant pour but de mettre en évidence les interfaces liquide/liquide, liquide/gaz puis de s’interroger sur l’élément gaz lui-même.
- un témoignage concernant la spécificité de l’approche des sciences dans la pédagogie et son intérêt pour les jeunes et adolescents.
- une présentation d’un ouvrage de biologie concernant les métamorphoses animales.

I - Philosophie de la liberté:
Le chapitre III: ‘Le penser au service de l’appréhension du monde’ nous guide vers la prise de conscience de l’activité d’observation. Il s’agit de laisser le monde s’exprimer dans nos pensées et non pas exprimer des pensées anciennes, relatives à des représentations précédentes. On ne peut faire deux choses à la fois: inspirer et expirer. Il faut observer en premier lieu sans penser et le phénomène peut alors s’exprimer en nous en toute liberté.
Le petit enfant est dans le monde observateur immergé, en osmose avec l’environnement. Il expérimente et attend de l’expérience qu’elle se répète à l’identique dans l’instant. C’est ainsi qu’il appréhende le monde et le fait sien. Il n’a d’attente que l’expérience soit conforme à elle-même et à son intuition du monde. Il sera surpris si on lui présente une expérience faussée à l’aide d’un subterfuge, par exemple. Il ne tire pas profit de représentations personnelles pré-établies, son espace intérieur n’étant pas formé et ne permettant pas la mémorisation. Il est dans le monde et le monde est en lui (note perso: voir L’enfant en devenir de Kranisch).
Le jeune a déjà des représentations intérieures et les expériences passées sont mémorisées. Il objective l’expérience. Il faut lui apprendre à poser toujours un regard neuf sur le monde, s’attendre à ce que quelque chose d’inconnu lui apparaisse, lui donner des énigmes à résoudre. La surprise et l’émerveillement sont les moteurs de son envie de découverte, d’observation ‘naïve‘. 
La qualité de l’expérience apportée par le pédagogue est également très importante car elle doit permettre au jeune d’observer le phénomène dans sa pureté et d’avoir un chemin de pensée logique, sans faire appel à un ancien ‘déjà-vu‘. Le phénomène doit être immédiatement accessible sans interférences avec d’autres. 
Nous nous proposons d’exercer cet œil neuf par nous-même dans les expériences à venir. 

II - Expériences de physique

1) Expériences: interface liquide/liquide
•	Eau et sel
Un grand récipient cylindrique est rempli en presque totalité d’eau douce. Du sel est introduit dans le récipient par l’intermédiaire d’un tube creux plongeant jusqu’au fond. Le récipient est posé au-dessus de la flamme d’un bec bunsen. Les cristaux visibles à leur arrivée dans l’eau disparaissent en formant des volutes, pareilles à celles observées lors de la dissolution des sels (1ère session). Progressivement apparaît un milieu opalescent restant au fond du cylindre. Entre ce milieu et l’eau douce se forme une frontière visuellement perceptible grâce à la différence de couleur, de transparence, et d’apparente consistance. Une peau se forme à l’interface de ce nouveau milieu et l’eau du dessus. Elle est agitée de mouvements lents et est ponctuellement soulevée au rythme du bouillonnement apparaissant au fond du récipient. La surface monte horizontalement dans le récipient, montrant la part croissante de ce milieu blanchâtre, visiblement liquide. On arrête de faire couler du sel. La couleur du liquide du bas devient peu à peu homogène, la frontière montant encore légèrement. Apparaît parfois une deuxième frontière, sans formation de peau mais visible par un trait blanchâtre, à quelques centimètres de la peau. L’eau en surface n’a pas de goût salé.
Un thermomètre est plongé dans le récipient. En surface, nous mesurons une température de 27 degrés, qui croît progressivement jusqu’à 48 degrés à la limite supérieure de la peau-frontière. Immédiatement en dessous de la peau, la température est de 98 degrés (Augmentation de 50 degrés pour ½ centimètre d’immersion supplémentaire). La température augmente ensuite progressivement lorsque l’on immerge encore plus le thermomètre.
Nous éteignons la flamme. Nous prélevons une même part de liquide en haut du récipient et sous la peau-frontière. Ce deuxième échantillon présente un goût fortement salé. Les prélèvements sont placés dans deux éprouvettes identiques plongées dans un Becher empli d’eau douce froide. Les éprouvettes flottent légèrement, se plaçant en ‘oblique verticale‘. Celle emplie d’eau salée s’enfonce un peu plus dans l’eau du Becher. Les niveaux de surface dans les tubes sont en dessous du niveau de l’eau du Becher, celui de l’eau très salée plus bas que l’autre.
Nous plongeons un œuf dans le récipient d’origine. L’Œuf flotte horizontalement dans sa grande dimension, au niveau même de la peau (2/3 en dessous, 1/3 au-dessus à peu près). Il semble posé sur elle. Ce même œuf placé dans un Becher empli d’eau douce coule au fond. 
Le lendemain, nous plaçons en haut du récipient une lampe laser, envoyant un faisceau en diagonale descendante. Le faisceau est dévié de façon notable en traversant la peau et se courbe progressivement dans le liquide du bas, se rapprochant de la verticale. 

•	   Eau et liquide pour lampe à pétrole
Nous versons de l’eau douce, remplissant à moitié un becher. Nous versons ensuite du pétrole. Là encore, une peau se forme, montrant une interface entre les deux liquides en présence. Des bulles apparaissent lors de la manipulation, sur et sous la peau. Elles apparaissent également lorsque nous agitons les deux milieux à l’aide d’une baguette de verre. La peau est alors agitée et sa surface chaotique, présentant des sortes de rupture. Lorsque le calme revient, la surface est de nouveau lisse et homogène, les bulles ayant disparues en se déplaçant dans un mouvement inverse à leur position (les bulles du dessus disparaissent en descendant à travers la peau et inversement).

•	 Conclusions 
Les conclusions suivantes sont bien souvent issues d’une seule expérience. Nous avons souvent émis le désir de vérifier, avec les autres expériences ou de nouvelles, que nos conclusions sont justifiées (observables dans des cas différents). (Nous redevenons des petits enfants cherchant la répétition du phénomène dans le monde!)
 
En confrontant les observations des deux expériences, ainsi que nos conclusions de la session précédente, nous pouvons émettre les idées suivantes:
- Deux liquides peuvent présenter une interface observable ressemblant à une peau. Cette interface est, au repos, homogène et peut se fragmenter en cas d’immersion totale forcée de certains liquides dans d’autres, menant à la formation de gouttes (toutes entourées de fragment de peau). Cet état n’est pas stable, la peau fragmentée n’est pas résistante. Le liquide a rapidement tendance à rechercher son milieu d’origine. 
- Cette peau semble avoir une matérialité consistante (tendance au solide?) qui permet de porter un objet léger (œuf) (est-ce la peau qui porte ou le liquide?) et d’empêcher la chaleur du liquide de se propager immédiatement aux milieux voisins (saut de température).
- Le liquide formant la peau  présente également une consistance différente car le faisceau laser est dévié dans tout le liquide et pas seulement dans l’épaisseur de la peau. De plus, le liquide sous la peau a un poids plus grand (à volume équivalent) que celui au-dessus. 

2) Expériences: interface liquide/air

•	Expérience du vortex

L‘expérience consiste à remplir un récipient de 25 litres de forme cylindrique (28 cm de diamètre, 50 cm de hauteur) avec de l’eau douce et froide. Ce récipient a, en son extrémité inférieure, une ouverture de diamètre réglable permettant de faire varier la vitesse d’évacuation du liquide. 
Des gouttes d’encre sont versées à la surface. L’encre forme des volutes spiralées, des voiles colorés plus ou moins opaques, et tombe ainsi jusqu’au fond. Le liquide est ensuite animé d’un mouvement tourbillonnaire dans le récipient grâce à un bâton plongé verticalement et agité de manière circulaire le long de la paroi. L’encre colore l’eau alors de façon homogène. L’eau étant en mouvement, l’ouverture est graduellement agrandie afin de permettre à l’eau de s’écouler. La surface de l’eau se creuse par son milieu de façon symétrique et circulaire. Le tourbillon visible jusqu’alors par le mouvement de l’eau captive prend forme en creux dans l’eau qui s’écoule. Plus l’ouverture s’agrandit, plus le tourbillon se creuse et sa pointe descend dans le récipient jusqu’au fond, formant ainsi un puit évidé par lequel nous pouvons voir sans obstacle du haut vers le bas. En regardant le récipient de côté, et non plus par le haut, nous voyons un tourbillon globalement conique strié à sa surface de lignes descendantes spiralées, ses parois lumineuses et brillantes comme du mercure. La forme varie tandis que nous faisons varier l’écoulement de l’eau. En refermant légèrement et progressivement l’ouverture, le cône diminue en longueur, le haut toujours creusé à la surface de l’eau (descendant graduellement tant que l’eau s’écoule), mais le bas remontant dans le cylindre. L’eau reprend la place alors de l’espace évidé, formant parfois à cette extrémité une goutte allongée d’air en prolongement du tourbillon. Nous remarquons également que le haut de l’entonnoir présente une inversion de la courbure visible de profil. Il s’évase vers les bords alors qu’il est concave proche du milieu.
 
Autour du tourbillon, un cylindre plus coloré de diamètre égal à une petite moitié du récipient apparaît. Des gouttes d’encre jetées alors à la surface de l’eau s’écoulant sont rapidement attirées vers le centre en tourbillonnant. La différence d’intensité entre ce cylindre et l’eau proche des parois (presque incolore) s’accentue. Des paillettes de son, jetées en surface, suivent le même parcours que l’encre. 

Quand le récipient se vide totalement, nous entendons un bruit fort de succion. Le tourbillon est présent jusqu’au bout. L’eau sortant en fin d’expérience est incolore. L’eau colorée étant sortie en premier (l’eau du haut).

Le récipient est rempli à nouveau et laissé au repos. Le lendemain, des grains d’éosine sont placés en surface. Il se produit des filaments rouges coulant verticalement de chaque grain. L’ouverture est ouverte sans qu’aucun mouvement ne soit donné à l’eau. Aucun tourbillon ne se forme au début. Un cône de couleur apparaît nettement, formé des filaments se réunissant en direction de l’ouverture alors que l’eau s’écoule en maintenant sa surface de niveau parfaitement plane. Un petit tourbillon apparaît à la toute fin du vidage. Les grains de poudre tournoient alors dans le sens de la spirale formée par le tourbillon (nous ne sommes pas unanimes sur le sens de rotation du tourbillon). 

•	Expérience de l’onde
Un cristallisoir contenant une faible épaisseur d’eau est posé sur une retro-projecteur. Par l’intermédiaire d’un tuyau fin et souple, une perturbation est provoquée en surface en soufflant courtement. Sur l’écran de projection, l’on peut voir un cercle foncé se créer autour de l’endroit perturbé et s’agrandir rapidement tout en gardant sa forme circulaire. Lorsque ce cercle atteint les parois du cristallisoir, il semble rebondir et se contracter pour disparaître au centre. Des perturbations successives rythmiquement provoquées nous montrent une succession de cercles croissant et décroissant de la même manière de façon continue et rapide.  
L’expérience a été menée avec deux impacts de ce genre. Les cercles se croisent et par moment, un train linéaire de stries droites et fines apparaît entre les deux impacts.

•	Expérience des bulles de Taylor

Dans un vase transparent, haut et relativement étroit, est plongé verticalement un tube en verre. A son orifice inférieur, un tuyau souple est enfoncé et permet de souffler de l’air. L’autre extrémité dépasse du vase. De l’eau est placée dans le vase. Elle s’infiltre également dans le tube en verre. Le niveau d’eau est le même dans le vase et dans le tube. De l’air est soufflé dans le tuyau de manière courte afin de former des bulles, assez longues. Celles-ci remontent le tube en verre. Le niveau d’eau dans le tube monte et l’eau déborde, poussée par la bulle. La bulle d’air présente une forme d’ogive, parfois striée en surface par des spirales. Cela nous rappelle le vortex à l’envers.
 
•	Conclusions
Ces expériences nous permettent d’avoir les conclusions suivantes:
- Toutes ces expériences nous parlent de l’interface eau/air. Dans le vortex, la peau formée par la surface eau-air prend la forme d’un entonnoir à la paroi spiralée. Cette forme se crée quand l’eau entraîne l’air dans le vidage. Elle est sensible au mouvement de l’eau.
- Dans le cristallisoir, par l’effet particulier du rétro-projecteur, la surface de la peau montre des variations en forme de vagues, régulières et circulant librement sous leur impulsion de départ. Cette déformation rebondit ensuite, comme un écho sur la surface du récipient (tendance à la matière solide?). La forme de la peau est sensible au mouvement de l’air.
- Les bulles d’air de Taylor sont apparemment de petits vortex. Leur peau est de même nature. C’est ici l’air qui pousse l’eau. 

Ces expériences sont de qualité très différente quant à leur simplicité et aux phénomènes parasites. Il est important de remarquer qu’une bonne expérience doit être pensée pour ne faire parler que le phénomène à étudier dans sa simplicité la plus directe (pas de moyens détournés, pas d’interactions avec d’autres phénomènes). En ce sens, celle du rétro-projecteur est assez délicate à interpréter. 

Ici encore, nous exprimons le besoin de refaire certaines expériences pour vérifier nos conclusions. 

 3) Expérience: le gaz
•	Expérience du marbre
Dans un erlenmeyer, nous plaçons de petits morceaux de marbre. Nous ajoutons de l’eau: quelques bulles se forment, montent en surface et disparaissent. L’activité stoppe rapidement. Nous ajoutons de l’acide chlorhydrique. Des formes filandreuses coulent dans l’eau, issues de l’acide. Des bulles se forment à la surface du marbre de manière de plus en plus intense au fur et à mesure que nous ajoutons de l’acide. Le flacon reste froid. On entend un chuintement.  On ferme le flacon par un bouchon percé traversé par un tube en verre. Comme les bulles se forment, le ballon se gonfle: la peau du ballon se tend et celui-ci augmente de volume. On détache le ballon en prenant soin de garder son orifice fermé. Des paillettes de son sont placées sur la paillasse. L’orifice du ballon est placé près du son et soudainement ouverte. On entend un bruit de souffle. Les paillettes sont projetées et s’envolent. On sent une odeur piquante de caoutchouc (comme le ballon) et d’acide.

•	Conclusion
- Nous concluons que les bulles issues des pierres montrent la formation d’un milieu différent de l’eau environnante. Nous connaissons cette formation de peau exprimant une frontière.
- Le fait que le ballon se gonfle et qu’à son ouverture, le son s’envole, montre la présence qu’un élément semblable à l’air (souffle, invisibilité) a été recueilli.
- Nous n’avons pas été plus loin dans les conclusions (poids, évanescence…).

Ces expériences montrent la difficulté à mettre en évidence un milieu inaccessible, imperceptible à nos sens. Le gaz seul ne peut être perçu. Il faut pour cela l’enfermer et les expériences doivent donc faire intervenir des acteurs que nous devrons neutraliser dans leurs interactions avec le gaz. La peau, que nous avons mis en évidence, n’est pas spécifique aux gaz et est présente aussi entre liquides de densités différentes. 
Une nouvelle expérience est alors proposée: celle de la seringue.

•	Première expérience de la seringue
Une seringue est emplie d’eau. Si nous bouchons son orifice, il est impossible d’actionner le piston. Si nous vidons l’eau de la seringue et si nous bouchons l’orifice, nous pouvons enfoncer en partie le piston.

•	Deuxième expérience de la seringue
Une seringue est emplie d’eau. En bouchant l’orifice et en tirant sur le piston (il coulisse à une petite moitié de la seringue), nous voyons apparaître des bulles dans l’eau et un espace libre d’eau se crée en surface. En gardant l’orifice fermé et en replaçant le piston à sa position d’origine, l’espace libre disparaît totalement et l’eau repend sa place originelle. Aucun changement de température n’est sensible (ni bruit ni odeur). 

•	Conclusions
Ces deux expériences nous montrent que:
- L’eau n’est pas compressible mais l’air l’est (puisqu’une seringue vide est pleine d’air).
- Si nous donnons à l’eau plus d’espace qu’elle n’occupe ‘au repos‘, sans remplir cet espace supplémentaire d’air, alors un gaz se crée dans l’eau et occupe l’espace libéré. Nous concluons ‘rapidement’ que c’est de la vapeur d’eau mais rien ne nous le prouve dans l’expérience. Disons que c’est un gaz issu de l’eau. Les bulles le prouvent.
- le phénomène est réversible en totalité (apparemment).

III- Témoignage: Les sciences dans la pédagogie Waldorf
François Lusseyran témoigne de l’importance de l’approche de la pédagogie Waldorf pour le jeune face aux sciences. 
Il est important que les élèves ne soient pas enfermés dans des compréhensions toutes faites et intellectuelles se résumant à une loi mathématique, morte si dénuée de contexte. PV=NRT est une expression facile à apprendre et à comprendre intellectuellement par exemple. Elle ne nous renseigne pourtant en rien sur les êtres et les forces non sensibles actives dans le comportement de l’élément gaz. Dans la rencontre avec les éléments, les enfants doivent être acteurs et la pédagogie le permet.
Nos écoles doivent se donner pour tâche de poser chez les jeunes les germes de deux guérisons :
1) leur permettre de réémerger, le moment venu, de l’approche matérialiste dans laquelle ils doivent pourtant plonger en tant qu’hommes d’aujourd’hui
2) permettre de surmonter la pensée ambiante comme quoi l’homme ne serait que le produit de son environnement.( le cours d’esthétique pourrait jouer sur ce terrain un rôle très précieux)

IV- Les métamorphoses animales
Marie-Eve Sytek présente l’ouvrage de Iwer Thor Lorenzen: “ Grundzüge einer Métamorphose der Tiere ”.
Les métamorphoses animales: influence de l’astralité sur l’éthérique et le physique. 
Prenons l’exemple de la chenille et du papillon.
La chenille est un animal composé de plusieurs unités, comportant toute la totalité des organes (métamères). C’est une entité d’ordre éthérique par sa reptation (rythme lié à l’élément aquatique donc éthérique). 
L’animal plus évolué exprime une intention individuelle en prenant une forme plus précise (carapace, pattes). C’est ici l’astral qui se manifeste.

Autre exemple: la métamorphose du polype en méduse. La méduse est l’image astrale du polype, lui plus éthérique. 
Le siphonophore, polype flottant verticalement dans la mer, représente la manifestation la plus forte de l’astral dans ce type d’organisme primaire. Celui-ci ajoute, en plus des organes de la méduse, la verticalité. Il est composé d’une sorte de filament présentant une ‘tête’ enfermant une bulle d’air à son sommet (ballast) et des organes accrochés au long du filament. 
La métamorphose de l’amibe en éponge: L’amibe est typiquement liée au domaine éthérique. Son corps (sa peau) se déforme suivant ses besoins. L’amide n’a que peu de volume. C’est principalement une surface. L’éponge, elle, est un ensemble d’entités mono-cellulaires. Elle se construit en volume. Chacune de ses entités, formées de tissu endoderme, est une cavité de peau digérante (individualisation donc astralité). 
Chez les insectes, nous pouvons observer la métamorphose par le changement de position du nerf et de l’estomac. Certains ont le nerf sur le ventre et l’estomac sur le dos. 
Chez le poisson, la tête exprime l’astralité et la queue l’éthérique. Il est traversé par l’eau de toute part et, malgré cela, est capable d’avoir des perceptions de son milieu (extérieur/intérieur?). Les ouïes et les branchies transforment l’eau en gaz. Le poisson se fabrique de sang. Il sécrète, à partir de ce sang, du gaz (air/oxygène/azote) dans sa vessie natatoire. C’est un organe hydrostatique qui lui permet de ressentir la pression (hauteur d’eau) et lui permet alors de réagir au milieu environnant. C’est aussi un organe auditif puisqu’il transmet les vibrations. 
Chez les amphibiens, l’éthérique est visible dans le corps, et l’astralité dans leur sensibilité aux orages. La métamorphose de la vessie natatoire en poumons se trouve chez les reptiles. 
La dernière étape de ces métamorphoses étudiées dans ce livre est celle qui, par l’apparition du sang chaud chez l’animal, exprime son refus de la pesanteur (sa volonté de la vaincre).

La session prochaine fera l’objet de nouvelles expériences physiques sur le gaz. En biologie, les phénomènes d’échanges gazeux chez les oiseaux seront exposés (Catherine).

Préparations d’expériences:
1.	Pression atmosphérique (Yves)
2.	Expérience pression/détente (Annick)
3.	L’éther (Henri)
4.	Le pneu de Pierre (ou de Koutchouc ?)!
5.	Pesée de l’air (Pierre)
6.	Bouillant de Franklin (Raymond)
7.	Bougie (Claude ?)
8.	Oiseaux (pas de vivisection STP Catherine !  /o\   (:’-(   )
9.	Dilatation (Claude ou Yves)

Rédigé par Véronique Adler (+ quelques coups de patte de P.P.)