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METHODES des SCIENCES.

Objet / méthodes

Résultats : LOIS et THEORIES + application et techniques.

Objet d’une science :

Aucune ne peut s’appeler science  que sur une définition précise d’un objet, c’est à dire de quelque chose qui soit traitable par ses méthodes en vue d’obtenir, au minimum, une concordance avec le réel ou avec des théories acceptables.

         La définition précise d’un objet s’impose en premier. Deux exemples connus le montrent.

L’objet de la biologie c’est le vivant et non la vie comme on a longtemps tenté de le faire. Or la vie est un concept métaphysique ou théologique. Cela se voit dans beaucoup d’expressions courantes comme « Dieu nous a donné la vie » ou  « perdre la vie ». Seul un être vivant peut être soumis à un traitement expérimental, seul gage actuel de scientificité. Il en va de même en psychologie : la conscience, les sentiments … ne peuvent être étudiés expérimentalement qu’en prenant pour objet des comportements observables, calculables, vérifiables. D’où la possibilité d’études expérimentale de l’intelligence animale comme dans les expériences de Köhler sur les chimpanzés. Ceux-ci manifestent leur intelligence s’ils sont capables d’éloigner une banane avec un bâton en la sortant d’un tiroir en vue de la ramener à lui.

Cela n’exclut pas l’usage d’une psychologie empirique tel que nous ma pratiquons tous les jours et que des écrivons comme Molière, Racine, Proust nous la présentent dans un roman ou une pièce ce de théâtre. On parle alors de « vraisemblable » et non de vérité scientifique même si nous nous reconnaissons dans les traits de l’Avare ou de Tartuffe.

Alors pour l’accès à la vérité, comment cela fonctionne, nécessairement sous de multiples facettes comme nous me montre l’expérience quotidienne ?

Pour !e résultat (positif = réussi) de nos actions, 3 cas peuvent être envisagés :

• - cela est dû au hasard (mais on peut cependant supposer un enchaînement favorable de causes, même si celui-ci échappe à notre intelligence

• - cela est dû à l'application d'une routine (ficelle de métier, habitude.)

- cela peut être dû à l'application d'une méthode rigoureuse (scientifique), en toute conscience ou à notre insu : ça arrive à longueur de journée

Par contre, on ne parlera de connaissance « scientifique » que si - et seulement si un objet est clairement délimité et défini: par ex. : le calcul du taux de glucose dans le sang.

Une méthode rigoureuse est appliquée : cycle expérimental, mesures, calcul... l'énoncé (la loi) se traduit au mieux par une formule mathématique, la loi s'intègre dans une théorie scientifique cohérente (à un moment donné de son histoire). Claude Bernard, découvreur de la fonction glycogénique du foie, serait probablement étonné pas sa formulation dans un laboratoire d’analyse pharmaceutique.

Comme le confirment les quelques citations suivantes.

« Il faut être bien savant pour saisir un fait. »  (Alain)

« Connaître, c'est mesurer. »         (Brunschvicg)

« Croire ou vérifier, l'alternative est inéluctable; »   (Brunschvicg)

« Certitude, servitude. »    Jean Rostand «

« La connaissance du solitaire est qualitative, la science socialisée est quantitative. », Bachelard

« Le microscope est un prolongement de l'esprit plutôt que de l'œil. Un instrument est une théorie matérialisée. » Bachelard « Le génie de Newton a consisté à dire que la lune tombe alors que tout le monde voit bien qu'elle ne tombe pas. »   Valéry

« La science consiste à faire dépendre la savoir du pouvoir et va jusqu'à subordonner l'intelligible au vérifiable. »      Valéry

« Les nombres gouvernent le monde. »     Pythagore

« Ce qu'il y a d'incompréhensible, c'est que le monde soit compréhensible. »         Einstein

L'hypothèse est « une interprétation anticipée et rationnelle de la nature. » Claude Bernard

« Le monde n'est ni notre « représentation », ni notre « convention », il est notre « vérification »    Bachelard

« La vérité n'a son plein sens qu'au terme d'une polémique. Il ne saurait y avoir de vérités premières, il n'y a que des erreurs premières. »        Bachelard « L'erreur est une méthode d'invention qui se croit une méthode de jugement. »   Guitton

« Il y a déterminisme lorsque la connaissance d'un certain nombre de faits observés à l'instant présent ou aux instants antérieurs, jointe à la connaissance de certaines lois de la nature lui permet de prévoir rigoureusement que tel ou tel phénomène observable aura lieu à telle époque postérieure. » L. de Broglie

Enoncés parmi d’autres dont la formule de Laplace (1749-1827), astronome, mathématicien et physicien français a fixé l’idéal : ce dernier représente un effort de clarification des scientifiques du XVIII° siècle. Effort que prolongeront les « positivistes » de la fin du XIX° siècle, en particulier, avec le philosophe Auguste Comte.

Voici ce principe (appelé parfois théorème de Laplace).

« Tout, dans la nature, obéit à des lois. Tout en dérive aussi nécessairement que le retour des saisons, et la courbe décrite par l'atome léger que le vent semble emporter au hasard est réglée d'une manière aussi certaine que les orbes planétaires. Une intelligence qui pour un instant donné connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans une même formule les mouvements des plus grands corps de I' Univers et ceux du plus léger atome. Rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir comme le passé serait présent à ses yeux. »

Louis de Broglie représente, au contraire la tendance scientifique contemporaine, après les conquêtes mais aussi les incertitudes de la science et avec les travaux des épistémologues, comme Brunschvicg, Bachelard, Jean Rostand...

Voici des exemples de ces visons diversifiées.

Ces citations s’ajoutent au lot de l’article « Citations_Sujets »

Logique et mathématiques.

«    La logique est un système de signes avec leur mode d'emploi »  Blanché

«    Les mathématiques sont la seule science où on ne sait pas de quoi on parle ni si ce qu'on dit est vrai. »   Russell  (mathématicien et philosophe)

Psychologie :

«   Connais-toi toi-même. »    Socrate

«   Se connaître, détour pour s’absoudre. » Valéry

«                             La psychologie est l'étude des réactions objectivement observables qu’un organisme exécute en réponse aux stimuli eux aussi objectivement observables venant du milieu. » Watson

(formule S –R à l’origine du Behaviorisme en faveur d’une psychologie expérimentale.)

«    Ce que nous sommes c'est ce que nous faisons, et ce que nous faisons c'est ce que le milieu nous fait faire. »     Watson

Sociologie :

«  Il faut considérer les faits sociaux comme des choses. »    Durkheim

«  La nature, on l'explique ; la vie de l'âme, on la comprend. »  Diltey

(de l’allemand « vergeissen » et « verstehen » ; l’un pour le savoir objectif, l’autre pour la compréhension des affaires humaines.)

Histoire

«  L'histoire est la science des choses qui ne se répètent pas. »   Valéry

« La réalité historique parce qu’elle est humaine, est équivoque et inépuisable. »     R. Aron

«  Le langage est une activité symbolique, artificielle, qui s'exerce au moyen d'organes primitivement engagés dans des activités d'un autre ordre. »     Ombredane

METHODES.

Dans les sciences deux catégories sont employées : les méthodes formelles, parfois appelées « déductives » et les méthodes expérimentales « inductives ». Toutes deux sont censées pouvoir traiter le réel mais pas de la même manière.

Les METHODES FORMELLES :

Comme le mot « formel » l’indique, les méthodes de la logique et des mathématiques pour la découvertes et la démonstration du « vrai » portent sur la « forme » des raisonnements et des discours c'est-à-dire sur le langage employé.

Comme le fait aussi ne parallèle la méthode appelée «dialectique » qui nous sert plus souvent dans la vie de tous les jours mais avec moins de rigueur.

L'exemple le plus célèbre de raisonnement logique est celui du « syllogisme » connu : il concilie langage et mathématiques (tous / un / donc ...)

TOUS les hommes sont mortels ; Socrate est un homme ;

DONC Socrate est mortel.

Dans cette forme de raisonnement, trois propositions sont énoncées et enchaînées :

Proposition 1:

L'opérateur logique « TOUS » est indispensable ; il permet les opérations d'inclusion / exclusion qui suivront.

Il indique qu’il s'agit d'un ensemble sans exception. Il suffirait d'une seule exception pour que l'on ne puisse pas parvenir au DONC de la troisième proposition. Lors d’une élection présidentielle, en 1965, le représentant de l’extrême droite, Tixier-Vignancourt, avocat habile,  en piégea plus d’un. On l’accusait de collaboration sous Vichy, il répondit, en oubliant « TOUS » : « Les collaborateurs ont été jugés et sanctionnés, je ne l’ai pas été donc … »

Proposition 2 :

Cette proposition porte sur un élément particulier de l'ensemble qui ne saurait être différent, dans ses qualités (ici « homme et mortel »), de celles des autres éléments constituant l'ensemble.

Si Socrate n'a pas la qualité d'homme, il se pourrait qu'il ne soit pas mortel ; par contre s'il est homme, nécessairement il est mortel. Systématiquement, s'il appartient à l'ensemble « hommes = mortels » il n'échappe pas à la règle commune de l’inclusion.

Les raisonnements formels se fondent sur les principes du discours c'est-à-dire sur l'usage logique du langage, lui-même conditionné par des exigences de communication acceptées par tous. Les logiciens du Moyen âge distinguaient la « contrariété » et le « contradiction ». C’est contraire au niveau des faits ou du discours.

C'est parce qu'il y a l'autre en face de moi (émetteur) comme  récepteur et comme juge, que je suis obligé de me soumettre à des règles et des principes de construction (logique) de ce que je dis et écris. Sauf si je suis un adepte de l’écriture automatique avec le Surréalistes.

Les 2 règles importantes qui s'imposent à moi sont celles de « pertinence » et de « cohérence »

La première veut que mes propos, pour être valides, correspondent à des réalités existantes. Est pertinent ce qui est conforme au réel : si je dis qu'il pleut alors qu'il y a un soleil sans nuages, je ne suis pas crédible et on me le fait remarquer. Il faut aussi se conformer au « ça ne se dit pas ! » du sens commun ou de la pensée unique.

La deuxième règle porte sur la logique dans l'enchaînement de mes phrases ou propositions. Dans le syllogisme ci-dessus, si en 3, j'avançais que Socrate est un objet, ça ne collerait pas avec ce qui précède. Ce serait incohérent. On ne serait pas dans la même catégorie.

D’autres principes de la logique ordinairement étudiés sont ceux d'identité et de non contradiction (qui sont d'ailleurs complémentaires)

Le principe d'identité :

• permet de nous adapter au monde environnant en y reconnaissant des ressemblances des différences.

un chat est un  chat  / A est A

• permet aussi de communiquer entre hommes, de s'entendre avec son voisin :

Si un « chat » s'appelait « chat » pour l'un et « colibri » pour un autre, on ne pourrait plus discuter, ni s'accorder sur quoi que ce soit. Le mot « quiproquo » pourrait être employé pour qualifier cette situation. C'est une expression latine qui veut dire :

qui                  pro                quo ?

qui                  pour               quoi ?   colibri pour chat ?

Cela montre bien les difficultés et la nécessité d'attribuer le même mot (dans une langue donnée) à la même réalité. Dans les écrits citations ci-dessus, ce qui est exigé, c’est l’univocité des propos. Les énoncés scientifiques ne peuvent jamais être ambigus.  Ce que l’on tolère dans les conversations courantes. Talleyrand qui a servi avec une humeur égale Napoléon et la royauté était un connaisseur. Dans la Bible, on dit que Dieu voyant la méchanceté des hommes entre eux instaura la tour de Babel avec des langues très différentes compliquant singulièrement les problèmes de communication.

Dans le domaine de raisonnements très stricts comme dans une équation mathématique, on retrouverait le même principe de cohérence interne tout au long du discours ou du raisonnement : on fait jouer des variations portant sur des x ou des y Ceci entraîne des variations équivalentes au niveau des conclusions pour peu que l'on respecte les règles de traitement posées au départ.

C'est le cas par exemple du « raisonnement par récurrence » qui est conditionné par la structure formelle de la numération : dans la mesure où les nombres constituent une structure systématique dans leur succession de 1 + 1, on peut poser des équivalences à l'infini : 1 + 1; 5+ 4 ... et les passages logiques à une extension du type « 8 + x » ou « x + 8 »  donc aussi pur x et – x. etc.

Le principe de non contradiction :

il n'est que la face négative du principe d'identité.

Si A est A, il ne peut être B

Si 4 + 5 = 9, ça ne saurait faire 10

La METHODE EXPERIMENTALE :

Les méthodes formelles, logiques, démonstratives, discursives ... fonctionnent sans obligation de confrontation aux réalités (pertinence). Ce sont des formes vides, combinables, manipulables à l'infini, à la manière d'un puzzle ou de tableaux à x entrées. C’est un travail de chercheur : un ingénieur, lui, est obligé de trouver des applications, le théorème de Pythagore, par exemple, pour calculer la pente d’un escalier

À l'opposé, la méthode expérimentale est faite pour chercher des correspondances, des relations de quantité, de succession, de cause à effet ... entre les phénomènes de la nature.

Elle s'inspire donc des pratiques habituelles d'essais et de vérification qui ont permis aux hommes de survivre malgré les difficultés d'adaptation aux diverses exigences de l'environnement. D'où les perfectionnements de l'agriculture, de l'industrie, du Commerce, de la médecine etc.

Le schéma ci-joint concernant le cycle expérimental indique les principales phases et conditions de son fonctionnement sur un cas bien connu : la découverte de la pression atmosphérique par Torricelli.

La réalité et le problème :

• vers 1640, les fontainiers de Florence s'adressent à Galilée (1564-1642) pour lui demander pourquoi l'eau tirée des puits par les pompes aspirantes ne monte jamais plus haut que 18 brasses (10,33 m).Galilée donne d'abord une réponse trop générale (insatisfaisante) : « la nature a horreur du vide ». Mais, en mathématicien, il pressent une relation : cette hauteur de 10,33 m serait inversement proportionnelle à la densité du liquide. Ce qui va mettre sur la voie son disciple Torricelli.

De l'hypothèse à la loi, en passant par des vérifications :

• celui-ci « invente » l'explication : le phénomène peut « se représenter » sous la forme d'une sorte de tube en U dans lequel une colonne d'eau de 10,33 m serait équilibrée par la masse d'une colonne d'air (de l'épaisseur de l'atmosphère).
• il remplace l'eau par du mercure.
  • il passe ensuite à la vérification de la relation entre masse d'eau (ou de mercure) et masse d'air équivalente.

Pour cela, il réalise l'expérience suivante.

On remplit complètement un tube de verre d'environ 1 m de longueur avec du mercure. On bouche avec le doigt l'extrémité ouverte D. On retourne le tube dans uns cuvette contenant du mercure. On retire le doigt. On voit alors le mercure se détacher du sommet A pour se maintenir au niveau constant. On constate que la hauteur verticale au-dessus de la surface libre du mercure reste voisine de 76 cm dans nos latitudes et au niveau de la mer

• Pour prouver les résultats de cette expérience, en 1648, Pascal et son beau-frère Périer songent à « raccourcir » la colonne d'air censée équilibrer la colonne de 76 cm de mercure. Si on monte au sommet du Puy de Dôme, la hauteur du mercure doit baisser : ceci est vérifié. C'est ce qu'on appelle la pression atmosphérique. Le tube de Torricelli servira de base à la fabrication du baromètre.