Il y a quelque 60 000 ans, un Néandertalien s’empare d’un
bout de fémur de hyène, puis, s’aidant d’un couteau de pierre, se met à
l’entailler. En quelques instants, il pratique neuf entailles assez
semblables et plutôt parallèles. Pour signifier quoi ? Francesco
d’Errico a son idée. Après avoir étudié de nombreux artefacts
préhistoriques, dont un fragment de fémur de hyène mis au jour dans les
années 1970 dans la grotte des Pradelles, près d’Angoulême, ce
paléoanthropologue de l’université de Bordeaux a acquis la conviction
que cet os avait une fonction spécifique. Il propose que les entailles
codaient un nombre. Si c’est bien le cas, alors l’Homo sapiens récent,
que l’on nomme l'« humain anatomiquement moderne », n’est pas le seul à
avoir appris à compter. Néandertal aussi l’aurait fait.
Ces marques faites sur un os de hyène par un néandertalien découverte dans la grotte des Pradelles en Charente servaient-elles à noter une information numérique ?
Francesco d’Errico a fait connaître ses idées en 2018. Il abordait
alors le territoire inexploré de l’origine des nombres. « Cette question
est restée jusqu’à aujourd’hui une niche relativement vacante dans la
recherche scientifique », observe le biologiste évolutionniste Russell
Gray, de l’institut Max-Planck d’anthropologie évolutionnaire de
Leipzig. De fait, les chercheurs n’ont pas encore abouti à un consensus
pour définir ce qu’est un nombre. Lorsqu’en 2017, le cogniticien Rafael
Núñez, de l’université de Californie à San Diego s’est demandé si
l’évolution avait vraiment doté les humains d’une capacité innée à
compter ou seulement à quantifier, il a bien dû d’abord proposer une
définition générale du concept de nombre. Il s’est alors arrêté sur
celle-ci : est un nombre toute entité discrète (non continue) affectée
d’une valeur exacte, que l’on représente à l’aide d’un symbole, par
exemple d’un mot ou d’un signe.
La question de l’origine des nombres intéresse de plus en plus les
scientifiques. Outre les préhistoriens, des cogniticiens, anthropologues
ou encore psychologues abordent le problème sous divers angles.
Certains se penchent notamment sur les systèmes de numération existant
au sein des cultures contemporaines, espérant y déceler des indices sur
la façon dont ces mécanismes mentaux et physiques permettant de compter
et de manipuler des nombres se sont développés. Les préhistoriens, de
leur côté, traquent les notations numériques anciennes, tandis que des
linguistes étudient l’origine profonde des mots servant à désigner les
nombres.
La question soulève aussi l’intérêt du Conseil européen de la
recherche : cet organe créé pour coordonner les efforts de la recherche
dans l’Union européenne vient de financer à hauteur de 10 millions
d’euros le projet Quanta d'« Étude de l’émergence des compétences
humaines en matière de comptage ». Il s’agit d’étudier quand et comment
les systèmes de numération sont apparus et se sont répandus au sein de
l’humanité, s’ils sont propres aux hommes anatomiquement modernes ou
étaient déjà présents chez d’autres humains. Les travaux conduits
jusqu’ici ont engendré deux points de vue sur la façon dont les systèmes
de numération se sont manifestés au cours de l’évolution.
Un instinct des nombres ?
Longtemps les chercheurs ont cru que seuls les humains étaient capables de quantifier. Puis, au xxe siècle,
des recherches ont montré que certains animaux le peuvent aussi. Des
poissons, des abeilles et des poussins tout juste nés sont par exemple
capables d’énumérer des quantités allant jusqu’à 4. D’autres parviennent
aussi à discriminer les grandes quantités, pourvu qu’elles soient assez
différentes les unes des autres : ils distinguent par exemple un
assemblage de 10 objets d’un autre de 20 objets, mais tendront à
confondre un assemblage de 20 objets avec un autre en regroupant 21. Les
bébés de six mois ont aussi ces capacités, alors qu’ils n’ont été
encore que peu exposés au langage et à la culture. Andreas Nieder, un
neuroscientifique à l’université de Tübingen, pense que ces observations
induisent un sens inné des nombres chez les humains, qui, selon lui,
est né de l’avantage adaptatif qu’il représente.
Rafael Núñez, qui est l’un des directeurs scientifiques du projet
Quanta, n’est guère d’accord. Il veut bien admettre que nombre d’animaux
ont un sens inné de la quantité, mais pour lui la perception humaine
des nombres est bien plus complexe, et ne lui semble pas pouvoir
résulter d’une sélection naturelle. Il relève que de nombreux aspects
des nombres, à commencer par les sons formant leurs noms ou les symboles
écrits pour les signifier, ne peuvent qu’être le produit d’une
évolution culturelle – c’est-à-dire d’un processus par lequel les
porteurs d’une culture acquièrent des compétences par imitation ou par
enseignement, comme c’est le cas pour l’usage d’un outil, par exemple.
Or s’il existe de nombreuses cultures animales, seules les cultures
humaines impliquent des chiffres. Certes, quelques chimpanzés ont appris
en captivité à représenter des quantités par des symboles abstraits,
mais ni ces primates, ni aucune autre espèce sauvage n’emploient de
symboles numériques dans la nature. Rafael Núñez propose donc qu’une
distinction devrait être faite entre cognition « quantitative », innée
et observée chez les animaux, et « cognition numérique », culturelle et
observée seulement chez les humains.
Tout le monde n’a pas cette position tranchée : Andreas Nieder
souligne que les études neurologiques mettent en évidence les grandes
similitudes existant dans les traitements neuronaux des quantités chez
les humains et chez les non-humains. Pour lui, il serait trompeur de
séparer trop les deux comportements, même si les compétences numériques
des humains sont bien plus grandes que celles des non-humains. « Aucun
animal n’est véritablement capable de représenter des symboles
numériques », convient-il.
La numération aurait émergé par accident dans le cours des activités culturelles des hominines
L’os de hyène qu’a étudié Francesco d’Errico pourrait aider à saisir
la naissance des premières numérations. L’examen des neuf entailles au
microscope a révélé que leurs formes, leurs profondeurs et d’autres de
leurs caractéristiques sont très semblables, de sorte qu’il semble
qu’elles furent toutes réalisées avec la même lame de pierre, toujours
tenue de façon identique. Cela suggère qu’un individu les a pratiquées
en une fois et en quelques minutes ou heures (à un autre moment, huit
autres marques moins profondes furent aussi gravées). Pour Francesco
d’Errico, l’individu en question ne cherchait pas à décorer l’os. À
titre de comparaison, il a aussi analysé sept incisions pratiquées il y a
quelque 40 000 ans dans un os de corbeau dans un habitat néandertalien
de Crimée. L’étude statistique met en évidence que ces encoches sont
espacées avec une régularité comparable à celle que produisent des
volontaires à qui l’on a demandé de pratiquer des entailles régulières
sur des os semblables. Cette observation – et le fait que les encoches
aient été créées en une fois – amène Francesco d’Errico à considérer
qu’elles ont pu servir à retenir une information numérique.
Une apparition fortuite
Le chercheur de Bordeaux propose une théorie de l’apparition des
systèmes d’énumération, fondée sur l’idée que les humains ont élaboré
d’abord fortuitement, puis de façon volontaire des artefacts servant à
noter des nombres. Son intuition est liée au fait que l’os de hyène des
Pradelles n’est pas la seule découverte de son genre. À Border Cave, en
Afrique du Sud, les préhistoriens ont par exemple découvert un péroné de
babouin vieux d’environ 42 000 ans, qui est lui aussi marqué d’encoches
. De l’examen au microscope de ces 29 encoches on conclut qu’elles
furent créées en se servant de quatre outils distincts, ce qui
correspondrait à quatre événements de comptage ayant eu lieu à quatre
occasions distinctes. Pour Francesco d’Errico, les H. sapiens
qui habitaient Border Cave enregistraient aussi des informations
numériques sur des os, et il souligne que nombre de gravures abstraites
découvertes au cours des vingt dernières années plaident en faveur de
l’existence ancienne d’une cognition avancée.
Dans sa vision, la numération aurait été créée par accident dans le
cours des activités culturelles des hominines. C’est ainsi que les
paléoanthropologues désignent la lignée d’abord préhumaine, puis
humaine, sortie de l’ancêtre commun des humains et des chimpanzés.
Lorsqu’ils dépeçaient des carcasses, les hominines incisaient
involontairement leurs os, y laissant des marques de découpe, phénomène
qui aurait préparé et rendu possible un saut cognitif : ces préhumains
se seraient rendu compte qu’il était possible d’inciser certaines
surfaces afin d’y créer des figures abstraites – tels celles retrouvées
sur un coquillage enfoui à Trinil, en Indonésie, il y a quelque 430 000
ans… Ensuite, un autre saut cognitif se serait produit quand les
préhumains commencèrent à donner un sens aux incisions qu’ils
pratiquaient, un sens numérique notamment. L’os des Pradelles pourrait
être le plus ancien exemple connu de ce type de marquage, avance
Francesco d’Errico, qui propose qu’ultérieurement des « exaptations
culturelles » – des accrétions de fonctions sur un même trait culturel,
ici l’habitude de graver, puis de lire des surfaces – ont conduit à
l’invention de 1, 2, 3…, puis des autres chiffres.
Francesco d’Errico a bien conscience que son scénario a des lacunes.
Il ne prédit pas, par exemple, quels déclencheurs culturels ou sociaux
ont pu amener les hominines à marquer délibérément des surfaces d’objets
naturels afin d’y fixer des informations numériques, à lire plus tard.
C’est bien pourquoi il codirige le projet Quanta, conçu pour accumuler
le plus de faits possible afin de saisir quels phénomènes sociaux
pourraient avoir engendré les systèmes de numération utilisés par
l’humanité.
Rafael Núñez, au sein de ce projet, et d’autres chercheurs qui lui
sont extérieurs pensent que les interprétations d’artefacts anciens,
tels que l’os des Pradelles, sont très fragiles. Pour montrer pourquoi,
Karenleigh Overmann, une archéologue spécialiste de la cognition à
l’université du Colorado, évoque le cas des bâtons à message des
aborigènes australiens. Ces bois aplatis ou cylindriques portent de
nombreuses encoches, dont certaines signifient quelque chose, tandis que
la plupart ne signifient rien. L’anthropologue linguistique Piers
Kelly, à l’université de Nouvelle-Angleterre, en Australie, qui a étudié
les bâtons à message, rejoint Karenleigh Overmann. Il a notamment
compris que les incisions observées sur certains d’entre eux sont en
réalité une sorte d’aide-mémoire pour que le messager puisse se
remémorer les détails à transmettre. « Elles évoquent plutôt l’acte de
raconter que celui de décompter », pointe-t-il. Wunyungar, un membre des
communautés aborigènes Gooreng Gooreng et Wakka Wakka, rappelle de son
côté que les bâtons à message peuvent servir à transmettre des
informations de natures diverses : « Certains sont employés pour
commercer, d’autres pour transmettre des données relatives à la
subsistance, à des outils ou des armes, explique-t-il. D’autres servent à
apporter des messages de paix après une guerre. »
Compter avec les mains
Karenleigh Overmann a, de son côté, élaboré une théorie de
l’émergence préhistorique des systèmes de numération fondée sur une
autre approche. Elle a remarqué que des systèmes de numération très
divers sont toujours employés aujourd’hui à travers le monde. En 2012,
les linguistes Claire Bowern et Jason Zentz, de l’université de Yale à
New Haven, aux États-Unis, ont par exemple rapporté que dans 139 langues
aborigènes australiennes, les plus grands chiffres utilisés sont 3 ou
4. Dans certaines de ces langues, on utilise en outre des
quantificateurs tels « plusieurs » et « beaucoup » pour parler de
valeurs élevées. Plus fascinant encore : en Amazonie brésilienne, les
chasseurs-cueilleurs Pirahã n’utiliseraient aucun chiffre… Karenleigh
Overmann, ainsi que d’autres chercheurs, préviennent : ces capacités
limitées de numération ne traduisent pas une déficience intellectuelle
des sociétés où on les rencontre. Ces sociétés sont, par contre,
intéressantes, car leurs systèmes de comptage frustes pourraient
éventuellement donner des indices sur le type de pressions sociales
susceptibles de conduire à l’élaboration de techniques numériques plus
complexes.
Dans une étude de 2013, elle a analysé les données anthropographiques
de 33 sociétés de chasseurs-cueilleurs actuelles. Elle a découvert que
dans les sociétés dotées de systèmes de numération simples – quand les
chiffres ne dépassent guère 4 –, on ne possède pas grand-chose, à part
quelques armes, outils ou bijoux ; dans les sociétés ayant des systèmes
de numération plus élaborés – où les plus grands chiffres utilisés sont
bien supérieurs à 4 –, on possède en revanche bien plus de biens. De
cette observation, Karenleigh Overmann formule l’hypothèse que les
sociétés à systèmes de numération élaborés sont aussi des sociétés ayant
accès à la richesse matérielle.
Or, dans ces sociétés, des indices suggèrent comment les systèmes de
numération complexes se sont développés. Karenleigh Overmann a relevé
que l’on y emploie souvent des systèmes quinaires (de base 5), décimaux
(de base 10) ou vigésimaux (de base 20), donc fondés sur le nombre de
doigts sur une main, deux mains ou sur les mains et pieds. Cela
induirait que les humains ont d’abord compté sur leurs doigts avant
d’élaborer des systèmes numériques. Le stade digital du comptage aurait
joué un rôle essentiel, selon Karenleigh Overmann. Une idée qu’elle
appuie sur la « théorie de l’engagement matériel » qu’a bâtie il y a une
dizaine d’années Lambros Malafouris, de l’université d’Oxford. Selon
cette théorie, connue par l’acronyme MET (material engagement theory),
l’esprit tend à s’étendre au-delà du cerveau dans le corps, les doigts,
puis dans une certaine mesure à l’extérieur dans les objets, par
exemple les outils d’une personne. Les idées s’étendent physiquement à
l’extérieur du corps, où elles se concrétisent ; ainsi selon la MET, la
conceptualisation mentale des nombres inclut les doigts, qui les rendent
plus tangibles et par là plus faciles à ajouter ou à soustraire.
Les sociétés qui ont dépassé le comptage par les doigts l’ont fait,
selon Karenleigh Overmann, parce qu’une exigence sociale de comptage
s’est imposée. Dans une société où circulent des biens matériels, on a
besoin de savoir dénombrer les objets – et bien plus de 4 objets ! –
afin d’en maîtriser les parcours. Karenleigh Overmann souligne que la
MET implique une autre raison pour laquelle l’existence de biens
matériels rend nécessaire l’élaboration de systèmes de numération. Un
bâton de comptage est une extension de l’esprit, puisque les encoches
aident à fixer des nombres intermédiaires pendant un décompte. Ces aides
matérielles auraient joué un rôle crucial dans l’élaboration de moyens
de compter jusqu’à de grands nombres.
Certaines sociétés, dit Karenleigh Overmann, ont fini par se passer
des bâtons ou des os à compter. Cela s’est produit en Mésopotamie
lorsque l’apparition des villes a induit un bien plus grand besoin de
chiffres capables de garder la trace des ressources matérielles et des
personnes. Selon certains indices, les Mésopotamiens d’il y a quelque
5500 ans auraient compté à l’aide de petits jetons d’argile.
Selon la MET, souligne Karenleigh Overmann, ces jetons sont, eux
aussi, des extensions de l’esprit, qui favorisent la création de
nouvelles techniques numériques. La forme des jetons, par exemple, a
notamment fini par représenter des valeurs : 10 petits cônes
équivalaient à 1 sphère et 6 sphères à 1 grand cône. Grâce aux grands
cônes, équivalant chacun à 60 petits cônes, les Mésopotamiens sont
parvenus à manier les milliers avec assez peu de jetons. Cette approche
enthousiasme Karim Zahidi, un philosophe de l’université d’Anvers, en
Belgique, pour qui la théorie de Karenleigh Overmann, bien
qu’incomplète, a le potentiel d’expliquer le développement des systèmes
élaborés de numération utilisés par nos contemporains. Andrea Bender,
psychologue à l’université de Bergen, en Norvège, qui codirige aussi
Quanta, retient son jugement, mais elle estime que, dans le cadre du
projet, la compilation et l’analyse de grandes quantités de données
relatives aux numérations du monde devraient permettre de vérifier la
thèse de Karenleigh Overmann.
La piste linguistique
Karenleigh Overmann aussi a conscience que sa théorie ne résout pas
toutes les questions, à commencer par celle de la période d’émergence du
comptage au sein des sociétés humaines. La linguistique pourrait
apporter de l’aide à cet égard : un faisceau d’éléments suggère en effet
que l’histoire du vocabulaire numérique pourrait être longue de
plusieurs dizaines de milliers d’années. Avec des collègues, Mark Pagel,
un biologiste de l’université de Reading, au Royaume-Uni, s’est servi
des outils informatiques que l’on emploie en biologie pour étudier
l’évolution des espèces, afin d’analyser celle des mots au sein de
nombre de familles de langues. Dans cette approche, les mots sont
traités comme des entités, qui, telles des espèces, demeurent stables ou
sont concurrencées puis remplacées à mesure que les langues se
répandent et se diversifient. Le mot anglais water et le mot allemand Wasser
sont par exemple apparentés, ce qui en fait des cognats, c’est-à-dire
des termes partagés par des langues parentes. Ils dérivent donc d’un mot
plus ancien, ce qui fournit un exemple de stabilité. Pour sa part, le
mot anglais hand diffère du mot espagnol mano, ce qui
montre qu’à un moment dans le passé de ces deux langues apparentées, un
mot fut substitué par un autre. L’estimation de la fréquence de ces
substitutions sur de longues plages temporelles donne une méthode
d’évaluation de l’ancienneté des mots.
Les mots désignant les nombres de faible valeur font partie des traits les plus stables des langues parlées
Par cette approche, Mark Pagel et son collègue Andrew Meade ont
montré que les mots numériques de faible valeur (« un », « deux »,
« trois », « quatre », « cinq ») font partie des traits les plus stables
des langues parlées. Ils changent si rarement au sein d’une même
famille de langues, qu’ils peuvent demeurer stables pendant 10 000 voire
100 000 ans. Selon les chercheurs, ce fut par exemple le cas au sein de
la famille des langues indo-européennes, qui regroupe aujourd’hui de
nombreuses langues d’Europe et d’Asie du Sud. Cette approche ne suffit
pas à prouver que « un », « deux », « trois », « quatre » et « cinq »
proviennent de mots apparentés prononcés pour la première fois il y a
des dizaines de milliers d’années, mais Mark Pagel estime au moins
« concevable » qu’un humain du Paléolithique et qu’un humain moderne se
comprendraient s’ils les utilisaient ensemble.
Le travail de Mark Pagel a ses partisans, dont le codirecteur du
projet Quanta qu’est aussi Russell Gray, mais certains spécialistes des
langues anciennes contestent ses affirmations. Le linguiste de
l’université de Pennsylvanie Don Ringe trouve ainsi douteuse l’idée que
les mots désignant les petits chiffres aient pu être stables depuis la
préhistoire, et cela quelle qu’ait été leur stabilité pendant les
derniers millénaires.
Tout cela soulève un grand nombre de questions sur le moment et la
manière dont les chiffres sont apparus dans la vie des humains. « Ils
jouent aujourd’hui un si grand rôle dans tout ce que nous faisons qu’il
est difficile de concevoir notre vie sans eux », souligne Russell Gray.
Les nombres pourraient avoir acquis leur importance au plus profond de
la préhistoire. L’os de babouin entaillé de Border Cave fut usé au point
d’en devenir lisse, ce qui suggère que les humains préhistoriques l’ont
utilisé de nombreuses années durant. « Clairement, il s’agissait d’un
objet important pour la personne qui l’a produit », explique Francesco
d’Errico. Ce n’est pas le cas du spécimen des Pradelles. S’il a bien
servi à fixer une information numérique, celle-ci n’était pas et ne
pouvait pas encore être importante. Francesco d’Errico et ses collègues
ont étudié cet os pendant de très longues heures, mais le Néandertalien
qui, il y a quelque 600 siècles, l’a gravé, ne s’en est servi que très
brièvement avant de le jeter.
Source : Pour la Science du 18/07/2022