théorie et expérience scientifiques

Dans les sciences de la nature, la raison est confrontée à un réel qui lui est extérieur, qu'elle n'invente pas, et dont elle a pour vocation de rendre compte. L'élaboration des théories est désormais subordonnée à une tâche unique : "sauver les phénomènes", c'est à dire rendre compte de la réalité telle que les expériences nous la donnent à connaître. Une théorie "sauvera les phénomènes" si les prédictions qu'elle autorise sont conformes aux résultats fournis par l'expérience. Une théorie qui n'autoriserait aucune prédiction ne serait même pas une théorie, ou du noins serait une théorie purement formelle, ne nous apportant aucune information sur la nature du réel. Aucune expérience ne pourrait la contredire, mais seulement parce qu'elle n'aurait rien à nous dire sur la réalité. Une théorie ne sera scientifique que dans la mesure où elle sera "falsifiable" (Popper), et sera d'autant plus riche qu'elle permettra des prédictions plus précises et plus nombreuses, donc qu'elle s'exposera d'autant plus au verdict de l'expérience.

La science moderne, née avec Galilée, Newton et Kepler, se caractérise par rapport à la science antique et médiévale par la place centrale qu'elle accorde à l'expérience. La science moderne, c'est la science expérimentale. Newton recommande au physicien de "rejeter toutes les hypothèses" et de se tourner sésolument vers l'expérience. Seule la nature peut nous renseigner sur la nature. Or c'est par le biais de l'expérience que la nature peut nous enseigner : " l'expérience est une question posée à la nature. " (Galilée)

L'empirisme consiste à confondre l'expérience au sens vulgaire (simple observation, expérience rencontrée par hasard ou faite par tâtonnements) avec l'expérimentation scientifique (expérience provoquée et mettant en oeuvre un protocole expérimental au service d'une question précise à laquelle on entend répondre). Dans l'expérience scientifique, les hypothèses sont premières et sont ce qu'on entend soumettre au verdict de l'expérience . Selon Bachelard, " l'expérience première est une erreur première" : elle est trompeuse et égare l'esprit : elle est le premier obstacle qui doit être surmonté pour accéder au véritable esprit scientifique. L'empirisme croit que l'attitude scientifique est dans le prolongement de l'attitude naturelle face au monde : Bachelard montre au contraire qu'il faut une révolution de pensée pour accéder à l'esprit scientifique.

" Le réel n'est jamais ce qu'on pourrait croire, mais il est toujours ce qu'on aurait dû penser." 'Bachelard'


Je continuerai ce chapitre demain car je ne veux pas fatiguer le lecteur.....en longueur.
Bisou Emilie. 'a suivre.... la science rectification de la théorie par l'expérience.

Tout ca est totalement vrai jusqu'à la fin du XIXe siècle...

En fait, c'est la théorie des quantas qui a remis profondément en cause l'idée que la Science était essentiellement l'Expérience.

Pour la petite histoire : à la fin du XIXe siècle, la physique et la chimie ont atteint un point décisif de leur histoire. En fait, le tableau périodique (l'ensemble des éléments chimiques existants) est complètement rempli, et les scientifiques ont conscience qu'il ne leur reste qu'un seul pas à faire pour atteindre l'eldorado de la science : une théorie générale permettant de prévoir le comportement des particules infinitésimales (et donc, potentiellement, le fonctionnement de toute la matière). Il y a encore trop d'éléments pour établir une telle théorie mais c'est alors qu'on découvre que chaque élément est constitué de Protons, de Neutrons et d'Electrons. Trois particules est un nombre suffisamment restreint pour penser énoncer une théorie générale. Alors on monte les expériences, on réfléchit à des équations, on cherche à les valider... Et c'est impossible !

En fait, les particules ne délivraient jamais une quantité linéaire d'énergie comme dans les théories classiques de l'époque mais des "paquets" d'énergie que les chercheurs ont appelé quanta (paquet en latin). Cette simple constatation faisait qu'il était absolument impossible de prévoir précisément la position d'un électron. Rupture de paradigme et naissance de la physique-chimie quantique.

Alors comment faire ? Bien sûr certains scientifiques se sont accrochés à la théorie classique - dont le plus célèbre est Bohr qui démontra la trajectoire ellipsoïde de l'electron dans l'atome d'hydrogène (1 Proton + 1 électron) mais cette théorie ne pouvait passer la barrière de ce modèle simple. Dès lors qu'on mettait plusieurs electrons, toutes les théories partaient en fumée (l'image classique de la radioactivité avec le noyau d'Uranium entouré de ses électrons en éllipses est grossièrement fausse). Ce fut alors l'avènement des théoriciens dont trois en particulier marqueront profondément ce changement : Einstein, Shrödinger et De Broglie (prononcez De Breuil).

Einstein établit la théorie de la relativité généralisée qui montrait que le temps devenait un facteur variable ; Shrödinger a établi une célèbre équation statistique permettant de connaître la probabilité de présence d'un électron autour d'un noyau pour une position précise et enfin De Broglie établit la relation générale liant les particules à des ondes (toute onde est liée à une particule et vice versa : la lumière est constituée d'une onde lumineuse et de photons mais c'est vrai pour tout élément.)

Et c'est ainsi que la physique qui jusqu'alors fonctionnait de la façon : Expérience -> Résultats -> Théorie s'est trouvée chamboulée en devenant : Théorie -> Résultats -> Validation par l'expérience. Et c'est essentiellement de cette façon que fonctionne aujourd'hui la physique.

Voilà, c'est moins de la philo que de l'histoire des science mais j'espère que ca vous a interessé.

Merci Quire de ce cours de chimie. Cela rejoint bien mon résumé, à savoir : théorie> expèrience>résultats.... mais encore on cherchera toujours à améliorer ce dont on a déjà et tout est remis en question à chaque nouvelle découverte. Ce qui veut bien dire que les expériences n'ont rien de définitif.

Prenons l'exemple du débat qui oppose les aristotéliciens à Galilée sur la question du mouvement de rotation de la Terre sur elle-même.
Les aristotéliciens invoquent l'exemple de la tour pour réfuter l'idée du mouvement de la Terre sur elle-même. Voici leur raisonnement : si la Terre était en mouvement sur elle-même, la grandeur du rayon produirait une grande vitesse à la surface. Or si tel était le cas, une pierre lâchée du haut de la tour ne devait pas tomber au pied de celle-ci, mais à quelque distance, puisque la Terre aurait par hypothèse, tourné pendant la chute. Or tel n'est pas le cas : La pierre tombe bel et bien au pied de la tour. Les adversaires de Galilée ont donc l'impression que c'est l'expérience elle-même qui a réfuté (ou"falsifié") l'hypothèse du mouvement de la Terre. Il faut donc retenir de cette anecdote que les faits ne parlent pas d'eux mêmes et demandent à être interprétés avec prudence. La réponse de Galilée consiste à formuler une mécanique nouvelle, radicalement distincte de celle d'Aristote, et reposant sur le problème d'inertie. L'objet lâché du haut de la tour partage avec elle, le mouvement terrestre. Une fois lâché, il reste solidaire de ce mouvement, il tourne avec la Terre et avec la tour, et tombe donc au pied de celle-ci. La falsification de la théorie galiléenne n'était donc qu'apparente. C'était la mécanique d'Aristote, non l'astronomie de Galilée, qui était contredite par l'expérience. Ou plutôt, l'expérience répondait simplement que l'astronomie de Galilée et la mécanique d'Aristote étaient mutuellement incompatibles. On voit ici ce que signifient la solidarité et la globalité des théories et des hypothèses : c'est globalement que l'on est amené à changer de vision du monde, de "paradigme". (Kuhn)