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La philosophie des sciences

L'objectif de la Science (I)

La définition du mode opératoire de la science ne signifie pas nécessairement que les hypothèses qu'elle pose apportent des réponses rigoureuses à nos questions. Quel effet peut-on attendre d'une réponse scientifique ? A-t-elle un caractère normatif, passionnel et modelé sur la vie quotidienne, moralisante ou rigoureuse et précise ? La question fondamentale est de savoir quel est l'objectif de la science. Quel est son champ d'action ?

Rappelons avant toute chose que le scientifique ne définit pas la science comme le public l'imagine à travers les institutions professionnelles, les laboratoires et les universités.

Science est synonyme de démarche scientifique à laquelle nous devons accoler la notion de contexte socio-économique et de paradigme. L'idéologie scientifique suit une structure logique qui peut quelquefois conduire à une œuvre originale. Nous avons vu cependant que d'un point de vue philosophique voire sociologique, les philosophes des sciences ne partagent pas l'avis des scientifiques.

L'objectif de la science est de décrire la nature, c'est-à-dire d'interpréter ce qui nous est donné par l'expérience, de proposer de nouveaux paradigmes, de nouveaux concepts en indiquant la multitude des voies possibles. Son rôle est également de permettre l'éclosion des talents. Son objet, surtout en physique est de "soumettre" les lois, vérifier leur adéquation face à la nature en respectant les critères de scientificité que nous avons évoqués.

En 1935, Popper[1] écrivait : "Notre science n'est pas une connaissance : elle ne peut jamais prétendre avoir atteint la vérité, ni même l'un de ses substituts, telle la probabilité. […] Nous ne savons pas, nous ne pouvons que conjecturer" souligne-t-il. "La science ne poursuit jamais l'objectif illusoire de rendre nos réponses définitives ou même probables. Elle s'achemine plutôt vers le but infini encore qu'accessible de toujours découvrir des problèmes nouveaux, plus profonds et plus généraux, et de soumettre ses réponses, toujours provisoires, à des tests toujours renouvelés et toujours affinés.

Le principal objectif de la science n'est pas d'atteindre des degrés de probabilité élevés. Elle recherche un contenu hautement informatif, bien étayé par l'expérience. Or une hypothèse peut être probable pour la simple raison qu'elle ne nous dit rien ou très peu de chose. Un degré de probabilité élevé n'est donc pas un indice de bonté; cela peut n'être qu'un symptôme d'un contenu peu informatif".

Si le théoricien prend peu de risques sur le plan humain, il en va différemment du praticien dont la faute peut avoir des conséquences fatales. Document UAMS adapté par l'auteur.

Le but de la science est de comprendre pour comprendre, sans chercher à valoriser ses découvertes et en ne prenant aucun brevet. Pour la science seule compte la connaissance désintéressée et sa transmission à chacun. Comme il est stipulé dans un rapport du CERN : "Cette transmission du savoir est d'une importance inestimable, puisqu'elle favorise le progrès et le développement industriel, dans un esprit désintéressé, au service d'une civilisation de l'Universel".

Pour éviter toute méprise, on peut également définir ce que la science n'est pas. La science est tout aussi arbitraire que n'importe quel autre entreprise philosophique ou artistique dans la mesure où son objet est d'expliquer certains aspects de la réalité en négligeant certains paradigmes dépassés, excentriques, etc. La science n'a pas de projet social, économique ou politique. Les faits accumulés par la science n'ont aucune prétention d'être les seules vérités. Nous avons déjà souligné que toute théorie, tout conception si géniale qu'elle soit est vouée à être abandonnée un jour ou l'autre pour une théorie plus efficace.

Les lois et l'expérience.

Une question reste toutefois en suspend depuis l'époque de Cicéron[2] : "comment peut-on prévoir un événement dépourvu de toute cause ou de tout indice qui explique qu'il se produise ?"

Le chercheur qui essaye de déduire des prédictions est confronté à deux tâches différentes :

- découvrir des lois relatives à des prédictions individuelles (loi causale)

- déduire des prédictions statistiques en termes de fréquences

Nous savons cependant que certaines lois causales sont déduites de fréquences (c'est le cas de la physique quantique) mais l'inverse n'est pas possible, car il y aura toujours une dépendance statistique (von Mises). D'un autre côté, un phénomène aléatoire peut représenter une certaine régularité (en thermodynamique par exemple).

Toutefois rien n'indique que les lois soient en définitive toutes indéterministes ou inversement parfaitement déterminées et rigoureuses.

Dans le cas particulier des "relations d'incertitudes" de Heisenberg, on peut essayer de soumettre les différentes expériences à des tests avec l'intention d'y déceler des régularités, des lois. Ceux qui rejettent cette possibilité considèrent qu'il n'existe pas d'hypothèses empiriques et donc se contredisent.

Les découvertes fortuites.

Ceci étant précisé, nous pouvons entrer dans l'âtre du chercheur et découvrir ensemble le recueil de ses aventures. 

La science en action

Pour décrire l'univers, ces événements qui forgent la science, nous devons confronter la pensée au réel. Le raisonnement scientifique consiste à rechercher les causes par la méthode expérimentale : poser une hypothèse, expérimenter, déduire, poser une nouvelle hypothèse, etc. La déduction conduit au raisonnement qui, s'il aboutit à une découverte, sera force de loi. Mais malgré le calcul, les résultats ne sont pas toujours interprétés comme étant en relation avec la réalité. Les découvertes fortuites, que les anglo-saxons nomment "serendipity"[3], telle la pénicilline par Alexander Fleming, ne le sont que pour leurs détracteurs. En fait la problématique existait au préalable et il a suffit que l'observateur soit prêt à voir le "fait" pour confirmer son interprétation. 

L'observation "virtuelle" de Neptune par Galilée le 20 janvier 1613 fut sans signification car elle résulta d'un choix élaboré par déduction : Galilée venait de découvrir les satellites de Jupiter et toute son attention était focalisée sur cette découverte. Il lui fallait aussi vérifier son observation, la répéter au moins la nuit suivante pour isoler les éléments essentiels du phénomène, car la théorie existait. Comme le disait Pasteur[4] "Dans le champ de l'observation le hasard ne favorise que les esprits préparés".  

La même explication s'applique à la découverte d'Uranus par William Herschel en 1781. Cette année là il crut découvrir une comète tellement l'objet était gros, avant que Lexell lui apprenne qu'il s'agissait bien d'une nouvelle planète. On peut également citer la découverte des rayons X par Roentgen en 1895, quand il observa accidentellement que la décharge d'un tube cathodique sur une plaque de platinocyanure de baryum produisait sa luminescence. Ce genre de découvertes ne se retrouve pas seulement en physique mais également en biologie, en géologie et jusqu'en science culinaire…

Certaines découvertes ne sont même pas liées aux travaux qui préoccupent les chercheurs sur le moment. Quand on demanda à Werhner von Braun comment lui était venu toutes ses idées et en particulier les fusées, il répondit : "la découverte, c'est ce que je fais quand je ne sais pas ce que je suis en train de faire". La même idée s'applique à la découverte "des Amériques" par Christophe Colomb alors qu'il n'était même pas parti avec cette intention ! Picasso disait "Je ne cherche pas, je trouve…".  

Le Dr Alexander Fleming en 1952 entouré de boîtes de Petry contenant des cultures de bactéries du penicillium (Æ 25 microns). Image microscopique réalisée par MSU.

En revanche, il arrive de temps en temps que des chercheurs trouvent une idée géniale, la note dans un calepin, mais n'y trouvant bien souvent aucune application, la laisse de côté. Quelques années plus tard, un collègue reprend les notes de son ami et découvre que sa théorie était déjà couchée sur le papier. Il suffisait de reconnaître ses éléments essentiels.  

Côté théorique, si Ernest Rutherford avait bien inventé l'atome pour expliquer ses résultats, il était avant tout préoccupé de trouver une théorie de la diffusion; ce n'est qu'en 1917 qu'il proposera une thèse planétaire de l'atome.

La plupart des découvertes se font par tâtonnements et demandent beaucoup de patience et d'imagination. En physique quantique, la théorie autocohérente des matrices S (bootstrap) inventée par Geoffrey Chew au début des années 1960 était tout d'abord considérée comme une idée saugrenue : toutes les particules élémentaires pouvaient s'engendrer elles-mêmes et dans un système lié ces mêmes particules véhiculaient les interactions. Ce n'est qu'au milieu des années 1970 que la théorie des cordes put s'appliquer aux particules élémentaires.

Idem en physique appliquée. Le concept de symétrie de jauge utilisé en physique quantique fut inventé par Hermann Weyl en 1918. Son idée ne trouva de véritable application qu'à partir de 1954 à travers les découvertes de Yang et Mills sur la symétrie du groupe U(1).

Ainsi que l'a écrit le physicien français P.de Gennes[5], prix Nobel de Physique 1994, "une découverte, c'est trois mois de théories et quatre ans de pratique". C'est même parfois beaucoup plus long et fastidieux.

La fermeture éclair nécessita 15 ans de recherches, l'hydroptère ou bateaux-volant 10 ans d'étude et de mise au point, la carte à puce 9 ans de mise au point avant que chacun l'ait en poche. Le délai est plus long encore en chimie. 

En physique bien souvent, la première expérience fonctionne du premier coup, mais s'est ensuite, lorsqu'on essaye de modifier un paramètre, de reproduire un événement, d'améliorer ses performances que l'on constate qu'il manque un ingrédient, que le mécanisme se brise, qu'il y a des parasites, qu'il manque de sécurité ou que l'on trouve autre chose.  

Ces découvertes fortuites obéissent à un double jeu d'éléments à la fois logiques et irrationnels. D'une part toute découverte non prédite est redevable au génie de son auteur qui sut dépasser la simple constatation pour déduire une explication logique. D'autre part elle est déterminée par le contexte scientifique. Les environnements culturel et social du chercheur le poussent à perfectionner ses instruments, à inventer de nouvelles théories, à prospecter plus loin encore son champ d'investigation pour mettre en évidence des phénomènes qui jusqu'alors passèrent inaperçus.

"De revolutionibus" ayant appartenu à Reinhold Erasmus qui fut l'élève de Copernic vers 1560.

Quelquefois les découvertes se succèdent, allant jusqu'à provoquer une véritable révolution scientifique. Pour Kuhn ces découvertes suivent une évolution temporelle et ont donc une structure.

Le plus bel exemple est l'ellipse inventée par Kepler. C'est parce que le célèbre mathématicien eut connaissance du système héliocentrique de Copernic qu'il put tirer profit des conceptions néoplatonistes, en particulier des concepts de la Renaissance pour formuler ses nouvelles hypothèses. Si Kepler avait conservé les ouvrages de Platon, le démiurge aurait façonné le monde d'une manière bien différente.

Si les théoriciens peuvent décrire les phénomènes, nous savons maintenant que leurs descriptions sont guidées par l'état de la science de leur temps, étroitement liées à une structure temporelle qui forge leur évolution.

Selon Conduitt, alors que Newton venait de voir la pesanteur faire tomber une pomme d'un arbre, il se demandait si cette force ne pouvait pas s'étendre jusqu'à la Lune. Mais en effectuant des calculs basés sur les estimations des géographes, Newton reconnut que ses valeurs ne s'accordaient pas avec sa théorie, "et il fut forcé d'admettre qu'à la force de pesanteur devait se mêler cette force que la Lune aurait si elle était emportée dans un tourbillon…". Son intuition était exacte, mais ne pouvant expliquer les faits nouveaux, Newton reprit l'idée de Descartes et introduisit une erreur qui alla gâcher toute l'élégance et la simplicité de sa théorie originale.

Ainsi que l'a écrit Max Planck[6], "Une vérité nouvelle en science n'arrive jamais à triompher en convainquant ses adversaires et en les amenant à voir la lumière, mais plutôt parce que finalement ses adversaires meurent et qu'une nouvelle génération grandit, à qui cette vérité est familière".

Mais pourquoi les scientifiques sont-ils si peu réceptifs aux idées nouvelles ? Se sont souvent des personnes extérieures à la discipline ou de jeunes recrues occupant un rang plus modeste dans la hiérarchie qui découvrent de nouvelles idées. Les travaux de Mendel par exemple furent ignorés pendant 35 ans car les biologistes considéraient que les expériences d'un ecclésiastique ne pouvaient rien apporter à la science. La théorie de la dérive des continents de Wegener sera rejetée pendant 40 ans car il eut été inconcevable qu'un météorologiste donne son avis en matière de géologie. Pasteur à son tour sera critiqué car ce chimiste découvrit les germes pathogènes avant les médecins ! De tels exemples sont légions et ne confirment pas le rôle traditionnel de la science.

Trois parmi de nombreux transfuges de la science : l'ecclésiastique Gregor Mendel passionné de biologie, le météorologiste Alfred Wegener passionné de géologie et le chimiste Louis Pasteur passionné de médecine. Ces pionniers durent parfois se battre plus de 40 ans contre les préjugés de certains intellectuels pour faire valoir leurs théories. Documents Pologne, K.Funigraz et Institut Pasteur.

La réponse des scientifiques est donc modelée sur des idées préconçues concernant tant l'état de leur discipline que la façon de conduire les expériences à venir. Mais en se protégeant ainsi contre la nouveauté, les conservateurs masquent la réalité des faits. L'interprétation des résultats devient fonction d'a priori culturels et sociologiques que la méthode scientifique et les contrôles internes ne découvrent pas. Si l'influence de ces différents facteurs est bien cernée, l'objectivité sera sauvegardée et le but de la science sera respecté.

Mais la recherche du "comment", cette causalité tant appréciée, ne résout pas tous les problèmes. Il est important de souligner que la causalité ne s'applique qu'en physique. Mais dès que le comportement devient imprévisible, le déterminisme disparaît. La biologie, l'économie ou les sciences sociales ignorent le déterminisme. Un phénomène "obéit" à une loi plutôt qu'à une cause, dont l'antécédent est constant et la conséquence déterminée. La cause est sujette à variations tandis qu'une loi est corrélée à des observations maintes fois répétées. Elle suit une méthode mathématique. Une loi, une règle, toute norme est de nature libérale. On pourrait dire qu'elle est fixée arbitrairement, imposée par nature, où comme Montesquieu[7] le disait "elle dérive de la nature des choses".

Il existe ainsi un rapport entre les composants d'un phénomène, ce qu'on appelle une équation mathématique qui obéit à des corrélations observées dans des circonstances variées. Ces lois expriment le caractère déterministe des phénomènes physiques. Mais à l'échelle de l'atome cette explication n'a plus de sens et la théorie devient beaucoup plus complexe. On doit appliquer le calcul des probabilités pour retrouver un résultat "déterminé". Ceci concerne un problème stochastique (de conjoncture) qui a des relents philosophiques dont il est très difficile de se débarrasser.

Claude Bernard disait que "le but de toute science, tant des êtres vivants que des corps inertes, peut se caractériser par deux mots : prévoir et agir". Mais son déterminisme était opposé aux lois du hasard et ne supporterait plus les critiques des physiciens ou des chimistes. Ce à quoi Wittgenstein rétorqua dans son Tractatus : "Le monde est tout ce qui est, tout ce qui se passe". Le monde est contingence, régit par les lois du hasard. Faux diraient Bohm ou les sages tibétains. Puisque nous sommes plongés dans le monde, nous participons à son devenir. L'ordre est suggéré par l'harmonie de la Nature.

Les théories alternatives

Des idées à faire exploser la Terre en mille éclats

En biologie, en physique quantique, en cosmologie

Précisions que la relation causale a également une connotation philosophique. Chercher la cause ou la raison d'un phénomène consiste par définition à poser le "pourquoi". La science n'est pas à même de répondre à ce genre de question. Sa tâche réelle est d'expliquer le "comment", de quelle manière, par quel moyen tel événement peut se produire. La nuance, ambiguë pour certains, transforme de plus en plus la science en une doctrine moderne : on croit en telle théorie comme l'on croit en Dieu. On finit par attribuer à la science un pouvoir surnaturel, métaphysique qu'elle ne possède pas. A moins que les physiciens ne se décident à considérer les principes philosophiques de Bohm et consorts comme une réalité possible.

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[1] K.Popper, "La logique de la découverte scientifique", Payot, 1973, 85, p284 et suivantes et Appendice XI, p406.

[2] Cicéron, "De la divination", Les Belles Lettres, trad. G.Freyburger/J.Scheid, 1992, p106.

[3] J.Jacques, "L'imprévu ou la science des objets trouvés", Odile Jacob, 1990, p101.

[4] L.Pasteur, lors d'un discours officiel prononcé à la Faculté des Sciences de Lille, le 7 décembre 1854.

[5] P.de Gennes, "Les objets fragiles", Plon, 1994.

[6] M.Planck, "Autobiographie scientifique", trad. A.George, Flammarion-Champs, 1991, p33-4.

[7] Montesquieu, "L'Esprit des Lois", 1748.


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