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Growth: From Microorganisms to Megacities

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Growth: From Microorganisms to Megacities
SMIL Vaclav , « Growth: From Microorganisms to Megacities », MIT Press, 2019.

Ce livre est consacré au phénomène quasi universel de la croissance d’« objets » les plus divers dans la nature et la société : microbes, populations, villes, empires, économie, matériaux, dont l’auteur, Vaclav Smil, professeur émérite à l’université de Manitoba et spécialiste de l’histoire de l’énergie, met au jour dans cinq chapitres l’évolution au fil du temps.

Vaclav Smil observe dans son premier chapitre que la croissance attire des qualificatifs les plus variés (exponentielle, linéaire, qualitative, chaotique…), mais aussi que bon nombre de phénomènes ont des comportements semblables. On peut, en effet, décrire l’évolution au cours du temps — sa trajectoire — d’une variable caractéristique d’un objet (la hauteur moyenne des individus, la population des villes, la puissance d’une catégorie de moteurs, etc.) avec la même fonction mathématique, par exemple : une gaussienne (courbe en cloche), une courbe logistique représentant une variable qui initialement croît lentement, puis plus rapidement jusqu’à un point d’inflexion au-delà duquel elle atteint un plateau plus ou moins rapidement (courbe en S).

Il remarque que bien des phénomènes obéissent à des lois statistiques simples, par exemple celle de Zipf en linguistique (concernant la fréquence des mots utilisés dans un texte), qui s’applique, avec prudence, à la population des villes (en relation avec leur rang dans le classement des métropoles mondiales). Il n’existe certes pas un principe universel expliquant ces comportements, mais bon nombre d’analogies conclut l’auteur.

Celui-ci s’intéresse spécifiquement, dans le deuxième chapitre, au développement des organismes vivants (cellules, plantes, forêts, cultures…). Il note que si la croissance d’une population microbienne a une trajectoire qui est une courbe logistique (elle finit par plafonner), les courbes représentant le nombre des individus touchés par des épidémies, comme celle de la grippe, sont souvent des gaussiennes. S’agissant des humains, la trajectoire de croissance de leur taille et de leur poids est différente de celle des animaux, notamment des primates ; elle est très influencée par leur métabolisme. Quant à la prévalence de l’obésité dans une population, elle suit une courbe en S.

L’énergie a joué un rôle central dans toutes les civilisations, mais elle n’est utilisable que par des conversions qui permettent, notamment, le développement du vivant : l’énergie solaire permet ainsi, grâce à la photosynthèse, la prolifération de cellules, comme le plancton, à l’origine du pétrole dont la demande a son propre rythme de croissance. Aussi l’auteur compare-t-il,dans le troisième chapitre, la croissance de la production d’énergie par les différentes techniques. On est ainsi passé des moulins hydrauliques du Moyen-Âge à faible puissance, aux 54 kilowatts (environ celle de la voiture Smart) de la machine de Marly qui remontait l’eau de la Seine chez Louis XIV à Versailles, puis à des turbines hydroélectriques dont la puissance plafonne vers 1 000 mégawatts (encore une courbe en S !). On observe le même phénomène pour les moteurs thermiques, mais sur un plus court laps de temps : de 20 kilowatts pour les machines à vapeur de Watt à 3 gigawatts de puissance thermique pour les réacteurs nucléaires. Les rendements des différents types de moteurs ont suivi des courbes assez semblables (une division par trois de la consommation de carburant pour les réacteurs d’avions de ligne en 50 ans).

S’il existe près de 1,2 million d’espèces vivantes répertoriées, le domaine des artefacts créés par l’homme est tout aussi vaste et Vaclav Smil en a réalisé une taxonomie dans le quatrième chapitre (des puces électroniques aux ponts géants, en passant par les automobiles et les gratte-ciel). Leurs performances et leur taille ont varié au cours du temps : la longueur des tunnels ferroviaires est passée de quelques kilomètres en 1840 à 60 kilomètres aujourd’hui, et la vitesse des trains de 8 kilomètres/heure en 1804 (avec la locomotive de Trevithick) à 575 kilomètres/heure avec un train à grande vitesse (TGV) en 2007.

Les objets de l’électronique ont suivi une évolution inverse : une course à la miniaturisation lancée dès avant la Seconde Guerre mondiale, avec les lampes (diodes, triodes, pentodes…) d’une dizaine de centimètres de hauteur, puis avec des transistors dont la dimension passa du centimètre, en 1947, à une vingtaine de nanomètres (le millième de micron) aujourd’hui, une évolution obéissant à la loi de Moore. Quant à la croissance du nombre d’hôtes d’Internet, elle a suivi une courbe logistique.

Le cinquième chapitre, le plus long, envisage le problème complexe de la croissance des populations, des sociétés et des économies. Celle des populations a été lente, la planète n’atteignant son premier milliard d’habitants qu’en 1804 (200 000 ans après l’apparition d’Homo sapiens), pour s’accélérer depuis lors, mais avec une transition démographique qui est amorcée, la fertilité diminuant (sauf en Afrique subsaharienne). Les prévisions pessimistes de l’entomologiste américain (spécialiste des papillons), Paul Ehrlich, annonçant une catastrophe démographique dans son livre Population Bomb, publié en 1968 [1], semblent démenties. L’urbanisation a évolué au même rythme depuis le XIXe siècle, avec aujourd’hui un grand nombre de mégapoles de plus de 20 millions d’habitants.

Vaclav Smil compare également l’évolution, au cours de l’Histoire, de la dimension des empires jusqu’à leur chute, ainsi que celle de leur durée, mais, sauf à constater qu’ils sont mortels, il est difficile d’en tirer des enseignements. Il observe aussi que le rythme historique de la croissance des économies a été très variable, le plus souvent peu élevé : si le produit intérieur brut par habitant a connu une forte accélération après la Seconde Guerre mondiale — 1,73 % entre 1945 et 1973 dans les pays occidentaux —, sa trajectoire a été marquée par une inflexion en 2010 (plus tôt au Japon). Il incite à la prudence dans l’interprétation de ces chiffres même s’il existe une corrélation entre la croissance de l’économie et celle de la chute du prix de l’énergie.  

« Qu’adviendra-t-il après la croissance : fin ou continuité ? » s’interroge Vaclav Smil dans son dernier chapitre, en guise de conclusion. La croissance des phénomènes disparaîtra, même si parfois, elle peut rebondir (combien de fois n’a-t-on pas annoncé que le pic de production du pétrole était imminent…) et les performances des techniques plafonneront (la validité de la loi de Moore en électronique est aujourd’hui mise en cause). Il souligne que la croissance économique ne peut être envisagée comme un mouvement perpétuel ; l’Histoire montre d’ailleurs qu’elle ne l’a jamais été et qu’elle a connu des cycles, d’autant plus que l’habitabilité de la planète est menacée par le réchauffement climatique. Il met aussi en garde contre la difficulté, voire l’impossibilité, de prévoir la situation de nos sociétés dans un siècle.

Le lecteur pourrait être rebuté par le caractère encyclopédique de ce livre, mais celui-ci a le mérite de bien expliciter les phases d’émergence, de croissance et de déclin d’un vaste ensemble de phénomènes sociaux, économiques et techniques (l’auteur aurait pu s’interroger sur la croissance quasi exponentielle des dépôts de brevets…), tout en attirant l’attention sur la nécessité de tenir compte des leçons de l’Histoire avant de faire des extrapolations.



[1] San Francisco / New York : Sierra Club / Ballantine Books.