‘The memory of life itself’: Bénard’s cells and the cinematography of self-organization

Abstract

In 1900, the physicist Henri Bénard exhibited the spontaneous formation of cells in a layer of liquid heated from below. Six or seven decades later, drastic reinterpretations of this experiment formed an important component of "chaos theory". This paper therefore is an attempt at writing the history of this experiment, its long neglect and its rediscovery. It examines Bénard's experiments from three different perspectives. First, his results are viewed in the light of the relation between experimental and mathematical approaches in fluid mechanics, leading to a re-examination of the long-term reception of Bénard's results among fluid dynamicists up to the chaos craze, whereby the traditional emphasis placed on mathematical physics is counterbalanced by greater attention to experimental approaches.Second, we focus on Bénard's own way of using his results as analogies that could help grasp something about the reason why inorganic matter may structure itself in ways reminiscent of living forms. This is shown to resonate strongly with Prigogine's work in the 1960s and 1970s. Third, Bénard's adoption of the cinematograph as his preferred experimental 2 instrument is interpreted as having reinforced his long misunderstood belief that he had exhibited a form of self-organization essential to the understanding of life.

Le coup d’œil du scarabée : Charles Nordmann ou pourquoi la guerre est l’affaire des savants

“…Rappelant que son fondateur était chrétien et croyant, citant ses écrits sur le non-empiètement de la science sur la religion, il réafÏrme que la métaphysique ne peut se réduire à la physique. Dans le conflit qui oppose alors matérialistes et néo-vitalistes à propos de savoir si le vivant est soumis à d'autres forces que la matière inanimée, le chroniqueur assume une nouvelle fois la position médiane (Aubin, 2008). Dans le doute, il est impossible d'être afÏrmatif, dit-il, mais du même soufÒe, fait-il remarquer, on n'a pas besoin de la position vitaliste pour afÏrmer sa foi dans le divin, que la loi de la gravitation universelle n'est pas moins mystérieuse que la vie et la mort des êtres humains et que « ce qu'il y a de divin dans l'Univers, c'est précisément que son harmonie soit gouvernée par des lois immuables, universelles et ne souffrant pas d'exception » (Nordmann, 1913f, p. 708).…”

La mécanique des fluides en France dans la première moitié du xxe siècle

“…La seconde découverte, des tourbillons de sillage, est réalisée à la faculté des sciences de Lyon où Bénard débute sa carrière universitaire, puis à Bordeaux où il obtient un poste de professeur, et enfin à Paris à partir de 1922. Une grande originalité de Bénard est son utilisation de la caméra comme instrument d'investigation scientifique, associée à un système optique lui permettant d'accéder à une résolution spatiale de quelques micromètres [62,65]. La théorie non visqueuse de von Kármán (lequel réalise aussi quelques expériences, moins poussées que celles de Bénard) ne prédit pas bien la fréquence des tourbillons, en particulier au voisinage du seuil de l'instabilité du sillage stationnaire où les effets visqueux sont importants.…”

Pattern Formation in Spatially Forced Thermal Convection

“…Both chemicals diffuse from cell to cell with different diffusion rates 1 . If the inhibitor diffuses faster than the activator, the inhibitor concentration becomes overwhelming and stops both reactions, at areas further away from regions of high activator concentration.…”

“…For simplicity one assumes a bottom plate, whose surface is sinusoidally modulated with a wave number q f . 1 The amplitude of the one-dimensional surface profile is δ and the boundaries have constant temperature:…”

“…3.1) and a single crystalline sapphire top plate (dark blue in Fig. 3.1), each having a diameter and thickness of 101.6 mm and 9.5 mm, respectively 1 . Both plates have surfaces polished to a flatness of λ/4 (λ ≈ 633 nm).…”