Les Controverses
Les difficultés d'évaluation d'une théorie conditionnent l'apparition de controverses au sein de la communauté scientifique. Parmi les plus célèbres, comptons celles ayant trait à l'évolution des espèces (Darwin, Lamarck), à la nature de la lumière (onde, corpuscule), à l'origine des micro‑organismes (Pasteur, Pouchet), à la formation des continents et des océans (dérive et ponts continentaux) ou aux mouvements respectifs de la Terre et du Soleil (Galilée, Eglise).
Chaque controverse illustre un ensemble de difficultés à chaque fois différentes :
1- La théorie de l'évolution des espèces a tout d'abord dû surmonter une première controverse celle du créationnisme soutenant que le monde a été créé tel qu'on peut le voir actuellement. Cette controverse dure toujours puisque certains états des USA exigent l'enseignement, en parallèle, des deux théories à l'école.
L'évolution étant acceptée par la majorité des scientifiques dès le XIX ème siècle, restaient les problèmes liés aux mécanismes biologiques responsables de celle‑ci. Deux thèses s'affrontent, celle de Darwin qui supposent des mutations aléatoires et une sélection naturelle des plus adaptés à l'environnement et celle de Lamarck qui tient pour l'hérédité des caractères acquis par l'individu au cours de sa vie. La controverse est en fait apparue après la mort des deux savants par l'excès de zèle de leurs disciples. Ces derniers ont radicalisé la pensée initiale des deux hommes.
En fait, Darwin, s'étant largement inspiré des travaux de Lamarck, n'était pas contre l'idée de l'existence de phénomènes autres que la sélection du plus fort pour expliquer l'évolution. Ainsi, tente‑t‑il de le démontrer dans un de ses derniers ouvrages « La descendance de l'homme » que certains de ses disciples mettront au compte d'une divagation sénile.
Les nuances de la théorie de Darwin ont été éliminées pour pouvoir mieux imposer sa théorie et nier l'apport de Lamarck, ce français hérétique. Cette position a été confortée par les nouvelles découvertes de la biologie moléculaire qui abondait dans le sens d'un patrimoine génétique non influençable par l'environnement. Des travaux récents sont cependant beaucoup plus nuancés :
‑ Mise en évidence de gènes 'sauteurs' sous l'influence du milieu par B. Mc . Clintock, en 1940, et dont les travaux n'ont été reconnus que dans les années 80.
‑ Existence d'un ADN en dehors du noyau cellulaire dans les mitochondries et les chloroplastes (organites, peut‑être d'origine bactérienne, qui servent à la respiration de la cellule). Cet ADN est influencé par le cytoplasme et échange des brins avec l'ADN du noyau au moment de la mitose.
‑ Existence de virus capables de transformer leur ARN en ADN et de s'installer dans le matériel génétique d'un individu, avec aussi transport possible de gènes entre espèces.
Les interactions ADN‑milieu sont donc possibles. Lamarck, n'avait sans doute pas tout à fait tort.
2- Dans l'exemple de la théorie de la lumière, la controverse n'est pas venue de disciples trop zélés mais tient à la nature même de la lumière. Le concept de dualité onde‑corpuscule n'a été admis qu'au XXème siècle grâce à la mécanique quantique, élargi même à la matière par De Broglie (1924). Avant cette période, l'opposition est née entre les tenants d'une lumière particulaire (de Newton à Einstein) et ceux d'une lumière ondulatoire (Young, Fresnel, ... ), car les expériences révélaient tour à tour un seul des aspects de la nature de la lumière. Ce type de malentendu est assez fréquent en science. Chaque école de pensée développe son point de vue alors que bien souvent les phénomènes étudiés relèvent de plusieurs explications alors complémentaires. L'exemple de la lumière est en ce sens tout à fait pédagogique et celui de l'évolution, décrit plus haut, le deviendra sans doute.
Une parabole attribuée à Bouddha vient ici à point nommé : « Ayant fait convoqué des aveugles, leur rajah les mena auprès d'un éléphant. A l'un, il présenta une défense, à l'autre une oreille, au troisième la queue et au dernier un pied. A chacun, il dit : 'Voici l'éléphant'. Il leur demanda ensuite : 'Avez‑vous étudié l'éléphant? ‑ Oui, Majesté' répondirent‑ils. 'Alors, quelles sont vos conclusions ?'. Les aveugles répondirent à tour de rôle: 'l'éléphant est une sorte de pointe ‑ Non, l'éléphant est comme un éventail ‑ Non, l'éléphant est un genre de corde ‑ Non, l'éléphant est une espèce de tronc d'arbre. »
jeudi 13 mai 2010
mardi 11 mai 2010
1- Certains résultats semblant infirmer la théorie seront, souvent inconsciemment d'ailleurs, écartés par le chercheur. Quel étudiant n'a pas, un jour en toute bonne foi, éliminé des points qui lui paraissaient aberrants sur un graphique.
2- Tout critère de réfutation appartient par définition au cadre conceptuel de la théorie attaquée. Restera‑t‑il recevable dans celui de la nouvelle théorie ? Non, si le changement de théorie est suffisamment profond pour correspondre également à un changement de paradigme (cadre général conceptuel). « Ainsi la découverte de coquilles fossiles sur une montagne ne prouve la variation du niveau des mers [ou l'élévation des chaînes de montagnes] que si l'on accepte la théorie de l'évolution. Pour un adepte du créationnisme, la Terre peut très bien avoir été créée d'un coup avec ses fossiles tout prêts! ». Le critère d'évaluation d'une théorie dépend de la signification du fait qui dépend elle aussi d'un cadre théorique. Heureusement que les changements de paradigmes (cadres de pensée) sont beaucoup moins fréquents que les changements de théories.
Les vérifications des conséquences peuvent être expérimentales mais aussi observationnelles quand l'expérience n'est pas réalisable et c'est le cas dans la plupart des sciences naturelles. Il s'agit alors de collecter le plus grand nombre de faits allant dans le sens de la nouvelle théorie. La logique de la preuve n'existe en fait que dans les mathématiques. Même dans les sciences expérimentales, trouver l'expérience cruciale qui prouvera sans conteste la véracité de la théorie est difficile et peu fréquent. Alors on va accumuler des expériences aux résultats plus ou moins ambigus et les statistiques feront le reste. Les preuves seront amenées de façon progressive et ne seront en fait jamais définitives. Certains vont même jusqu'à donner un petit coup de pouce aux statistiques pour faire émerger des résultats significatifs pour la nouvelle théorie. Mendel, sans doute inconsciemment et on lui pardonne puisqu'il avait raison, a utilisé ce procédé car les expériences qu'il avait menées ne pouvait conduire de manière fiable aux célèbres proportions qui ont été à la base de la génétique. Les poids respectifs des résultats expérimentaux comme les faits d'observation sont donc eux aussi susceptibles d'être influencés par la théorie : l'objectivité est un concept difficile à mettre en oeuvre.
Dans ce sens, le critère le plus souvent employé pour la validation des résultats expérimentaux est celui de la reproductibilité de l'expérience. Dans les sciences observationnelles, cela se traduit par la recherche de faits significatifs les plus nombreux possible. Dans le cas où l'on cherche vraiment à reproduire les expériences pour qu'elles valident une théorie (dans le cas contraire, on essaie d'invalider une théorie gênante), on peut se trouver confronté à des protocoles délicats et complexes :
1- Newton avait décomposé la lumière et analysé le comportement des différentes couleurs à l'aide de prismes. Pendant un demi‑siècle, ses détracteurs ont contesté la reproductibilité de l'expérience car ils utilisaient des prismes de mauvaise qualité et ne les plaçaient pas de manière suffisamment précise.
2- L'expérience de la balance de Coulomb n'a jamais pu être reproduite, car très délicate. Elle est pourtant à la base de l'électro-statisme et de la fameuse loi en 1/r2.
Le critère de reproductibilité n'est pas infaillible, surtout dans le domaine les sciences de la vie où la variabilité est une condition justement vitale. Il ne doit donc pas être utilisé sans discernement pour invalider une théorie. Un ancien ministre de la Recherche disait fort à propos: « S'il se présentait au CNRS, Dieu serait collé. Il a fait une manip intéressante, mais personne n'a jamais réussi à la reproduire. Il a expliqué ses travaux dans une grosse publication, il y a très longtemps, mais ce n'était même pas en anglais et, depuis, il n'a plus rien publié. »
La logique de la preuve peut même parfois, dans des cas extrêmes, devenir stérilisante, quand les instances scientifiques exigent d'affiner le protocole d'expériences déjà concluantes, mais gênantes, ou d'obtenir une plus grande quantité de l'élément découvert pour confirmation. Ainsi, l'obtention d'un gramme de radium demanda à Marie Curie une dizaine d'années d'efforts sans avancée théorique.
2- Tout critère de réfutation appartient par définition au cadre conceptuel de la théorie attaquée. Restera‑t‑il recevable dans celui de la nouvelle théorie ? Non, si le changement de théorie est suffisamment profond pour correspondre également à un changement de paradigme (cadre général conceptuel). « Ainsi la découverte de coquilles fossiles sur une montagne ne prouve la variation du niveau des mers [ou l'élévation des chaînes de montagnes] que si l'on accepte la théorie de l'évolution. Pour un adepte du créationnisme, la Terre peut très bien avoir été créée d'un coup avec ses fossiles tout prêts! ». Le critère d'évaluation d'une théorie dépend de la signification du fait qui dépend elle aussi d'un cadre théorique. Heureusement que les changements de paradigmes (cadres de pensée) sont beaucoup moins fréquents que les changements de théories.
Les vérifications des conséquences peuvent être expérimentales mais aussi observationnelles quand l'expérience n'est pas réalisable et c'est le cas dans la plupart des sciences naturelles. Il s'agit alors de collecter le plus grand nombre de faits allant dans le sens de la nouvelle théorie. La logique de la preuve n'existe en fait que dans les mathématiques. Même dans les sciences expérimentales, trouver l'expérience cruciale qui prouvera sans conteste la véracité de la théorie est difficile et peu fréquent. Alors on va accumuler des expériences aux résultats plus ou moins ambigus et les statistiques feront le reste. Les preuves seront amenées de façon progressive et ne seront en fait jamais définitives. Certains vont même jusqu'à donner un petit coup de pouce aux statistiques pour faire émerger des résultats significatifs pour la nouvelle théorie. Mendel, sans doute inconsciemment et on lui pardonne puisqu'il avait raison, a utilisé ce procédé car les expériences qu'il avait menées ne pouvait conduire de manière fiable aux célèbres proportions qui ont été à la base de la génétique. Les poids respectifs des résultats expérimentaux comme les faits d'observation sont donc eux aussi susceptibles d'être influencés par la théorie : l'objectivité est un concept difficile à mettre en oeuvre.
Dans ce sens, le critère le plus souvent employé pour la validation des résultats expérimentaux est celui de la reproductibilité de l'expérience. Dans les sciences observationnelles, cela se traduit par la recherche de faits significatifs les plus nombreux possible. Dans le cas où l'on cherche vraiment à reproduire les expériences pour qu'elles valident une théorie (dans le cas contraire, on essaie d'invalider une théorie gênante), on peut se trouver confronté à des protocoles délicats et complexes :
1- Newton avait décomposé la lumière et analysé le comportement des différentes couleurs à l'aide de prismes. Pendant un demi‑siècle, ses détracteurs ont contesté la reproductibilité de l'expérience car ils utilisaient des prismes de mauvaise qualité et ne les plaçaient pas de manière suffisamment précise.
2- L'expérience de la balance de Coulomb n'a jamais pu être reproduite, car très délicate. Elle est pourtant à la base de l'électro-statisme et de la fameuse loi en 1/r2.
Le critère de reproductibilité n'est pas infaillible, surtout dans le domaine les sciences de la vie où la variabilité est une condition justement vitale. Il ne doit donc pas être utilisé sans discernement pour invalider une théorie. Un ancien ministre de la Recherche disait fort à propos: « S'il se présentait au CNRS, Dieu serait collé. Il a fait une manip intéressante, mais personne n'a jamais réussi à la reproduire. Il a expliqué ses travaux dans une grosse publication, il y a très longtemps, mais ce n'était même pas en anglais et, depuis, il n'a plus rien publié. »
La logique de la preuve peut même parfois, dans des cas extrêmes, devenir stérilisante, quand les instances scientifiques exigent d'affiner le protocole d'expériences déjà concluantes, mais gênantes, ou d'obtenir une plus grande quantité de l'élément découvert pour confirmation. Ainsi, l'obtention d'un gramme de radium demanda à Marie Curie une dizaine d'années d'efforts sans avancée théorique.
lundi 22 mars 2010
Validation et réfutation (suite)
L'autre restriction concerne les artéfacts (structures créées par l'homme) et illusions d'optique qui peuvent entacher l'observation. Parmi les plus connues, citons les aberrations optiques de la lunette améliorée par Galilée et il a fallu toute la confiance de ce célèbre savant en sa théorie pour qu'il puisse interpréter correctement ses observations. Il lui est d'ailleurs arrivé de se tromper, prenant les anneaux de Saturne pour un astre triple. En fait, l'observation comporte souvent déjà une part d'interprétation et l'une des réactions de scientifiques cherchant à défendre une théorie, est de taxer d'artéfacts des faits d'observation contredisant cette théorie.
Plus récemment, (GUILLOU J.J., 1984, « Existence de bactéries fossiles dans les magnésites », CR. Ac. Sc.), des bactéries fossiles ont été vues au microscope électronique à balayage dans des magnésites (Mg C03). Elles ont été considérées comme des structures artéfacts pour défendre l'origine hydrothermale (eau chaude T > 250 °C) des magnésites, la présence de bactéries impliquant une cristallisation à température plus basse dans un environnement sédimentaire. En outre, ces bactéries sont associées à un type de cristallisation par lissage de fibres qui, lui, contredit la théorie de la croissance du cristal parfait. Cela faisait beaucoup pour un seul type pétrographique...
b) L'hypothèse précède donc souvent l'observation et nous verrons un peu plus tard que l'énoncé de cette hypothèse requiert certaine méthode mais surtout une bonne dose d'imagination non canalisée et nourrie souvent d'irrationnel.
c) Enfin la vérification des conséquences, si elle est nécessaire pour permettre une induction vers une loi générale, ne peut être que partielle.
Seule la réfutation, selon K. Popper, c'est à dire trouver le contre‑exemple sera incontestable. Quoique...
L'autre restriction concerne les artéfacts (structures créées par l'homme) et illusions d'optique qui peuvent entacher l'observation. Parmi les plus connues, citons les aberrations optiques de la lunette améliorée par Galilée et il a fallu toute la confiance de ce célèbre savant en sa théorie pour qu'il puisse interpréter correctement ses observations. Il lui est d'ailleurs arrivé de se tromper, prenant les anneaux de Saturne pour un astre triple. En fait, l'observation comporte souvent déjà une part d'interprétation et l'une des réactions de scientifiques cherchant à défendre une théorie, est de taxer d'artéfacts des faits d'observation contredisant cette théorie.
Plus récemment, (GUILLOU J.J., 1984, « Existence de bactéries fossiles dans les magnésites », CR. Ac. Sc.), des bactéries fossiles ont été vues au microscope électronique à balayage dans des magnésites (Mg C03). Elles ont été considérées comme des structures artéfacts pour défendre l'origine hydrothermale (eau chaude T > 250 °C) des magnésites, la présence de bactéries impliquant une cristallisation à température plus basse dans un environnement sédimentaire. En outre, ces bactéries sont associées à un type de cristallisation par lissage de fibres qui, lui, contredit la théorie de la croissance du cristal parfait. Cela faisait beaucoup pour un seul type pétrographique...
b) L'hypothèse précède donc souvent l'observation et nous verrons un peu plus tard que l'énoncé de cette hypothèse requiert certaine méthode mais surtout une bonne dose d'imagination non canalisée et nourrie souvent d'irrationnel.
c) Enfin la vérification des conséquences, si elle est nécessaire pour permettre une induction vers une loi générale, ne peut être que partielle.
Seule la réfutation, selon K. Popper, c'est à dire trouver le contre‑exemple sera incontestable. Quoique...
vendredi 19 mars 2010
Vie d'une théorie - Validation et réfutation
Reprenons les étapes idéales de la méthode expérimentale qui prévaut actuellement :
a) Mise en évidence de faits contraires à la théorie admise
b) Formulation d'hypothèses théoriques et déduction des conséquences observables
c) Vérification expérimentale de ces conséquences, ce qui conduira au rejet ou à la validation de la nouvelle théorie.
Cette méthode est très efficace, si on lui apporte les nuances suivantes :
a) Il est reconnu que le fait empirique n'existe, qu'exceptionnellement, tel quel à l'état brut. Si le chercheur n'est pas préparé, dans un cadre conceptuel particulier, à voir un fait, il ne le verra pas car ce fait sera non significatif dans ce cadre. On ne peut que trier dans la masse des faits, chercher et retenir ceux qui sont porteurs de sens.
L'exemple personnel suivant en est une bonne illustration. Une étude de formations rocheuses avait été entreprise, en Bretagne, pour la recherche minière. La description des types pétrographiques, en lame mince, avait donné une origine sédimentaire pour les échantillons. Passionnée de volcanologie et motivée par la présence éventuelle de minerai (Au, Ag, Cu, Pb, Zn, ...) associé à des roches volcaniques, j'ai repris l'étude de ces roches. La composition minéralogique et chimique étant la même dans ce cas précis entre roches sédimentaires et volcaniques, seule la texture microscopique pouvait permettre de trancher. En fait, cette texture était visible pour tout observateur pétrographe et si elle n'a pas été prise en compte c'est parce qu'elle n'a pas été reconnue comme significative dans le cadre sédimentaire. La confirmation de textures volcaniques plus caractéristiques a ensuite été obtenue, après un an de recherche systématique, et avec une technique contraire aux habitudes puisqu'il fallait légèrement dérégler la mise au point du microscope. Cette deuxième phase relève d'ailleurs plutôt de la vérification des conséquences observables de la nouvelle hypothèse génétique.
Un autre exemple est cette fois‑ci dramatique d'un point de vue humain. Il s'agit du syndrôme de l'enfant battu. Les faits décrits, fractures multiples des os chez les jeunes enfants, sont visibles en radiographie et donc non contestables. Décrit dès 1860, commencé à être étudié en 1938, publié à partir de 1946, ce n'est qu'en 1962 que ce phénomène sera pris en compte par l'académie américaine de pédiatrie qui révèlera 749 cas d'enfants battus. L'opinion publique va s'en émouvoir et en 1976, le nombre de cas se chiffre par centaines de milliers. Le fait avait beau être objectif, visible à la radio, il ne sera pris en compte par les scientifiques qu'une fois reconnu par la société comme un problème important de santé et d'hygiène publique. Il n'est pire aveugle que celui qui ne veut pas voir.
Reprenons les étapes idéales de la méthode expérimentale qui prévaut actuellement :
a) Mise en évidence de faits contraires à la théorie admise
b) Formulation d'hypothèses théoriques et déduction des conséquences observables
c) Vérification expérimentale de ces conséquences, ce qui conduira au rejet ou à la validation de la nouvelle théorie.
Cette méthode est très efficace, si on lui apporte les nuances suivantes :
a) Il est reconnu que le fait empirique n'existe, qu'exceptionnellement, tel quel à l'état brut. Si le chercheur n'est pas préparé, dans un cadre conceptuel particulier, à voir un fait, il ne le verra pas car ce fait sera non significatif dans ce cadre. On ne peut que trier dans la masse des faits, chercher et retenir ceux qui sont porteurs de sens.
L'exemple personnel suivant en est une bonne illustration. Une étude de formations rocheuses avait été entreprise, en Bretagne, pour la recherche minière. La description des types pétrographiques, en lame mince, avait donné une origine sédimentaire pour les échantillons. Passionnée de volcanologie et motivée par la présence éventuelle de minerai (Au, Ag, Cu, Pb, Zn, ...) associé à des roches volcaniques, j'ai repris l'étude de ces roches. La composition minéralogique et chimique étant la même dans ce cas précis entre roches sédimentaires et volcaniques, seule la texture microscopique pouvait permettre de trancher. En fait, cette texture était visible pour tout observateur pétrographe et si elle n'a pas été prise en compte c'est parce qu'elle n'a pas été reconnue comme significative dans le cadre sédimentaire. La confirmation de textures volcaniques plus caractéristiques a ensuite été obtenue, après un an de recherche systématique, et avec une technique contraire aux habitudes puisqu'il fallait légèrement dérégler la mise au point du microscope. Cette deuxième phase relève d'ailleurs plutôt de la vérification des conséquences observables de la nouvelle hypothèse génétique.
Un autre exemple est cette fois‑ci dramatique d'un point de vue humain. Il s'agit du syndrôme de l'enfant battu. Les faits décrits, fractures multiples des os chez les jeunes enfants, sont visibles en radiographie et donc non contestables. Décrit dès 1860, commencé à être étudié en 1938, publié à partir de 1946, ce n'est qu'en 1962 que ce phénomène sera pris en compte par l'académie américaine de pédiatrie qui révèlera 749 cas d'enfants battus. L'opinion publique va s'en émouvoir et en 1976, le nombre de cas se chiffre par centaines de milliers. Le fait avait beau être objectif, visible à la radio, il ne sera pris en compte par les scientifiques qu'une fois reconnu par la société comme un problème important de santé et d'hygiène publique. Il n'est pire aveugle que celui qui ne veut pas voir.
mercredi 3 mars 2010
La vie d'une théorie - La théorie comme modèle
D'après BRISSAUD M. et GIRE A. « La modélisation ‑ Confluent des sciences » (1990, ouvrage collectif, éditions CNRS), le modèle est un objet transitionnel, de médiation entre le réel et les systèmes de représentation. Le mode intensif correspond au modèle qui donne du sens à un ensemble de faits réels, le mode extensif correspond à un modèle/outil qui permet de simuler un ensemble de faits.
Les modèles peuvent se distinguer selon deux axes :
- Modèles scientifiques/Lois scientifiques et Modèles mythologiques/Principes et mythes fondateurs
- Modèles historiques/Lois éthiques, théologiques et Modèles actuels/Lois sociales concrètes
Il se distinguent également selon quatre directions méthodologiques principales :
- Modèle logique/Archétype ‑ Formule
- Modèle analogique/Symbole
- Modèle phorique/Fait empirique
- Modèle métaphorique/Image - Idée
La théorie est un modèle scientifique, rassemblant un certain nombre de lois scientifiques en un tout cohérent prédictif et/ou explicatif (voir Thom R. « Prédire n'est pas expliquer », 1994, Flammarion). En effet, les théories prédictives telle que la mécanique quantique assurent la prévision d'un certain nombre d'évènements sans pour autant être capable d'en expliquer le sens profond. Il est bien reconnu que le manque d'intelligibilité, dû à un formalisme ardu déconnecté de la réalité sensible, n'empêche pas cette théorie d'être très efficace dans le domaine de la prévision. A l'opposé, la théorie des catastrophes de R. Thom, utilisant des modèles topologiques (fronce, queue d'aronde, papillon, ...) pour expliquer les instabilités morphogénétiques, est explicative (a posteriori) mais non prédictive. La fronce est un modèle explicatif du diagramme de phase (Vapeur, Liquide) de l'eau en fonction de la température avec un point critique (C).
Il est aussi des théories prédictives et explicatives, celles en particulier toutes récentes liées aux fractales. Dans le domaine méso et macroscopique, A. Le Méhauté et al. ("Flèches du temps et géométrie fractale", 1998, Hermès, ouvrage auquel j'ai modestement contribué), relient les notions de flux, de force et de dimension fractale. Le sens réapparaît par le biais de la géométrie (cf. R. Thom ci‑dessus) et les prédictions sont nombreuses dans le domaine du comportement exceptionnel des matériaux (supraconductivité à température ambiante, isolation électromagnétique, acoustique, matériaux s'adaptant à leur environnement, ... ).
De même pour L. Nottale ("L'univers et la lumière", 1994, Flammarion) qui en éliminant la plupart de ses paradoxes, redonne du sens à la mécanique quantique par la prise en compte du parcours fractal des particules. Sa théorie permet la prédiction, entre autres, dans le domaine microscopique, du spectre des masses des particules élémentaires et, dans le domaine mégascopique, de la répartition des distances des planètes au soleil.
D'après BRISSAUD M. et GIRE A. « La modélisation ‑ Confluent des sciences » (1990, ouvrage collectif, éditions CNRS), le modèle est un objet transitionnel, de médiation entre le réel et les systèmes de représentation. Le mode intensif correspond au modèle qui donne du sens à un ensemble de faits réels, le mode extensif correspond à un modèle/outil qui permet de simuler un ensemble de faits.
Les modèles peuvent se distinguer selon deux axes :
- Modèles scientifiques/Lois scientifiques et Modèles mythologiques/Principes et mythes fondateurs
- Modèles historiques/Lois éthiques, théologiques et Modèles actuels/Lois sociales concrètes
Il se distinguent également selon quatre directions méthodologiques principales :
- Modèle logique/Archétype ‑ Formule
- Modèle analogique/Symbole
- Modèle phorique/Fait empirique
- Modèle métaphorique/Image - Idée
La théorie est un modèle scientifique, rassemblant un certain nombre de lois scientifiques en un tout cohérent prédictif et/ou explicatif (voir Thom R. « Prédire n'est pas expliquer », 1994, Flammarion). En effet, les théories prédictives telle que la mécanique quantique assurent la prévision d'un certain nombre d'évènements sans pour autant être capable d'en expliquer le sens profond. Il est bien reconnu que le manque d'intelligibilité, dû à un formalisme ardu déconnecté de la réalité sensible, n'empêche pas cette théorie d'être très efficace dans le domaine de la prévision. A l'opposé, la théorie des catastrophes de R. Thom, utilisant des modèles topologiques (fronce, queue d'aronde, papillon, ...) pour expliquer les instabilités morphogénétiques, est explicative (a posteriori) mais non prédictive. La fronce est un modèle explicatif du diagramme de phase (Vapeur, Liquide) de l'eau en fonction de la température avec un point critique (C).
Il est aussi des théories prédictives et explicatives, celles en particulier toutes récentes liées aux fractales. Dans le domaine méso et macroscopique, A. Le Méhauté et al. ("Flèches du temps et géométrie fractale", 1998, Hermès, ouvrage auquel j'ai modestement contribué), relient les notions de flux, de force et de dimension fractale. Le sens réapparaît par le biais de la géométrie (cf. R. Thom ci‑dessus) et les prédictions sont nombreuses dans le domaine du comportement exceptionnel des matériaux (supraconductivité à température ambiante, isolation électromagnétique, acoustique, matériaux s'adaptant à leur environnement, ... ).
De même pour L. Nottale ("L'univers et la lumière", 1994, Flammarion) qui en éliminant la plupart de ses paradoxes, redonne du sens à la mécanique quantique par la prise en compte du parcours fractal des particules. Sa théorie permet la prédiction, entre autres, dans le domaine microscopique, du spectre des masses des particules élémentaires et, dans le domaine mégascopique, de la répartition des distances des planètes au soleil.
mardi 9 février 2010
Historique des modes de raisonnements (fin)
La méthode cartésienne privilégie la raison pure et ne laisse jouer aucun rôle aux faits sensibles qu'ils soient observationnels ou expérimentaux. Descartes n'octroie aucune confiance aux sensations ou sentiments qui peuvent corrompre le bon déroulement du raisonnement. Il reste donc dans la droite ligne des recommandations de Platon. Dans le même siècle se développe la méthode expérimentale inaugurée essentiellement par Galilée, ce qui lui vaudra d'être inquiété par les autorités religieuses quand il voudra l'appliquer pour imposer l'héliocentrisme. La collecte des faits devra être suivie d'après Bacon (1561‑1626) par un raisonnement inductif qui permettra d'édicter une loi à partir des faits cruciaux.
La méthode expérimentale ne sera codifiée que bien plus tard par Cl. Bernard (1865). Elle se résume en trois temps :
‑ L'observation d'un fait qui pose problème par rapport aux théories en vigueur. La première étape est donc celle d'un questionnement qui va déclencher la recherche d'une réponse. C'est cette étape pourtant essentielle qui est souvent omise dans l'enseignement.
‑ La formulation d'une hypothèse va tenter de résoudre le conflit.
‑ Cette hypothèse devra être testée expérimentalement. Le résultat, si l'hypothèse est confirmée, sera sans doute l'énoncé d'une nouvelle loi ou même peut‑être celui d'une nouvelle théorie.
La méthodologie en tant que telle ne peut fournir les idées pour les nouvelles hypothèses mais permet d'assurer que ces idées seront utilisées judicieusement pour faire avancer la science.
La méthode cartésienne privilégie la raison pure et ne laisse jouer aucun rôle aux faits sensibles qu'ils soient observationnels ou expérimentaux. Descartes n'octroie aucune confiance aux sensations ou sentiments qui peuvent corrompre le bon déroulement du raisonnement. Il reste donc dans la droite ligne des recommandations de Platon. Dans le même siècle se développe la méthode expérimentale inaugurée essentiellement par Galilée, ce qui lui vaudra d'être inquiété par les autorités religieuses quand il voudra l'appliquer pour imposer l'héliocentrisme. La collecte des faits devra être suivie d'après Bacon (1561‑1626) par un raisonnement inductif qui permettra d'édicter une loi à partir des faits cruciaux.
La méthode expérimentale ne sera codifiée que bien plus tard par Cl. Bernard (1865). Elle se résume en trois temps :
‑ L'observation d'un fait qui pose problème par rapport aux théories en vigueur. La première étape est donc celle d'un questionnement qui va déclencher la recherche d'une réponse. C'est cette étape pourtant essentielle qui est souvent omise dans l'enseignement.
‑ La formulation d'une hypothèse va tenter de résoudre le conflit.
‑ Cette hypothèse devra être testée expérimentalement. Le résultat, si l'hypothèse est confirmée, sera sans doute l'énoncé d'une nouvelle loi ou même peut‑être celui d'une nouvelle théorie.
La méthodologie en tant que telle ne peut fournir les idées pour les nouvelles hypothèses mais permet d'assurer que ces idées seront utilisées judicieusement pour faire avancer la science.
mercredi 3 février 2010
Méthodologies
Historiques des modes de raisonnement
Déduction, induction et analogie sont les grands types de raisonnement actuellement employés. L'exposé des méthodes s'inspire largement de J.M. Nicolle (1994) « Histoire des méthodes scientifiques », Bréal.
Les grecs ont été les premiers à établir des lois scientifiques et à utiliser la démonstration pour conforter leurs affirmations. Thalès (VII ème siècle av. J.C.) observe que les ombres portées par un corps, quelque soit sa hauteur, sont en rapport constant avec cette hauteur, à une heure donnée. Cette première loi de l'histoire des sciences a été établie par induction du particulier au général et par abstraction des phénomènes en ne considérant que leurs rapports. Quant aux règles de démonstration, telles que nous les connaissons, elles furent définitivement établies au V ème siècle av. J.C. Mais l'émergence de la démonstration a été progressive : au début, pour Pythagore, il s'agissait de "montrer" concrètement à l'aide une figure. La technique employée est celle par essais/erreurs jusqu'à ce que la figure trouvée corresponde au résultat cherché. Le passage de "montrer" à "démontrer" ne sera possible qu'en changeant le cadre conceptuel du raisonnement. La démonstration implique la connaissance â priori d'une proposition que l'on se donne afin d'en déduire logiquement et avec rigueur une autre proposition. L'idée (selon Platon) prévaut sur le fait d'expérience. On ne privilégie plus la réalité sensible mais les constructions de l'esprit par le raisonnement.
La Renaissance, après une période non exempte de créativité mais dans l'ensemble hors du domaine scientifique, redécouvre pleinement l'héritage des grecs et l'autonomie de l'esprit par rapport à l'Eglise. Descartes (1596‑1650) met alors au point sa méthode basée uniquement sur l'exercice de la Raison. L'exercice des mathématiques où il invente les coordonnées cartésiennes, l'algébrisation de la géométrie où il redécouvre l'analyse géométrique, lui permet de dégager les quatre préceptes suivants :
‑ La règle de l'évidence: il faut partir de prémisses vraies et prendre le temps de vérifier leur véracité sans qu'il ne subsiste plus aucun doute.
‑ La règle de l'analyse : elle demande de diviser les difficultés jusqu'au stade ultime où il y a perte du sens.
‑ La règle de l'ordre de la résolution des difficultés se fera de la plus simple vers la plus complexe, sans parler encore de synthèse. L'ordre quoique ascendant est plutôt celui d'une déduction logique allant du simple vers le composé et non du particulier au général comme dans l'induction.
‑ La règle des dénombrements, elle permet de ne rien oublier que ce soit dans les paramètres ou les étapes du raisonnement.
Les retombées et conséquences de cette méthode seront analysées ultérieurement.
Historiques des modes de raisonnement
Déduction, induction et analogie sont les grands types de raisonnement actuellement employés. L'exposé des méthodes s'inspire largement de J.M. Nicolle (1994) « Histoire des méthodes scientifiques », Bréal.
Les grecs ont été les premiers à établir des lois scientifiques et à utiliser la démonstration pour conforter leurs affirmations. Thalès (VII ème siècle av. J.C.) observe que les ombres portées par un corps, quelque soit sa hauteur, sont en rapport constant avec cette hauteur, à une heure donnée. Cette première loi de l'histoire des sciences a été établie par induction du particulier au général et par abstraction des phénomènes en ne considérant que leurs rapports. Quant aux règles de démonstration, telles que nous les connaissons, elles furent définitivement établies au V ème siècle av. J.C. Mais l'émergence de la démonstration a été progressive : au début, pour Pythagore, il s'agissait de "montrer" concrètement à l'aide une figure. La technique employée est celle par essais/erreurs jusqu'à ce que la figure trouvée corresponde au résultat cherché. Le passage de "montrer" à "démontrer" ne sera possible qu'en changeant le cadre conceptuel du raisonnement. La démonstration implique la connaissance â priori d'une proposition que l'on se donne afin d'en déduire logiquement et avec rigueur une autre proposition. L'idée (selon Platon) prévaut sur le fait d'expérience. On ne privilégie plus la réalité sensible mais les constructions de l'esprit par le raisonnement.
La Renaissance, après une période non exempte de créativité mais dans l'ensemble hors du domaine scientifique, redécouvre pleinement l'héritage des grecs et l'autonomie de l'esprit par rapport à l'Eglise. Descartes (1596‑1650) met alors au point sa méthode basée uniquement sur l'exercice de la Raison. L'exercice des mathématiques où il invente les coordonnées cartésiennes, l'algébrisation de la géométrie où il redécouvre l'analyse géométrique, lui permet de dégager les quatre préceptes suivants :
‑ La règle de l'évidence: il faut partir de prémisses vraies et prendre le temps de vérifier leur véracité sans qu'il ne subsiste plus aucun doute.
‑ La règle de l'analyse : elle demande de diviser les difficultés jusqu'au stade ultime où il y a perte du sens.
‑ La règle de l'ordre de la résolution des difficultés se fera de la plus simple vers la plus complexe, sans parler encore de synthèse. L'ordre quoique ascendant est plutôt celui d'une déduction logique allant du simple vers le composé et non du particulier au général comme dans l'induction.
‑ La règle des dénombrements, elle permet de ne rien oublier que ce soit dans les paramètres ou les étapes du raisonnement.
Les retombées et conséquences de cette méthode seront analysées ultérieurement.
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