Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Les faits scientifiques

 

 

 

"Assurons-nous bien du fait avant de nous inquiéter de la cause Fontenelle, Histoire des oracles.


Observation et expérience

Nos sens constituent nos premiers appareils de mesure, ceux que la Nature a bien voulu mettre à notre disposition. Dès le premier coup d'oeil jeté sur le monde, nous y délimitons plus ou moins arbitrairement des corps, faits de matière, que nous distinguons par leurs qualités, et nous les plaçons dans le même espace-temps que nous. Voilà ce que nous révèle une première appréhension du monde qui nous entoure. Et, lorsque nous perfectionnons ensuite notre analyse et nos moyens d'observation pour étudier la matière et ses interactions, nous continuons à décrire le monde en y délimitant des corps que nous distinguons par leurs qualités. Ces corps, ce peut être des particules, des atomes, des molécules, des cristaux, des objets usuels ou des assemblages plus complexes, des astres, des galaxies. Ils sont plus ou moins liés, comme les quarks d'un même proton, plus ou moins indépendants, comme les étoiles d'une même galaxie.

Le rôle de la curiosité est primordial en physique. Cité par Einstein et Infeld dans L'évolution des idées en physique (1938), Rumford, l'un des créateurs de la thermodynamique, remarquait : "Il arrive souvent, dans les affaires ordinaires et les occupations de la vie, que des occasions favorables de contempler les opérations les plus curieuses de la Nature s'offrent à nous d'elles-mêmes ; des expériences physiques très intéressantes peuvent souvent être faites, presque sans peine et sans dépense, au moyen de machines inventées pour satisfaire simplement les besoins de l'industrie. J'ai fréquemment eu l'occasion de faire cette remarque, et je suis persuadé que l'habitude de bien observer ce qui se passe dans le cours ordinaire de la vie a plus souvent conduit, comme par hasard, ou par le vagabondage folâtre de l'imagination, mise en action par la contemplation des phénomènes les plus communs, à des doutes utiles et à des projets sensés d'investigation et de perfectionnement que les méditations les plus profondes des philosophes dans les heures expressément consacrées à l'étude."
Selon Claude Bernard, dans Introduction à l'étude de la médecine expérimentale (1865), "l'observation et l'investigation d'un phénomène naturel, et l'expérience est l'investigation d'un phénomène modifié par l'investigateur [...]. L'expérience n'est au fond qu'une observation provoquée dans un but quelconque." L'observation est d'abord qualitative. Elle consiste en une description aussi complète que possible du phénomène, avec l'analyse des différents facteurs et circonstances qui paraissent l'influencer. Cependant, comme les conditions dans lesquelles ces phénomènes se produisent naturellement sont trop strictes ou trop rares, une expérimentation est utile quand elle est possible. Celle-ci consiste à répéter le phénomène et à l'observer dans des conditions préparées et soigneusement définies. Ainsi peut-on mieux étudier les diverses influences.

L'observation transforme le phénomène en un fait. Mais il ne s'agit pour l'instant que d'un fait observé, particulier, et non de ce qu'on appelle par ailleurs un "fait scientifique" ; celui-ci, de par un certain caractère universel, doit être assimilé à une loi :  c'est le cas pour le fait "conductivité électrique" associé à la loi d'Ohm. Rudolf Carnap, dans ses Fondements philosophiques de la physique (1966) : "Les faits, pour nous, sont des événements particuliers. "Ce matin, au laboratoire, j'ai fait passer un courant électrique dans une spirale de fil métallique placée autour d'un morceau de fer, et j'ai constaté que le fer s'aimantait." Cela, c'est un fait - à moins, bien entendu, que je n'aie été ivre, que la pièce ait été mal éclairée ou que quelqu'un soit venu trafiquer l'appareil en catimini pour me faire une farce, je suis en mesure d'affirmer comme un fait d'observation que, ce matin, la suite d'événements en question a bien eu lieu."
Comme le fait remarquer Carnap dans l'extrait précédent, l'observation peut malheureusement induire en erreur : au niveau spatial, "un bâton paraît rompu dans l'eau, à cause de la réfraction" selon Descartes, dans ses Méditations métaphysiques (1641), et au niveau temporel, "nous apprenons la fréquente conjonction des objets, sans jamais être capable de comprendre rien de semblable à une connexion entre eux" comme l'explique David Hume dans ses Entretiens sur l'entendement humain (1758). Mais ce n'est pas l'observation qui est fautive, c'est l'interprétation qui en est faite : en 1783, Emmanuel Kant explique, dans les Prolégomènes à toute métaphysique future, que "Les sens nous représentent le cours des planètes comme s'effectuant tantôt en avant, tantôt en arrière, et il n'y a là ni erreur ni vérité, parce que tant qu'on se borne à n'y voir qu'un phénomène, on ne porte pas du tout encore un jugement sur la condition objective de leur mouvement. Mais parce que, si l'entendement ne prend bien garde d'empêcher que ce mode subjectif de représentation ne soit tenu pour objectif, il peut facilement se produire un jugement faux, l'on dit qu'elles semblent rétrograder ; l'apparence ne doit pas être mise au compte des sens, mais bien au compte de l'entendement à qui seul il revient de porter un jugement objectif d'après les phénomènes."

Cependant, un chercheur isolé peut se tromper sans qu'il ait pour autant l'intention de frauder (les canaux martiens de Giovanni Schiaparelli, Flammarion et les autres ; la fusion froide de Fleischman et Pons ; la mémoire de l'eau de Jacques Benveniste, etc...). C'est pourquoi le phénomène doit pouvoir être étudié, répété et confirmé par des observateurs indépendants. Mais le fait lui-même peut être inventé, au niveau de sa description (affabulation) ou à celui de sa réalisation (illusionnisme) ; cela semble le cas des phénomènes paranormaux.


Aide instrumentale

L'observation courante ne suffit plus à la physique actuelle : "Les molécules n'ont pas de couleur, les atomes ne font pas de bruit, les électrons n'ont pas de goût et les corpuscules n'ont même pas d'odeur", comme le rappelle Bertrand Russell. La perception sensible nécessite des instruments de plus en plus puissants ; ceux-ci ont pour but d'augmenter la portée de nos sens (loupe, microscope, télescope) ou même de suppléer à des sens qui nous font défaut (hygroscope, électroscope, détecteurs divers).
Mais la physique a surtout besoin d'une connaissance quantitative. Lors d'une conférence à des ingénieurs civils en 1883, Lord Kelvin (sir William Thomson) a prononcé cette maxime, maintes fois répétée depuis : "Je dis souvent que lorsqu'on peut mesurer ce dont on parle et l'exprimer en chiffres, on en sait quelque chose ; en revanche, si on ne peut l'exprimer en chiffres, on en a une bien piètre connaissance." L'instrument devient alors un appareil de mesure (dont le nom se termine par -mètre), qui permet d'enregistrer et d'analyser le phénomène avec les paramètres associés. Et l'observation devient mieux qu'un fait : une mesure.
 

Critique du fait

"Il serait bien affreux que tout imbécile
Méritât commentaire, exégèse subtile
"
Raymond Queneau, Le chien à la mandoline.

Dans Science et méthode, en 1908, Henri Poincaré s'interroge : "Nous ne pouvons connaître tous les faits, puisque leur nombre est pratiquement infini. Il faut choisir : dès lors, pouvons-nous régler ce choix sur le simple caprice de notre curiosité ? [...] Les savants croient qu'il y a une hiérarchie des faits et qu'on peut faire entre eux un choix judicieux ; ils ont raison, puisque sans cela il n'y aurait pas de science et que la science existe." Le fait observé est d'abord un fait remarqué, et même significatif : c'est ainsi que la planète Neptune avait été aperçue le 8 mai 1795 par Michel Lalande, mais il l'avait prise pour une étoile. Plus encore, nous accordons une certaine importance à ce fait au nom de certaines idées préconçues : personne, avant la publication de la relativité générale, ne s'était vraiment intéressé à la déflexion de la lumière des étoiles par le disque solaire. Ainsi, le fait est une observation jugée à la fois significative et importante.
Il n'y a en effet pas de fait brut. Déjà notre perception n'est pas entièrement neutre ; notre cerveau redresse les images à l'envers fournies par nos yeux et "les instruments ne sont que des théories matérialisées" (Gaston Bachelard, Le nouvel esprit scientifique en 1934). Parfois, l'observation initiale est effectivement accidentelle : c'est peut-être par hasard qu'Archimède s'aperçut du débordement de l'eau, mais il était physicien et, de plus, préoccupé par l'affaire de la couronne. Selon une formule de Pasteur, "le hasard ne favorise que les esprits préparés". Et Poincaré insiste, dans La science et l'hypothèse (1902) : "On dit souvent qu'il faut expérimenter sans idée préconçue. Cela n'est pas possible : non seulement ce serait rendre toute expérience stérile, mais on le voudrait qu'on ne le pourrait pas. Chacun porte en soi sa conception du monde dont il ne peut se défaire si aisément."