Articles & Presentations

Introduction in French:

Cérémonie de remise du doctorat Honoris Causa

de l’Université P. Sabatier á

Richard N. Zare

Juin 2003

Richard N. Zare est né a Cleveland Ohio, en Novembre 1939. 11 a obtenu son BA de l’Université de Harvard en 1961, et après avoir travaillé à l’Université de Berkeley de 61 a 63, il passe son doctorat a Harvard en 1964. Durant les annees 64—69, au JILA et a l’université du Colorado, il passe d’un statut de stagiaire post—doctoral à celui professeur associé.

C’est en 1969 qu’il devient professeur a l’université Columbia, à New York et en 1977 qu’il deviendra professeur a l’université de Stanford. Sa discipline est la chimie, mais a la limite de la physique et même de l’astrophysique à  Boulder, R. N Zare a été  rattaché à fois à ces trois départements. Et ses travaux les plus récents ont des applications en biologie!

Je vais essayer de décnre briévement la carrière de recherche de R. N Zare je pourrais la résumer en disant qu’il a publié environ 600 articles dans des revues scientifiques, déposé 100 brevets, reçu une cinquantaine de distinctions et de prix scientifiques, qu’il est aussi un enseignant passionne’ et un pédagogue exceptionnel. . . mais, malgré le peu de temps qui m’est accordé, je vais essayer de vous en dire un peu plus sur cette carrière!

Tout au long de sa carrière, commenée  peu aprés 1960, R. N Zare a su marier de maniére remarquable la physique moléculaire et le laser, qui venait d’apparaÎître et se développait tre’s rapidement.

Les moléculcs sont (beaucoup) plus complexes que les atomes. Vers 1960, les techniques subtiles (cxpérienecs de Rabi, pompage optique inventé par A. Kastler et J. Brossel), qui avaient permis une explosion d’cxpéricnccs et de connaissances nouvelles sur les atomes, s’appliquaicnt difficilement aux moléculcs. Celles-ci restaient le sujet d’expériences

“traditionnelles”: le laser, par ses performances d’une extrême variété, va permettre une révolution analogue sur les atomes et sur les molc’cules ! Dans cette rc’volution qui n’est probablement pas encore achevée aujourd’hui, R. N. Zare a constamment joué un role de pionnier.

Un de ses premiers articles, paru en 1966 dans le Journal of Chemical Physics et qui a joué un rôle trés important, a consisté a proposer d’étendre aux petites moléculcs les expériences d’effet Hanle  l’effet Hanle, c’est la dépolarisation induite par un champ magnétique, de la lumière de fluorescence, lumière réémise par un petit système quantique préalablement excité … pourquoi vous donner tant de détails? parce que en vous parlant de lumière de fluorescence et de polarisation lumineuse, je vous ai cité deux des sujets de prédilections de R. N. Zare. La polarisation lumineuse est intimement liée a l’échange de moment cinétique entre la lumière et la matière et R. N. Zare est l’un des meilleurs spécialistes de ce domaine, sur lequel il a écrit un livre excellent!

Quant á la lumière de fluorescence excité en irradiant une molécule par un laser, c’est un outil d’une extraordinaire sensibilité pour détecter une molécule, non seulement sa préscence, mais aussi dans quel état elle sc trouve, Si elle vibre, Si elle tourne, autour de quelle direction moycnne, et bien des choses plus subtiles encore ! R. N. Zare scra le premier á montrer en 1974 par un article paru dans la revue Science quc cette technique peut ouvrir la voie á une gamme trés vaste d’expérienccs oú on analyse un processus chimiquc par une détection sélective des produits de cette réaction. Tout une école se créera, et les expériences maintenant communes, en physique comme en biologie, de detection par fluorescence laser de molecules uniques descendent de manicre assez directe de ce mouvement initié alors par R. N. Zare!

Le décor est maintenant planté:

des molécules qui vont réagir entre elles, ou aprés excitation par un laser se fragmenter, ou rebondir sur des surfaces,

des lasers pour exciter les produits de ces réactions

et bien sûr, R. N. Zare et ses élèves, rapidement suivis par beaucoup d’autres chercheurs, qui observent et interprètent ces expériences.

Mais la pièce n’est pas écrite… et c’est une pièce aux cent actes divers ! En fait bien plus de cent puisque, je vous l’ai dit, R. N. Zare a signé 600 articles

En qu~ques minutes, je ne peux en faire qu’un survol trés rapide. En relisant la liste des titres de ces publications (…excusez moi, mais je n’ai regardé que 400 d’entre eux .. sélection hasardeuse des bases de données), j’ai noté une caracte’ristique forte : R. N. Zare aborde un sujet par un premiére experience souvent simple, voir naïve, et il le poursuit durant des années, développant son savoir faire instrumental, complétant la théore de l’expérience ou du processus, engage des collaborations, tire de tout cela des idées de nouvelles expériences plus sophistiquces, dont certaines sont de purs chefs-d’oeuvre, tout le processus pouvant durer 15 ans, ou même plus!

D’autre part, les themes étonnent par leur variété. Les voici rappelés de maniere à peu prés chronologique:

• Etudes trés fines d’états moleculaires excités, par pompage optique
• Progrés sur la cohérence de l’analyse des spectres mole culaires
• Etudes de collisions d’atomes excités, avec des atomes puis des molécules; réactions chimiluminescentes
• Détection selective par laser de produits moléculaires de collisions chimiquement réactives : produits de photodissociation, produits de collisions entre jets moléculaires croisés, puis collisions entre une molécule et un atome rapide produit par photodissociation d’un précurseur moleculaire, produits de collision de molecules sur des surfaces ou de recombinaison d’atomes sur des surfaces. Techniques de détection selective par ionisation multiphotonique résonante (REMPI)
• Etudes de molecules trés excitees (etats de Rydberg) et du processus de photoinisation
• Etudes des harmoniques de la liaison CH ou OH et de la réactivité spécifique associée ou de 1’ isomérisation
• Autres techniques de détection sensibles de molecules en phase gazeuse par laser techniques d’optique non linéaire (mélange a 4 ondes), techniques d’absorption (photo­acoustique ou CRDS) ; applications de ces techniques
• Micro-analyse de surfaces solides, utilisant deux impulsions laser (une pour vaporiser et l’autre pour ioniser la vapeur, sans fragmenter les mole’cules) ; technique de’veloppée et appliquée a l’analyse de météorites (vie sur Mars ?)
• Detection de molécules uniques ou en trés petites quantités en phase dense par des techniques varlees : électrophorése capillaire, fluorescence laser en microscopic confocale; applications a des problémes de biologie. R. N. Zare nous en a parlé ce matin dans un séminaire.

C’est donc un scientifique á la carriere d’une exceptionnelle richesse que nous recevons aujourd’hui comme docteur Honoris Causa de l’Université Paul Sabatier. Cette richesse, d’autres institutions l’ont reconnu avant nous. Ainsi R. N. Zare a été élu á 37 ans membre de la “National Academy of Science” des USA. Il a été membre du “Board of the National Science Foundation” de 1992 a 1998, et il l’a préside’ de 1996 a 1998.

En conclusion, j’espére que R. N. Zare est heureux de cette ceremonie en son honneur. Personnellement, je crois que c’est notre université qui est honoree de recevoir la visite d’un scientifique de sa qualité et de sa réputation!

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Speech in French:

Les vertus de l’échec

Monsieur le Professeur, laissez-moi tout d’abord vous remercier pour  votre aimable et généreuse introduction. C’était si complet et si beau que seule ma mère aurait souhaité qu’elle soit un peu plus longue. Je suis très honoré d’être invité au sein de cette vénérable Université pour y recevoir le titre de Docteur Honoris Causa.

Malgré mes protestations, votre Président m’a demandé de prononcer un discours en Français. Je ne pensais pas qu’une humiliation publique serait le prix de cet honneur. Mes connaissances en Français sont hélas si maigres qu’il est difficile de parler de connaissances. J’ai appris le français à Cleveland, dans l’Ohio, il y a quarante ans de cela. Mon premier professeur de Français au lycée était Mademoiselle Barr, une jeune femme aux belles formes et pleine de vie. Je me rappelle que tous les garçons de la classe l’attendaient chaque fois avec impatience, car elle portait des blouses serrées et elle nous parlait avec enthousiasme d’un certain séjour en France où elle découvrit le vrai sens de « joie de vivre ». L’année suivante, le cours fut enseigné par un Monsieur austère qui croyait fermement aux vertus d’une discipline de fer.  Ce changement sonna le glas de mon intérêt pour le Français.

Ceux d’entre vous qui connaissent les Etats-Unis savent bien que l’Amérique profonde ne brille pas par ses connaissances linguistiques. J’entends par là que l’anglais américain est souvent la seule langue parlée, et bien souvent pas très bien. Mes cours de français m’ont toutefois permis de lire  les Trois Mousquetaires, d’Alexandre Dumas, ainsi que d’apprendre par cœur la phrase suivante : « Le chat et le rat ne sont pas amis ». Cette phrase s’est avérée plutôt inutile – jusqu’à aujourd’hui en tout cas ! Je vous demande donc de bien vouloir me pardonner si je massacre votre charmante langue avec mon accent déplorable.  Mais je peux vous promettre une chose. Comme le disait le roi Henri VIII à chacune de ses nombreuses épouses : Notre temps ensemble sera court.

J’ai choisi d’intituler mon discours « Les vertus de l’échec. Il peut vous paraître surprenant que j’aie choisi de parler d’échec aujourd’hui. Premièrement, l’échec est une notion qui ne m’est pas étrangère. Deuxièmement, j’ai l’intime conviction que toute recherche innovante est un savant mélange de nombreux échecs et de peu de succès. Cela n’est pas forcément évident pour ceux d’entre nous en dehors du milieu scientifique, ou même pour les étudiants scientifiques débutants.  La presse et la littérature scientifique rapportent régulièrement des résultats époustouflants. Ces articles donnent l’impression que les succès sont bien plus nombreux que les échecs. Cette fausse idée est renforcée par certains séminaires, où l’orateur donne l’impression que sa recherche s’est faite sans effort, en suivant simplement une succession d’étapes logiques. Mais, chaque scientifique le sait bien, cette impression n’est qu’une illusion. En réalité, la recherche est une série d’erreurs et d’obstacles, un peu comme un parcours du combattant.  Rien ne va jamais comme on le veut.  Pour paraphraser Winston Churchill, je dirais que la recherche consiste à aller d’échec en échec avec toujours le même enthousiasme.

Si la nature d’un travail de recherche est vraiment innovante, il est difficile de prédire ce qui va en ressortir. La recherche innovante ne consiste pas à repousser les frontières  de connaissances déjà établies. Elle ne se réduit pas non plus à remplir les cases blanches d’un formulaire. Ce type de recherche a sa place, bien sûr, mais je ne le considère pas innovant. Le scientifique débutant fait un grand pas en avant le jour où il comprend que les expériences peuvent échouer, et même échouer souvent. L’expérimentation, ce n’est pas un simple exercice de laboratoire qui doit réussir à chaque tentative. Même si les travaux se fondent sur des théories bien connues, même s’ils sont parfaitement organisés et planifiés, les résultats sont souvent bien différents de ceux que l’on attendait. La science expérimentale consiste à fouiller l’inconnu.  C’est un peu comme un  jeu de devinettes.  Bien entendu, il faut deviner le mieux possible.  Parfois nos prévisions peuvent s’avérer totalement fausses, et les expériences semblent n’apporter aucun résultat significatif. En effet, les découvertes les plus grandes, lorsqu’elles surviennent, sont toujours une surprise. D’ailleurs, comment ne pas être surpris par une découverte qui change notre compréhension du monde?

Je crois que ce principe est bien reconnu dans de nombreux domaines. Les romanciers disent souvent que leurs personnages ont pris le contrôle du récit et l’ont conduit dans une direction autre que celle prévue initialement. De même, les journalistes constatent souvent qu’au fur et à mesure qu’apparaissent des faîts nouveaux, le récit prend une tournure bien différente de celle imaginée au départ.

L’apprenti chercheur doit apprendre à un moment donné à accepter l’échec, et prendre le risque d’essayer d’autres approches.  C’est difficile, mais essentiel.  Le scientifique expérimenté sait que les échecs font partie du processus créatif. Pour surmonter cela, je conseille d’adopter l’attitude de celui que j’appelle le « schizophrène satisfait » : Croyez passionnément en une chose, et en même temps n’y croyez pas vraiment.   Croire en quelque chose tout en restant sceptique peut sembler contradictoire, mais un tel état d’esprit est très utile si vous cherchez à comprendre la nature. Formulez la meilleure hypothèse possible, et cherchez immédiatement comment tester si cette hypothèse ne vous masque pas la vérité.   Vivre avec une telle ambiguïté, c’est possible.  On peut même l’enseigner à d’autres.

La science est par nature une activité subversive : il s’agit de remettre en question des principes qui semblaient bien établis. Lorsque toutes les tentatives visant à démontrer le contraire ont échoué, alors seulement pouvons nous commencer à croire en la réalité de notre affirmation. Tous ces  tests sont à la base du processus qui permet à l’hypothèse de se transformer en théorie, puis finalement en loi scientifique. Et lorsque nous devenons plus réfléchis et avisés, nous découvrons que même les lois les plus reconnues ont aussi leurs limites.

Si la recherche expérimentale est souvent une succession d’échecs ponctués par seulement quelques réussites, le sage tire leçon de chacun de ses échecs.  C’est ainsi que la nature nous guide vers la vérité. Etre déçu par un échec, c’est humain. Cependant, pour devenir un chercheur accompli, il faut savoir apprendre de ses erreurs et savoir surmonter ses déceptions. D’ailleurs sans nos innombrables échecs, nous ne saurions apprécier nos quelques succès à leur juste valeur. Le schizophrène satisfait interprète l’échec comme la seule voie vers l’innovation. L’échec nous aide à résoudre les mystères de ce monde. Dans l’univers de la recherche, il est et restera notre plus fidèle compagnon.  Secrètement, le chercheur avisé sait que l’échec est un puissant moteur vers le succès.

Je tiens à vous remercier une nouvelle fois de me conférer ce grand honneur.

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Speech translated into English:

The Virtues of Failure

Thank you, Professor Vigué, for your most kind and generous introduction, so ample and magnificent that only my mother would have wished that it were longer.    I am truly grateful to be invited to Université Paul Sabatier, this great and ancient university, to receive an honorary degree and to be part of these most special ceremonies.

Your President has asked me to address you in French despite my protestations that public humiliation should not be part of the festivities.   Alas, my command of this language is poor, indeed, embarrassingly so.  My knowledge of French is based on two high-school courses taken more than forty years ago in Cleveland, Ohio. The first course was taught by Mademoiselle Barr, who was young, vivacious, and most curvaceous.  I remember that every boy in the class looked forward to Mademoiselle Barr, who delighted us in wearing tight-fitting blouses and spoke with enthusiasm about the time she once visited France and discovered the meaning of joie de vivre. The next year, my second class in French was taught by a much older man who was a strict disciplinarian. My interest in French declined markedly as this course progressed.

Those of you familiar with the United States will recognize that the Midwest is what we call linguistically challenged.   By this I mean that American English is spoken there almost exclusively, and frequently not well either.  My studies of French allowed me to read Alexander Dumas  The Three Musketeers, and to learn by heart the phrase, Le chat et le rat n sont pas amis.   This last phrase has proved to be useless to me. The occasions for using it have been  until now  meager to nonexistent! Sad to say, since that time, my abilities to speak French have deteriorated, largely through lack of use.  I beg your indulgence while I proceed.  I can only promise you as the English king Henry the Eighth said to each of his many wives, Our time together will be short. 

I have chosen for the title of my talk, The Virtues of Failure.   You might be surprised that I wish to speak about failure today.  First, failure is no stranger to me.  Second, I believe that innovative research is a mix of many failures and few successes.  This fact may not be apparent to those of us outside science or to those students of the sciences who are just beginning.  We read in newspapers and in scientific journals accounts that stress the accomplishments achieved. These articles give the impression that successes vastly outnumber failures.  This false idea is often reinforced by oral presentations in which the speaker makes the research enterprise sound like it were effortless, consisting of one logical step after another. But this impression is misleading, as every researcher knows.  Real research is a comedy of errors in which one thing goes wrong after another. To paraphrase Winston Churchill, research progress consists of staggering from one failure to the next with undiminished enthusiasm.

If research is truly innovative, then little can be predicted ahead of time about what will happen and what will be found out.  Innovative research is not an activity of filling in the blanks in some form or in extending the boundaries of well-established knowledge.  Such activity also has its place, but I do not call it innovative.  One of the most important lessons to be learned by anyone beginning to do research is that experiments fail, and they do that rather regularly. Experimentation is not like a laboratory exercise that has been devised to work each time. No matter how well understood the theories upon which an experiment is based or how well designed the experimental plan, the results can often be nothing like what was first imagined.  Experimental science delves into the unknown, so the planning beforehand is a best guess.  Sometimes, these guesses turn out to be totally ill-conceived and a series of experiments seems to yield nothing of significance.  Indeed, great discoveries surprise us. Without some surprise these discoveries cannot be considered to have altered the way we understand the world.

I believe that these sentiments are shared in many other fields. I note that writers of fiction often say, after the fact, that their characters took over the story and drove the story in unexpected directions.  Similarly, writers of nonfiction often find as new facts tumble out that the story they thought they were telling turns out to be different.

Getting beginning researchers to accept failure and assume the risks of trying yet another approach is difficult but essential. A more seasoned investigator knows that failures are part of the creative process.  What helps I find is to develop an attitude of what I call a contented schizophrenic, an attitude in which you are willing to believe in something and yet disbelieve in it, all at same time. Simultaneously, to believe passionately and to question critically appear to be contradictory activities, but such a mindset helps in seeking to understand nature. You must put forth you best idea how something may behave and then begin immediately to devise means of testing whether this idea about nature s behavior has beguiled and blinded you to what is taking place. Living with ambiguity is something that can be learned and even taught to others.

Science at its core is a subversive activity.  We seem only capable of disproving things that seemed established.  Only by exhaustive efforts of failed disproof do we gradually accept an assertion as likely to be so.  That is the process that leads from hypothesis to theory to scientific law. And as we become wiser and more reflective, we find that even some of our most cherished laws only have limited scopes in which they are valid.  Experimental work is often a series of failures punctuated by a few successes.  A wise person learns from each failure and accepts that failures are nature s way of guiding us to what really works.  It is human nature to be disappointed by these failures. But, learning from failure and learning to live with failure are truly key elements in becoming a successful researcher. Without nearly constant failure the few successes we experience would not be so sweet.    The contented schizophrenic accepts failure as the only way to create innovation of real value.  Failure does have its special virtues in encouraging us to unlock the mysteries of nature.  In the research arena, failure is sure to be a nearly constant companion. The smart researcher uses failure as a powerful but often secret tool for finding success.

Let me thank you again for conferring upon me this great honor.

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Speech translated in Chinese