Introduction à l'épistémologie

Nous nous restreindrons ici au domaine des sciences expérimentales, dans la mesure où le fait de savoir ce que pourrait être une science non expérimentale est loin de faire l'unanimité. Tout le problème est déjà dans ces deux mots : « science » dit savoir, connaissance, et donc construction abstraite et verbale, « expériental » dit recours à l'expérimentation, et donc confrontation au réel.

Pour montrer que le problème se pose de manière très générale, je prendrais deux exemples élémentaires (niveau collège) relatifs à la notion de masse.

Premier exemple, fort connu : d'un kilo de plomb et d'un kilo de plumes, qu'est-ce qui pèse le plus ? Par définition, il s'agit de la même masse, donc du même poids. Or l'énoncé de cette petite énigme montre que nombre de personnes, y compris qui connaissent la "bonne" réponse, sont gênées par celle-ci. Il faut donc chercher plus loin. On pourrait montrer que la conception de "lourdeur" qui est mobilisée par les sujets est autre chose que la masse ou que le poids (on pourrait aussi parler de conception incorrecte de la masse ou du poids) : c'est une conception qui fait intervenir également la densité. Quand on dit « peser » le physicien entend « poids » ; le non-physicien entend autre chose.

Prenons un second exemple, en apparence mieux cadré. Une balance de Roberval^[1] est sensée mesurer la masse,... presque. Prenons un sac de 20 L que nous remplissons d'air, que nous fermons et que nous plaçons sur l'un des plateaux d'une balance. L'autre plateau contient un sac identique mais vide. L'air a une densité^[2] d'environ 1,2 g/L (^[3]), le sac fait donc environ 25 g ; or on constate que le fléau ne bouge pas, même pour une balance usuelle, sensible au décigramme. Réponse 1 : il faut prendre en compte la poussée d'Archimède. Réponse 2 : il faut soit compter les 20 L hors-sac au dessus du second plateau soit ne pas compter les 20 L ensachés du premier. Ces deux réponses, formellement équivalentes, nous permettent de tirer deux morales : Primo, même si certaines approximations sont généralement possibles (voire souhaitables), il faut parfois les abandonner : dans notre cas, la balance de Roberval n'est pas un instrument mesurant la masse mais un instrument mesurant la masse à la poussée d'Archimède près. Secundo, une mesure nécessite toujours une théorie pour s'interprêter.

La science semble souvent indissociable du progrès. Elle est souvent vu comme un parcours historique ayant un sens (une direction) accumulant des connaissances au fur et à mesure qu'elle nous affranchit de nos erreurs ­ c'est, en particulier, ce modèle de construction du savoir qu'emploie l'enseignement scientifique. Par exemple : « l'existence de la science se définit comme un progrès du savoir, que le néant symbolise avec l'ignorance » [cité in Bachelard 1971b, p. 15]. Rien n'est plus faux historiquement : la science est un tissu extrêmement ramifié de représentations qui se croisent, s'opposent et, parfois, triomphent les unes des autres. Nous n'aborderons que peu cet aspect des choses dans ce cours ; nous nous bornerons à donner quelques exemples, pour fixer les idées.

On se figure souvent que c'est Galilée qui introduisit l'idée que la Terre tourne autour du Soleil. Certains savent qu'il ne faisait que défendre là une théorie développée par Copernic. Peu nombreux sont ceux qui savent que cette idée avait déjà été défendue (et argumentée) par Aristarque de Samos à l'époque hellénistique (III^e s. AEC).

En fait, l'accumulation n'est même pas vraie dans le cas des techniques. Qui sait que la machine à vapeur n'a pas été inventée par Papin à la fin du XVII^e s. (^[4]), mais par Héron d'Alexandrie à la fin du I^e s. (EC) ? On peut penser que cette technique ne s'est pas développée faute de besoin : la main d'œuvre des esclaves était abondante, ou faute d'un contexte technique suffisant : l'invention du mécanisme bielle-manivelle date du XVI^e s. Autre exemple : imagine-t-on que les anciens égyptiens pratiquaient (avec succès) des opérations de la cataracte ? On n'imagine pas que le besoin se soit tari... Il faut, dans tous les cas, aller voir de plus près !

L'épistémologie est, littéralement, la science du connaître, en grec epistêmê (ε̉̉πιστήμη).

L'épistémologie dans ce sens large comprend principalement : l'histoire des sciences, qui vise à décrire le déroulement historique de la construction scientifique, de l'institution scientifique ou du savoir savant, la philosophie des sciences, qui a pour vocation à élucider le contexte conceptuel des modèles scientifiques, à tracer des perspectives dans le savoir savant, à mettre en lumière les conditions philosophiques de la science, et l'épistémologie au sens strict, qui étudie la méthodologie scientifique, la structure humaine de la science, les modes de diffusion, d'évolution et de renouvellement du savoir savant. Mais elle comprend ou rejoint également, à des degrés moindres : la logique, la psychologie, notamment cognitive, la pédagogie et les didactiques, l'histoire des sociétés, la sociologie, en particulier la sociologie de la recherche scientifique,...

Au sens strict, l'épistémologie se pose la question « qu'est-ce que la science ? » Cependant, elle le fait dans un contexte qui n'est pas neutre : l'image de « la Science » est souvent celle d'un appareil de production de vérité et non d'un appareil d'observation, de recherche. Par ailleurs cette « Science » est connotée d'autant plus positivement que sa production est examinée par des philosophes, plus ou moins exclus de celle-ci. En conséquence, la question sera beaucoup plus souvent « que doit être la science ? ». On parle alors de méthodologie quand il s'agit de savoir comment en faire. Mais question des parasciences ou de certaines philosophies est toujours plus ou moins présente : « que doit être une pratique pour être scientifique ? », entendez « pour produire de la vérité.» La question n'est plus alors de méthodologie mais de jugement ; on parle alors de norme.

Pour parler des sciences expérimentales, on trouve également la locution « sciences exactes » ou "dures". Pour s'entendre sur ce terme, on peut le définir, au niveau le plus simple, comme la représentation autorisée que se fait, à un moment donné, une société sur la réalité concrète qui l'entoure. L'adjectif « exact » indique que l'on se réfère seulement à une partie du savoir d'une époque. L'adjectif « autorisé », c'est à dire d'autorité, indique que l'on ne prend pas en compte toutes les croyances de cette époque mais seulement une partie, qui correspond à une norme. Cette norme, dans le cas de la science, vise à produire un corpus fiable et adéquat.

Nous allons, dans ce cours, évoquer ce qu'est la science, à peu près dans l'ordre des grandes évolutions de la pensée épistémologique. Il faut voir ce parcours comme un raffinement progressif : les visions ultérieures n'effacent pas complètement les visions antérieures ; elles les complètent, les précisent. (^[5])

Avant d'en arriver à l'expérience et à l'induction, commençons par un peu de vocabulaire,...

L'abstraction est le fait de ne considérer qu'une partie des "qualités" de "parties" de la "réalité" pour en tirer une idéalité. Il s'agit de construire une représentation en négligeant certains aspects de cette "réalité", quoi qu'elle soit. Le cercle mathématique est ainsi une abstraction possible de tous les cercles que l'on peut tracer ou lire dans le monde qui nous entourre.

Les sciences visent à représenter la "réalité", donc à construire des abstractions. Les théories produites ne sont pas une copie mais une représentation de la "réalité". Pour autant, cela n'impose pas, pour les comprendre, de croire à la "réalité" comme un objet, au même titre que tables ou chaises (selon la conception commune), de la même manière qu'une carte représente un territoire sans que celui-ci soit donné comme objet^[6]. Les représentations produites par les sciences ne sont que des images imparfaites dont rien n'impose qu'on les considère de même nature que la "réalité".

Certaines philosophies, dites idéalistes, considèrent que la "réalité" et ses représentations sont essentiellement de même nature : des "idées"^[7]. Nos perceptions sont alors des images dégradées d'une idéalité originale (cf. l'allégorie de la caverne de Platon [République, VII 514a-519d]). Poussé à l'extrême, l'idéalisme peut affirmer que chercher et apprendre ne sont que des formes de ressouvenir, comme Socrate dans le Ménon de Platon [80d-86c]. Une autre forme d'idéalisme peut énoncer que notre connaissance du monde répond à des formes a priori, comme chez Kant.

Ces diverses formes d'idéalismes ne sont pas normativement opérant pour la science. Les chercheurs et enseignants préfèrent donc souvent adopter, au moins à titre méthodologique, une métaphysique réaliste, qui suppose l'existence d'une réalité indépendante de la pensée, de nature matérielle (^[8]). Mentionnons brièvement que le réalisme peut prendre de nombreuses formes selon le niveau de réalité qu'il accorde à tel ou tel "objet". Par exemple : le concept de table existe-t-il en soi (réalisme des universaux) ou bien n'est-il qu'une désignation arbitraire pour désigner une collection disparate (nominalisme) ?

Toutes ces conceptions alternatives sont de l'ordre de la métaphysique, et non de l'épistémologie, mais elles sous-tendent tout travail épistémologique. Par prudence, et par méthode, nous avons adopté une attitude neutre dans notre présentation ; toutefois, la philosophie des sciences et, dans une certaine mesure, la sociologie des sciences, ne peuvent tenir cette neutralité. Nous y reviendrons plus loin.

Francis Bacon (XVII^e s.) : La science vise à l'amélioration du sort de l'Homme sur Terre. Elle est obtenue par une observation méthodique, dont découlent des faits. Cette opinion est probablement répandue à la même époque chez les pionniers de la science moderne : Galilée, Newton,...

On peut lire chez ceux-ci (rétrospectivement) une volonté de se détacher de la préconception. L'induction naïve veut croire qu'il n'y a pas de préconception : les théories scientifiques reposent sur une observation sincère et neutre. Les lois et théories sont des généralisations de faits objectifs. Comme le dit Ernst Mayr, « Dans les sciences naturelles, les deux éléments qui contribuent le plus à la formation d'une théorie nouvelle sont la découverte de faits inédits et le développement de concepts nouveaux.»

David Hume (XVIII^e s.) : les "lois" sont des habitudes psychologiques acquises au contact de l'expérience.

La physique est souvent considérée comme le "paradigme", l'archétype, de la vision empiriste : collecter des faits et en tirer des lois et théories par des procédures logiques : l'induction. Ceci implique qu'il n'y aurait pas place en science pour l'opinion, les goûts, la spéculation. En ce sens, le savoir scientifique serait objectif.

La science va des faits aux lois par induction et des lois aux prédictions par déduction. Dans cette vision la logique rassemble la déduction et l'induction (John Stuart Mill, fin XIX^e s.).

Problème : comment généraliser ? En général, les critères de l'induction sont :

De ces critères découle, notamment, l'exigence de reproductibilité : toute expérience, pour valoir, doit pouvoir être reproduite par les pairs. Toutefois, on a conscience que quand certaines expériences ne marchent pas cela peut être également un effet de l'habileté d'expérimentation. Par exemple, les expériences de Joule ne sont guère reproductibles tant elles demandent de savoir-faire, de brasseur, en l'occurrence.

On retient souvent, en France, comme point culminant de la méthode inductive, la méthode O.H.E.R.I.C. de Cl. Bernard [1865], largement vulgarisée dans le monde scolaire : « observation, hypothèses, expérimentation, résultats, interprétation, conclusion ». En fait cette méthode, comme d'autres méthodes empiristes, commence déjà à répondre à quelques critiques qui seront formulées à l'encontre de la méthode inductive, nous y reviendrons. Il s'agit d'une méthode empiriste, ou inductive, parce que l'observation reste première.

Suite (surtout) au développement de la logique au début du XX^e s. et (marginalement) aux critiques formelles contre l'induction, s'est développé le positivisme logique surtout au début du XX^e s. (Rudolf Carnap, A.J. Ayer). Il s'agit d'un inductivisme idéologique poussé extrêmement loin. Une théorie n'y a pas même de sens sans induction. Ce "courrant" s'est épuisé faute de "combattant".

Poussé à l'extrême, ces positions excluent ce qui est (ou semble) inobservable. Ainsi Claude Bernard estimait impossible que l'on sache jamais la composition des étoiles alors que l'on sait maintenant étudier leur composition (externe) de façon très précise. Il faut se souvenir que le domaine même de la connaissance, outre les faits proprement dits, n'est jamais que temporairement admis.

Selon l'inductiviste naïf la science va toujours de l'avant, progresse toujours. Or, ce n'est pas ce qu'on observe (cf. l'introduction).

Le « problème de l'induction » : L'induction est en général justifiée... par induction (critique de David Hume, XVIII^e s.). Exemple de la dinde inductiviste (Bertrand Russell, philosophe des science, première moitié du XX^e s.): « Une dinde arrive dans une ferme, est nourrie tous les jours à 9h. En bonne inductiviste elle recueille un grand nombre de données pour conclure (jour, climat,...). Elle finit par conclure qu'elle est toujours nourrie à 9h du matin,... jusqu'à la veille de Noël où on lui tranche le cou. » L'induction ne prend pas en compte les circonstances présupposées (puisqu'elle les nie).

Pour éviter ces critiques, l'induction (notamment le positivisme logique) s'est rabattue sur les probabilités : les conclusions sont seulement probablement vraies (programme de recherche très développé). Il existe, également, des techniques (plus anciennes) basées sur les covariations.

Le paradoxe des corbeaux (de Hempel) est, d'un point de vue logique, le coup de grâce porté à l'induction : du point de vue logique « tous les corbeaux sont noirs » équivaut à « tout ce qui n'est pas noir (une table bleue, un cygne blanc,...), n'est pas corbeau » donc observer une pomme rouge est une confirmation de cette "loi", ce qui est gênant, pour le moins.

Autre difficulté : la question de savoir combien d'observations font « beaucoup » ? Avec Hiroshima on a compris du premier coup le danger, de même pour la main dans le feu : une seconde observation est inutile pour déduire une loi. Plus généralement, le problème est de savoir quels sont les paramètres significatifs ? Et, de là, quelles sont les expériences pertinentes. Pour le savoir, il faut une connaissance théorique préalable à l'observation, contrairement aux présupposés de l'induction.

Exemple de l'astrologie : Nous reprenons ici des éléments que l'on pourra trouver avec grand profit dans [Charpak & Broch 2002, op. laud., pp. 24 sqq.] ; on y trouvera également quantité d'informations sur ce sujet, des démystifications en particulier. Vous verrez, en particulier, comment faire de vous de "parfaits" devins (médium, astrologue ou autre). « La preuve que l'astrologie fonctionne, et fonctionne même bien, c'est que mon horoscope m'a prédit des choses vraies, des choses qui se sont effectivement produites, qui ont été réalisées.» Tel est le discours fréquemment véhiculé et que vous entendrez probablement en cours à ce sujet ou à d'autre (la sourcellerie, par exemple). C'est une application naïve de l'induction, qui montre que cette théorie ne peut être appliquée telle quelle. En fouillant un peu, on peut voir que nombre de pseudo-sciences se basent sur une même application simple de l'induction. C'est un des exemples des limites de cette méthodologie : voyons maintenant que ces limites sont plus profondent et ne se limitent pas à ces possibilités de mimétisme.

Notons, par parenthèse que ceci n'est en rien anecdotique, comme le montrent les chiffres suivants [Charpak & Broch 2002, p. 188, DEUG A1, B1 et A2, Univ. Nice, 1982-1983]^[9] :

Toute observation est sélection d'informations. Cette sélection se fait nécessairement selon un cadre théorique. En classe, il est donc important de contextualiser toute expérience : l'expérience arrive après un enseignement, qui donne un cadre, et avec des objectifs, qui vont permettre de spécifier des variables à observer, selon un protocole expérimental. Pour établir un énoncé d'observation, il faut se reposer sur d'autres "mieux établis". De ce fait, les observations, ne serait-ce que parce qu'elles reposent sur des présupposés, sont faillibles (ex. du mauvais génie de Descartes ou de la « matrice » dans Matrix).

Au delà de ce fait, il existe généralement de nombreuses façon de décrire un même fait concret, différentes abstractions de ce fait. C'est ce qu'on appelle la sous-détermination des modèles par rapport à l'expérience. Ce n'est pas une idée neuve : Galilée (XVI^e-XVII^e s.) disait déjà que « La vérité est fille du temps.» Même quand les lois sont identiques, leur interprétation peut changer. Par exemple, le concept de phlogistique, héritier de l'élément « feu » antique, a été remplacé en chimie par la notion de nombre d'oxydation mais garde un certain pouvoir explicatif (Lavoisier utilisait encore cette notion).

En classe, une définition ne sert à rien sans un minimum de théorie pour la comprendre, c'est à dire dans laquelle l'insérer, sans un arrière-plan conceptuel minimum à quoi la relier.

Autre difficulté : dans la vie courante, ce n'est pas parce que nous disons quelque chose de bonne foi que cela est vrai, ni parce que nous mentons que nous disons quelque chose de faux ; même si certaines langues ne font guère la différence (l'anglais, par exemple). Les sourciers, par exemple, sont le plus souvent de bonne foi, ce qui permet de faire facilement la preuve de leur absence de "don" [Charpak & Broch 2002, pp. 136 sqq.]. Voyons brièvement que cette difficulté dépasse largement ce cas élémentaire.

« La connaissance scientifique est toujours la réforme d'une illusion » [cité in Bachelard 1971b, p. 12]. N. R. Hanson : « Il y a plus a voir que ce qui arrive dans le globe occulaire. » Notre vision, des cratères de lune, de la perspective dans les schémas, des organes en radioscopie, de l'harmonie en musique, etc. est déterminée par notre formation préalable. Voici une expérience célèbre de psychologie : « On demande à des sujets d'identifier rapidement des cartes à jouer, puis on introduit des cartes "anormales", du genre : as de pique rouge. Les sujets les perçoivent comme des cartes normales. Puis, quand ils se rendent compte de la présence de ces cartes (ou quand on leur dit), ils n'ont plus aucun problème pour les identifier. » Nous observons avec nos attentes. Il n'y a pas seulement interprétation différente, mais réellement perception différente.

Le cas existe aussi chez les plus grands. Ainsi, au début des lunettes astronomiques, Galilée "voyait" la même chose que ses contemporains en termes d'images sur sa rétine, mais il ne "voyait" pas du tout la même chose en termes de réalité. Ses contemporains voyaient des différences de couleur ou de texture du sol lunaire, tandis que Galilée voyait des reliefs à la surface de la Lune. La différence : Galilée avait donné des cours de dessin en perspective. Les reliefs de la Lune sont au moins autant découverts à cette époque parce que ce sont les débuts de la perspective systématique que parce que ce sont les débuts de la lunette astronomique, d'ailleurs largement répandue comme attraction à l'époque. Plus généralement, les linguistes et philosophes du langage du XX^e siècle ont montré à quel point tout langage est, par nature, "cousu" de théorie.

Pour Hume, nous avons vu que les "lois" sont des habitudes psychologiques acquises au contact de l'expérience. Bergson : « Notre esprit a une irrésistible tendance à considérer comme plus claire l'idée qui lu sert le plus souvent.»

Bien entendu, puisque toute lecture du monde se fait à l'aide d'un arrière-plan conceptuel, cet arrière-plan peut constituer une entrave aux changements, en particulier à l'apprentissage. C'est la notion d'obstacle épistémologique, développée par Bachelard notamment : « Quand on cherche les conditions psychologiques des progrès de la science, on arrive bientôt à cette conviction que c'est en termes d'obstacles qu'il faut poser le problème de la connaissance scientifique. [...] c'est dans l'acte même de connaître [que résident] des causes de stagnation et même de régression, [...] des causes d'inertie que nous appellerons des obstacles épistémologiques. [...] En fait, on connaît contre une connaissace antérieure [...]. Un obstacle épistémologique s'incruste sur la connaissance non questionnée. Des habitudes intellectuelles qui furent utiles et saines peuvent, à la longue, entraver la recherche. » [Bachelard 1971b, pp. 158 sq.]

En termes pédagogiques : « Dans l'éducation, la notion d'obstacle pédagogique est [tout autant] méconnue. J'ai [dit Bachelard] souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si c'est possible, ne comprennent pas qu'on ne comprenne pas. [...] Les professeurs de sciences imaginent que l'esprit commence comme une leçon, qu'on peut toujours refaire une culture nonchalante en redoublant une classe, qu'on peut faire comprendre une démonstration en la répétant point par point. Ils n'ont pas réfléchi au fait que l'adolescent arrive dans la classe de physique avec des connaissances empiriques déjà constituées : il s'agit alors, non pas d'acquérir une culture expérimentale, mais bien de changer de culture expérimentale, de renverser des obstacles déjà amoncelés par la vie quotidienne. Un seul exemple : l'équilibre des corps flottants fait l'objet d'une intuition familière qui est un tissu d'erreurs. D'une manière plus ou moins nette, on attribue une activité au corps qui flotte, mieux au corps qui nage. Si l'on essaie avec la main d'enfoncer un morceau de bois dans l'eau , il résiste. On n'attribue pas facilement, la résistance à l'eau. Il est dès lors assez difficile de faire saisir le principe d'Archimède dans son étonnante simplicité mathématique si l'on n'a pas d'abord critiqué et désorganisé le complexe impur des intuitions premières.» [cité in Bachelard 1971b, pp. 161 sq.]

Finalement, l'inductivisme sera d'abord rejeté parce que l'on disposera de théories plus adéquates, plus qu'à cause de ses défauts (ne serait-ce que parce que les autres théories en ont de similaires). Ce rejet est un rejet dû au progrès de la science épistémologique ; il ne signifie pas que l'inductivisme ne comporte rien de vrai. L'image du soleil comme lampion se déplaçant dans le ciel d'est en ouest n'est plus admise mais elle est encore adéquate dans nombre de cas (pour garer sa voiture en été, par exemple). De même, l'inductivisme permet de répondre commodément à certains cas pratiques, même si la théorie qui le sous-tend est abandonnée. Il peut rester, en tout cas, une bonne description de certaines réalités historiques : par exemple, Darwin restera longtemps un naturaliste, parcourra la moitié du globe en qualité d'observateur (lequel observe, mais également réfléchit), avant de formuler explicitement ces théories sur l'évolution des espèces.

Selon Karl Popper la science avance par essais et erreurs, par Conjectures et Réfutations (titre d'un de ses recueils : [Popper, 1985]). L'élément premier est la théorie, qu'il s'agit de confronter tant et plus à l'expérience pour tenter de la falsifier. On ne considère plus alors la vérité ou la probabilité d'une théorie, mais son adéquation (jusqu'à un point) à la description de la réalité. Pour que tout puisse fonctionner, la science ne peut accepter que des énoncés falsifiables, c'est à dire que l'on peut tester et donc éventuellement rejeter. Ainsi, les "prédictions" de voyantes, qui ne peuvent être que vraies, ou en tout cas qui n'ont pas vocation à être confrontées systématiquement à la réalité, ne sont pas des énoncés scientifiques^[10]. De même « tous les points d'un cercle sont équidistants du centre » (par définition) ou « soit il pleut, soit il ne pleut pas » (vérité logique). Une vérité nécessaire, tout comme un énoncé invérifiable est donc hors du champ de la science : ils n'ont pas de valeur informative. C'est une critique lancée à de nombreuses théories psychologiques, sociales, religieuses ou économiques qu'à force de vouloir tout "expliquer", elles sont inaccessible à la falsification, donc non scientifiques.

L'empirisme inductiviste apparaît alors comme un simple vérificationnisme. L'approche poppérienne lui substitue des tests en vue de critiquer une représentation, avec l'objectif est de la modifier (ou d'en changer) pour arriver à une description plus adéquate.

Les expériences apparaissent comme des "mises en examen" d'hypothèses et non plus de simples observations. La méthode inductive s'améliore alors en une méthode hypothético-déductive :

Il y a également un autre progrès : l'hypothèse, qui dépend d'une théorie, précède explicitement l'observation (malheureusement, cette précaution est parfois seulement formelle,...). Ensuite, les lois, modèles, etc. ne découlent pas plus des expériences mais bien des hypothèses et de leur fond théorique.

Actuellement, la plupart des sciences de la nature imposent ce plan aux articles expérimentaux. Pour autant, il faut bien se rendre compte qu'il s'agit là de la méthode de justification et non de la méthode euristique. Autrement dit : il ne s'agit pas de l'ordre chronologique réel bien souvent constaté dans les laboratoires. Pour cette raison, Lewis Wolpert [1998] va-t-il jusqu'à qualifier les articles scientifiques de « sorte d'escroquerie ».

René Thom : « si l'on n'a pas le concept d'un objet, on ne le reconnaîtra pas » [Prédire n'est pas expliquer, cité in Perdijon 1998, p. 75]. Exemple historique connu : la découverte de la péniciline par A. Fleming.

contre-exemple pratique : parapsychologie (mais aussi psychanalyse)

Cas (très) particulier : les mathématiques. Pour beaucoup, « les mathématiques sont l'archétype de la science », or comment concilier cela avec l'exigence scientifique de réfutabilité, qui semble ne pas exister en mathématiques. La solution est qu'il faut s'entendre sur le « -able » de « réfutable.» En mathématique, les démonstrations tiennent lieu d'expérimentation. L'important dans la falsification poppérienne est la confrontation au "réel" et la possibilité de rendre compte de chaque conclusion. (^[11])

Cette vision nous donne un critère de qualité des théories : plus une théorie est falsifiable, meilleure elle est. En particulier, plus une théorie énonce des lois générales, autrement dit plus elle prend de risques, meilleure elle est. De même les théories simples et précises sont préférées aux théories complexes et confuses. Exemple du démon de Putnam : [...]

Selon Popper, une théorie, même si on ne peut la dire vraie, dans la mesure où elle est nécessairement valable là où les précédentes l'étaient, est nécessairement meilleure que celles-ci. Le progrès est nécessaire. Par ailleurs, une surproduction de théories hautement spéculatives ne nuit pas parcequ'elles seront vite rejetées et des enseignements seront tirés de ces erreurs.

La principale limite de cette manière d'aborder la science est qu'elle ne colle pas bien avec la réalité historique si on l'entend trop strictement. On le voit, par exemple, avec la découverte de Neptune, cas de falsification possible de la théorie de Newton ; ce n'est pas toujours les falsifications qui font avancer la science, mais aussi les échecs de falsification : les confirmations. « Les grandes avancées se font par confirmation de conjectures audacieuses ou falsification de conjectures prudentes » (ces notions sont définies par rapport au savoir acquis d'une époque, son background knowledge).

Mais évidemment ce système (et ses principales conclusions) ne fonctionnerait que si une théorie falsifiée était immédiatement rejetée. Or l'histoire des sciences montre a profusion que ce n'est pas le cas. En cas de falsification d'une théorie par un énoncé d'observation, c'est parfois ce dernier qui est rejeté (p.e. la théorie de Copernic prédisait un changement de taille apparente de Vénus, qui ne s'observe pas, mais a quand même été retenue). Une théorie falsifiée peut répondre à des expériences invalidantes par des ajouts ad hoc, c'est à dire une petite modification sans conséquences testables qui vise à faire rentrer l'expérience dans le giron de celle-ci.

Plus généralement, comme pour l'inductiviste, se pose le problème de savoir si une falsification est concluante. De toute façon, si l'on avait appliqué strictement la méthode de Popper toutes les grandes théories auraient été rejetées. P. Feyerabend [1979] va plus loi encore : si l'on critique à l'extrême, on peut venir à bout de n'importe quelle construction théorique.

Avant d'aller plus loin, interrompons notre propos par l'évocation du paradoxe des dates de naissance : La probabilité pour que deux personnes d'un groupe aient le même anniversaire (en négligeant les années bisextiles et les dates exceptionnelles) est de plus de 50 % pour un groupe de 23, plus de 70 % pour 30, 90 % pour 42 et 99 % pour 57. Le constat d'égalité d'anniversaire, dans une classe p. ex., apparaît pourtant souvent comme une coïncidence remarquable, à cause d'un calcul naïf erroné des probabilités.

Ce cas est en fait extrêmement fréquent : nous voyons souvent une coïncidence remarquable là où il n'y a qu'un effet de la loi des grands nombres. Autre exemple : untel qui prétend faire claquer des ampoules électrique par la force de sa pensée durant une émission de télévision. Il y aura évidemment de nombreux appels au standard pour signaler des cas : multipliez le nombre de foyer de spectateurs par le nombre de lampes moyen dans un séjour et la durée de l'émission et divisez par la durée de vie moyenne d'une ampoule et vous verrez que le contraire est quasi impossible.

Or un trait psychologique veut qu'une coïncidence ou, mieux, une séquence temporelle rapide, soit interprétée comme une conséquence logique ou causale. C'est ce mécanisme qui fait que l'on attribue "de la chance" ou de la "malchance" à tel ou tel. Finalement, il n'y a guère là qu'une application, souvent élémentaire, mais parfois sophistiquée, des principes de l'induction. C'est ce procédé, par exemple, qui permet de "justifier" l'homéopatie ou les horoscopes parce que « ça marche ».

La première réelle solution au problème des fausses sciences, qui se parent de l'habit inductif des sciences les plus respectables, a été la théorie de la falsification. Malheureusement le remède est un peu excessif et les épistémologues ont dû constater que la plupart des grandes théories auraient été rejetées sur ce critère.

Il faut donc aller vers des critères méthodologiques et épistémologiques plus subtil, par exemple, d'être rationaliste, c'est à dire d'avoir la volonté de se confronter systématiquement à l'expérience, de rendre compte et de justifier tout. De telles réponses s'avèrent souvent trop partielle aussi les épistémologues ont-ils développé d'autres schémas descriptifs de l'activité scientifique.

Une des façons de dépasser ce niveau d'analyse est de partir de la notion de simplicité. C'est à elle qu'a recours Einstein pour se convaincre de l'adéquation de la relativité restreinte puis générale, avant leurs vérifications expérimentales. On peut parfois même parler d'une valeur de la communauté scientifique. Elle est particulièrement cultivée par l'école française de mathématique, qui la qualifie d'« élégance ». C'est ainsi que les trajectoires épicycliques qui avaient été conçues pour décrire le mouvement des planètes dans le système ptoléméen apparaissent aujourd'hui comme extrêmement compliquées, et même comme une création ad hoc de sauvetage de l'ancienne théorie. Pour autant, à leur époque, elles ont pu apparaître, au moins à certains, comme plus simple, dans la mesure où les cercles étaient considérés comme simples, et même parfaits.

La notion de simplicité est donc une notion délicate, tant elle est facilement rétrospective (et donc culturelle). Qu'est-ce qui est simple ? Qu'est-ce qui est ad hoc ? De Pracontal [1986, pp. 239 sq.] considère, par exemple, que la rotondité de la Terre est une notion très difficile, « pas tellement plus simple que la mécanique quantique » : qu'est-ce qu'une sphère ? pourquoi avons-nous une impression de plat ? gravitation ? etc.; en fait toutes ces questions, une fois posées, font que la Terre plate a une complexité similaire à la Terre ronde. Bien entendu, la question se transpose aux préconceptions des élèves : gravité plate, gravité sphérique, difficulté d'imagination des antipodes,...

Un nouvel ensemble de modélisations de la science vise à ce concentrer sur ce type de difficultés. La principale sur ce point, celle d'Imre Lakatos [cf. Lakatos 1970], est de considérer que la science se structure en programmes de recherche dont le critère principal est celui d'une cohérence interne autour d'un noyau dur non négociable. Bachelard : « Le doute universel pulvériserait irrémédiablement le donné en un amas de faits hétéroclites. Il ne correspond à aucune instance réelle de la recherche scientifique. La recherche scientifique réclame [...] la constitution d'une problématique. » [cf. Bachelard 1971b, p. 124]

La théorie des programmes de recherche est une théorie structuraliste de la science : les théories, dans leur ensemble, doivent être considérées comme des structures. Tel terme, tel énoncé joue dans telle théorie un rôle précis. Le sens des termes s'acquiert plus par leur interrelation que par de réelles définitions qui supposeraient un substrat extérieur ou antérieur, ce qui n'est jamais possible. Seule la structuration interne d'une théorie est à même de donner un sens à ses concepts et, finalement, construire une abstraction : « [...] la pensée philosophique, comme la pensée scientifique, ne peut s'intéresser qu'à des phénomènes structurés, qu'à des systèmes qui, par une suite d'approximations bien conduites, peuvent être définis dans un isolement » [Bachelard 1971b, p. 150].

Une théorie, pour se développer, a besoin d'une bonne cohérence interne mais elle doit également être un programme, c'est à dire un projet à long terme. Par exemple, la sociologie actuelle est bonne du point de vue falsificationiste ou inductiviste : elle se préoccupe suffisamment des données empiriques, mais il lui manque un programme de recherche qui guiderait son développement, le développement de ses concepts. À l'inverse, Galilée a effectué peu d'expériences mécaniques réelles, mais beaucoup d'expériences de pensée, tout comme Einstein plus près de nous. Autre exemple : la physique newtonienne pêchait par beaucoup d'aspects. Toutefois, dans ces deux cas, ces penseurs promouvaient un programme à long terme donnant des directions de recherche.

Un programme de recherche est donc la donnée d'une heuristique positive, les directions dans lesquelles il faut chercher, et d'une heuristique négative, ce à quoi on ne peut toucher dans une théorie, sous peine de lui faire perdre sa cohérence. Par décision méthodologique des protagonistes, le noyau dur d'une théorie est infalsifiable.

Une autre grande théorie structuraliste de la science, plus connue, insiste sur des aspects sociologiques de la science : la théorie des révolutions scientifiques, de Thomas Kuhn [1972].

Pour Lakatos [1970], le choix se fait plus entre suivre un programme de recherche ou l'abandonner qu'entre croire ou non à telle théorie ou hypothèse. Kuhn [1972], en revanche, pose la question de l'émergence de la structuration des corpus théoriques.

Pour Kuhn, la science est précédée par une activitée désorganisée qui finit par se structurer peu à peu (étape de pré-science). Puis, quand la communauté scientifique s'arrète sur une matrice disciplinaire, c'est à dire des hypothèses théoriques générales et des lois et techniques permettant de les appliquer, la discipline passe en phase de science normale. Bensaude-Vincent et Stengers [1993] emploient, pour cette période, une expression parlante : « la science des professeurs ». Durant cette période il s'agit pour le scientifique d'expliquer de plus en plus de phénomènes. Le mot « normal » est le même que dans la locution « École Normale » : il s'agit de donner le la, de véhiculer une norme, de transmettre une grille de lecture du monde. Ce faisant, les scientifiques rencontrent de plus en plus de difficultés qui finissent par engendrer un état de crise. Cette crise est surmontée par une révolution scientifique qui promeut une nouvelle matrice disciplinaire et le cycle reprend.

Freud [[Métapsychologie cité dans Perdijon 1998, pp. 66 sq.]] exprime une idée similaire : « Nous avons souvent entendu formuler l'exigence suivante : une science doit être construite sur des concepts fondamentaux clairs et nettement définis. En réalité aucune science, même la plus exacte, ne commence par de telles définitions. Le véritable commencement de toute activité scientifique consiste plutôt dans la description de phénomènes, qui sont ensuite rassemblés, ordonnés et insérés dans des relations. Dans la description déjà, on ne peut éviter d'appliquer au matériel certaines idées abstraites que l'on puise ici ou là et certainement pas dans la seule expérience actuelle. [...] Ce n'est qu'après un examen plus approfondi du domaine de phénomènes considérés que l'on peut aussi saisir plus précisément les concepts scientifiques fondamentaux qu'il requiert et les modifier progressivement pour les rendre largement utilisables ainsi que libres de toute contradiction. C'est alors qu'il peut être temps de les enfermer dans des définitions. »

Une science mûre est guidée par une matrice unique qui définit, légitime et coordonne l'activité. La science normale se distingue de la pré-science par l'absence de désaccord sur les fondements. Kuhn note que, comme le jeu pour Wittgenstein, une matrice ne peut pas être définie explicitement par des règles ou des orientations. La plus grande partie de la connaissance d'un homme de science normale sera tacite. Que l'on se souvienne de l'exemple de Galilée et des reliefs de la lune, évoqué plus haut : le profane et l'initié ne voient pas la même chose de la même scène. Chacun "vit" (voit) dans son monde ; la matrice disciplinaire inclut tout : présupposés (surtout implicites), croyances, méthodes (et normes), appareils et usages expérimentaux, attentes et valeurs,... Comme la connaissance matricielle est essentiellement tacite, elle n'est guère accessible à la critique de l'intérieur : il faut en sortir pour la critiquer. Pour cette raison, Kuhn compare les révolutions scientifiques aux révolutions politiques qui « visent à changer des institutions par des méthodes qu'elles-même interdisent. » Le progrès n'est plus ici simplement cumulatif.

Sur la phase de crise, J. Perrin souligne que « tout concept finit par perdre son utilité, sa signification même, quand on s'écarte de plus en plus des conditions expérimentales où il a été formé » [Les éléments de la physique, cité in Perdijon 1998, p. 76].

Il faut noter, parce que le terme est connu, que Kuhn a d'abord appelé la matrice disciplinaire un "paradigme", avant de se rendre compte de son erreur (un contre-sens). Aujourd'hui le terme est répandu parce que personne n'apprend plus le grec,... Dans ce cas, la période de pré-science peut être appelée "pré-paradigmatique" et la période de crise "post-paradigmatique". Nous déconseillons fortement d'utiliser ces termes impropres, même s'ils permettent de briller pour pas cher.

Ces théories vont de plus en plus vers la description de l'activité scientifique plus que du corpus disciplinaire proprement dit. On s'éloigne, de ce seul fait, de la méthodologie et de la norme. Outre cela, par leur dimension diachronique, elles développent intérêt particulier pour la rupture et les corps conceptuels identifiés. Pour ces deux raisons, il devient de plus en plus difficile de cerner, de définir, de comprendre ce qui est/fait science. Cela ne gène guère ces théories : ce n'est simplement pas leur question.

Pour Kuhn, ce qui fait une science, mais il vaudrait mieux parler de discipline, c'est d'abord sa capacité à atteindre un programme de science normale. Popper : Kuhn met trop l'accent sur le rôle de la critique. Lakatos : Kuhn néglige la compétition entre programmes de recherche (ou matrices ou "paradigmes"). Feyerabend : ce "critère" amène à conclure que le crime organisé et la philosophie d'Oxford sont de la science.

Le choc entre les théories de Kuhn, d'une part et Popper et Lakatos de l'autre, a polarisé le débat autour de deux notions parfois qualifiées de "rationalisme" (à tort) et de « relativisme » (un peu moins à tort).

Ce "rationalisme" (il vaudrait mieux parler d'universalisme) pose l'existence d'un critère universel permettant de comparer les mérites de théories rivales. Dans ce cadre la différence entre science et non-science dépend de ce critère. L'induction et le falsificationisme (Popper) rentrent dans ce cadre. Lakatos se place dans cette perspective : « [sans cet absolu,] la vérité se trouverait dans le pouvoir », « la méthodologie des programmes de recherche peut nous aider à inventer des lois pour endiguer [...] la pollution intellectuelle ». Mais Lakatos reconnaît que sa méthodologie n'est pas suffisante pour guider la science.

En revanche, partant du fait que l'on ne peut édicter de critère absolu de vérité ou que la vérité ne saurait exister de façon objective, le relativisme nie l'existence d'une norme de rationalité universelle et ahistorique. On parle de relativisme cognitif quand il est question du savoir, de la vérité en général. Kuhn exprime un certain relativisme par rapport aux communautés (de savants). Les critères de qualité des théories apparaissent comme des valeurs de la communauté. Kuhn, lui, ne se conçoit pas comme relativiste dans la mesure où il théorise néanmoins un progrès des sciences. La forme la plus extrême du relativisme est le nihilisme (du latin nihil : rien), qui ne croit pas en une réalité objective indépendante^[12].

Insistons simplement, pour conclure sur ce point, que la science nécessite la confiance entre chercheurs : il est impossible de tout critiquer systématiquement. Il faut admettre, ne serait-ce que les bases sur lesquelles construire, qu'elles soient théoriques ou expérimentales. Dans l'enseignement, le problème est souvent inverse : on admet trop, on n'exerce pas assez son sens critique. Précisons que le sens critique n'est pas le fait de tout critiquer, mais de critiquer à propos et de la bonne manière. En matière de raison, tout est affaire d'équilibre. Evry Schatzman : « Un enseignement de la science qui n'apprend pas à penser n'est pas un enseignement de la science ; il est un enseignement de la soumission. »

Le transfert est une question essentielle en pédagogie : comment transférer un concept (ou notion), une méthode de résolution ou une procédure (ou compétence) d'un cadre ou d'un exemple concret à un autre. Exemple : la maîtrise de tel traitement de texte est-elle transférable à tel autre. Il se pose également en épistémologie entre disciplines. Comme en pédagogie, cette notion n'est pas absolue et dépend d'un arrière-plan cognitif : tel transfère sans difficulté, parce qu'il voit la similarité de deux situations, là où tel autre ne voit que deux situations différentes [Tardif et Meirieu, 1996].

Quand une notion se transfère d'une discipline à une autre, on dit qu'elle est transversale à ces disciplines. Quand une approche met en œuvre plusieurs disciplines, en utilisant donc des notions transversales, on dit qu'elle est transdisciplinaire. Quand une approche vise à mettre en relation des discipline, pour les inter-féconder, on dit qu'elle est interdisciplinaire.

Ce qui permet les tranferts entre disciplines est encore très mal compris et peu abordé par les théories épistémologiques. Toute la difficulté est de penser ce qui fait la continuité de la science. Depuis les épistémologies structuralistes (Lakatos, Kuhn), à force de se concentrer sur les liens à l'intérieur d'une discipline on perd de vue les liens entre théories, en particulier entre théories successives du même domaine, qui sont souvent considérées comme incommensurables, c'est à dire dont les contenus ne peuvent être comparés. Ce n'est qu'en partie vrai : le "parcours" du soleil dans le ciel, la gravitation, le phlogistique et tant d'autres nous montrent qu'il y a souvent dans la science une certaine permanence, qui de loin permet de la percevoir cumulative.

La science est d'abord une construction d'abstractions, même si celles-ci s'appuient sur une observation du réel. Elle est donc construite d'idées et relève, de ce fait, de l'ordre d'un théorique humainement construit. [Bachelard 1971b, p. 140] : « Comment ne pas inscrire désormais dans la philosophie fondamentale de la pensée scientifique, à la suite de son statut intersubjectif, son caractère social inéluctable ? » (nous soulignons).

Nous avons signalé plus haut l'importance de la confiance, confiance critique mais confiance néanmoins, notamment à travers l'exemple des expériences de Joule, guère reproductibles tant elles demandent de savoir-faire (de brasseur, en l'occurrence). La méthode et la norme scientifique ne peuvent donc se passer complètement de l'aspect humain. Des études historiques serrées montrent également à loisir que l'histoire des science ne s'écrit pas qu'en termes de conflits d'idées mais également en termes de conflits de personnes.

Par ailleurs, la science, nous l'avons vu, ne peut se contenter du critère de falsification : doivent également rentrer en ligne de compte la confirmation et de l'absence de contradiction. Comme dans tout processus humain, la science a donc besoin de contraintes, implémentées en termes sociaux, pour éviter de divaguer.

Insistons également sur le fait que la pratique de la science moderne véhicule également des normes morales :

Il y avait donc matière à faire de la sociologie des sciences et même, pour certains, de l'épistémologie sociologique. Mario Bunge décrit ainsi « la nouvelle sociologie des sciences [...] née au milieu des années 1960, comme partie de la rébellion généralisée contre la science et la technique » [cité in Fourez 2003, p 159], dont les membres « partagent les thèses suivantes :

Hormis les deux derniers, polémique, ces éléments s'expliquent et, dans une large mesure, se justifient par une démarche scientifique cohérente. Ils sont largement revendiqués par les tenants de ce mouvement. Voyons-le sommairement.

Aujourd'hui, personne ne sait exactement faire le lien entre l'activité scientifique et la science, le savoir produit. En conséquence, s'intéresser à l'étude de l'un oblige inévitablement à négliger ou abstraire l'autre. L'épistémologie, au sens traditionnel, se concentre sur le savoir en négligeant ou faisant abstraction, assez largement, des inter-relations humaines. La « sociologie des sciences » ou l'« épistémologie sociologique », s'intéresse, elle, à ces inter-relations. Inévitablement, elle a été conduite à abstraire ou négliger la notion même de vérité. Il en résulte une certaine forme de relativisme cognitif. Dans le meilleur des cas, il s'agit d'un choix méthodologique, dans les pires, on confine au « tout est bon ». (^[14])

Paul Feyerabend : Les théories successives sont incommensurables, donc il est difficile de parler de progrès. Sa vision du « progrès » est subjectiviste : les choix de théories se ramènent à des préférences individuelles.

Feyerabend insiste sur ce qu'aucune des méthodologies existantes n'est capable de rendre compte de ce qu'est la science (par rapport à la non-science). Critique l'inductivisme et le falsificationisme comme plus haut. Etant donné la complexité de l'histoire de la science, il est vain de vouloir tirer quelques règles de développement. Il ne reconnaît qu'une seule règle : « tout est bon. » J. Krige critique : « tout est bon signifie en pratique tout se maintient ».

La sociologie est une étude de structures humaines. L'externalisme découle donc d'un principe de neutralité entre groupes humains (les "écoles") tenants de diverses théories. Il découle également du fait que s'il fallait intégrer les "résultats" d'une théorie scientifique, cela nécessiterait d'étendre l'objet de ce courrant de recherche à cette vérité. Or, la sociologie des science est une branche de la sociologie et donc se restreint, sciemment, aux structures humaines. Du fait de ces deux restrictions, cette discipline ne voit pas, au sens propre, ce qui différencie la science d'autres systèmes de productions intellectuels. D'où l'ordinarisme.

Pour Feyerabend il est faux que la science constitue le paradigme [= l'exemple-type] de la rationalité. La science n'est pas nécessairement supérieure aux autres disciplines. Il est illégitime de rejeter ou d'accepter (ex. du marxisme) une discipline pour cause de scientificité ou non (ici : Popper/Althusser).

Le livre principal de Paul Feyerabend s'intitule : Contre la méthode : esquisse d'une théorie anarchiste de la connaissance [1979]. Pour lui, la science ne possède aucune caractéristique intrinsèque qui la rendrait supérieure aux autres branches du savoir (mythes antiques, vaudou). La haute considération pour la science est une religion moderne. En parlant des USA : « Il y a une séparation de l'Eglise et de l'Etat, il n'y a pas de séparation entre l'Etat et la Science. » « Il [Feyerabend] note que les « rationalistes critiques » et défenseurs de Lakatos ont étudié la science de façon fort détaillée mais que leur « attitude envers le marxisme, l'astrologie ou d'autres domaines considérés traditionellement comme hérétiques est très différente. Ici on se contente d'un examen superficiel et d'arguments expéditifs. »»

Malgré ses excès, qui sont aussi ceux de son époque, nous retiendrons quand même deux points d'importance :

Tout d'abord, les conditions de la science ne sont pas sans conséquences sur ses développements : il n'est que de citer les conditions de « big science » de la seconde moitié du XX^e s. ou de l'Alexandrie hellénistique. De manière plus élémentaire, les scientifiques sont des Hommes et peuvent subir les influences de modes intellectuelles. Einstein disait, par exemple : « Il m'est difficile de comprendre combien, particulièrement dans les périodes de transition et d'incertitude, la mode joue un rôle à peine inférieur à celui qu'elle joue dans l'habillement des femmes.» [cité par Perdijon 1998, p. 73]

Nous insisterons surtout sur la notion de scientificité à exposer en cours : Cela n'a pas de sens de dire qu'une expérience est scientifique ou non. Du moins, le faire nous place sur le plan du dogme. À l'inverse, on peut dire qu'une expérience est convaincante ou non, et pourquoi. On se place alors sur le plan de la raison critique. De même, un fait (ou une théorie) n'est pas scientifique ou non, il est admis ou non (et encore : dans tel contexte).

base constructiviste : naturelle, maintenant largement admis en éducation

Bien sûr l'aspect constructiviste ne doit pas surprendre un enseignant moderne, conscient que les connaissances ne sont pas données mais construites par leur "porteur". Le concept de représentation est d'ailleurs assez proche en didactique et en sociologie des sciences. L'enfant, l'adulte non plus d'ailleurs, ne lâche pas facilement ses représentations (cf. notre exemple du kilo. de plomb et du kilo. de plume de l'introduction). La question est de savoir jusqu'où l'on va : le chercheur construit-il l'énoncé des faits ou les faits à proprement parler ?

Le socioconstructivisme : « les savoirs standardisés d'une discipline sont une réponse collective à des questions d'une époque et à des situations qu'elle a engendrées » [Fourez 2003][, p.17].

Notons un fait plus simple : le fait que la recherche nécessite une construction permanente de la méthode. Ce point est constaté depuis longtemps. Goethe : « Quiconque persévère dans sa recherche est amené tôt ou tard à changer de méthode » [cité par Bachelard 1971b, p. 131].