science - Biologiste / Naturaliste.

science - Biologiste / Naturaliste. 1 PRÉSENTATION science (du latin scientia, de scire, « connaître «), dans son sens le plus large, connaissance systématisée ; dans un sens plus restreint, tout savoir considéré comme objectif et, par conséquent, vérifiable. Chaque domaine de connaissance donne lieu à une science qui lui est propre : dans ce sens, il s'agit plus précisément d'un ensemble cohérent de lois, considérées comme valables jusqu'au moment où de nouvelles découvertes viendraient les infirmer, ou de conventions, décrites de manière que tous les spécialistes de ce domaine puissent partager un langage, des expériences et des résultats. La recherche d'une définition exhaustive de la science, amorcée par les penseurs de l'Antiquité, constitue l'un des thèmes majeurs de la philosophie des sciences. En grec, dianoia, généralement employé dans le sens de pensée discursive, est une approche scientifique visant à la connaissance ; épistémé est, selon Platon, la connaissance parfaite ; ensemble, elles désignent le savoir. Selon Aristote, l'épistémé ne concerne que ce qui est objet de démonstration. Descartes va plus loin dans le rationalisme en affirmant que « toute connaissance qui peut être rendue douteuse ne doit pas être appelée du nom de science «. Connaissance, savoir, science, ces termes se renvoient l'un l'autre dans un cadre général appelé théorie de la connaissance. 2 HISTOIRE DES SCIENCES L'histoire des sciences est une approche fondamentale pour la compréhension et la mise en perspective des activités scientifiques. 2.1 Origines de la science Les efforts visant la systématisation de la connaissance remontent aux temps préhistoriques. Nous en avons des indices par les dessins du paléolithique sur les murs des grottes, par les enregistrements numériques gravés sur les os ou la pierre et par les outils des civilisations néolithiques. Les documents écrits les plus anciens d'investigations protoscientifiques viennent des cultures de la Mésopotamie ; des listes de données astronomiques, de substances chimiques et de symptômes de maladies étaient inscrites en écriture cunéiforme sur des tablettes en argile. Les Babyloniens connaissaient le théorème de Pythagore, savaient résoudre les équations du second degré et avaient développé un système de mesure sexagésimal (à base 60) dont sont dérivées les unités modernes de mesure du temps et des angles. Des documents écrits sur papyrus remontant à la même période ont été découverts dans la vallée du Nil ; ils contiennent des informations sur le traitement des plaies et des maladies, ou encore sur la distribution du pain et de la bière. Quelques-unes des unités de longueur actuelles nous viennent d'Égypte ancienne, tandis que le calendrier utilisé de nos jours est le résultat indirect d'observations astronomiques préhelléniques. 2.2 Essor de la théorie scientifique En Égypte comme en Mésopotamie, la connaissance scientifique était est principalement de nature pratique. Parmi les premiers Grecs recherchant les causes fondamentales des phénomènes naturels, c'est le philosophe Thalès, au VIe siècle av. J.-C., qui émet l'hypothèse que la Terre est un disque plat flottant sur l'eau. Son disciple, le mathématicien et philosophe Pythagore, fonde une école de philosophie (v. 530 av. J.-C.) dans laquelle les nombres sont la principale préoccupation. Les disciples de Pythagore postulent que la Terre est sphérique et évolue sur une orbite circulaire. La philosophie ionienne naturelle et la science mathématique de Pythagore se combinent à Athènes au VIe siècle av. J.-C. pour donner naissance à la synthèse des philosophies logiques de Platon, disciple de Socrate, et d'Aristote. L'Académie de Platon met l'accent sur le raisonnement déductif et la représentation mathématique, tandis qu'au lycée d'Aristote on insiste sur le raisonnement par induction et la description qualitative. Après la mort d'Alexandre le Grand, l'activité scientifique de la civilisation hellénistique est en pleine effervescence : le mathématicien, astronome et géographe Ératosthène, effectue une mesure extraordinairement exacte de la circonférence de la Terre à l'aide de cadrans solaires ; l'astronome Aristarque de Samos épouse l'idée d'un système planétaire héliocentrique (voir astronomie) ; le mathématicien Archimède pose les bases de la mécanique et de l'hydrostatique (partie de la mécanique des fluides) ; le philosophe et scientifique Théophraste pose celles de la botanique ; l'astronome Hipparque développe la trigonométrie ; les anatomistes et physiciens Hérophile et Érasistrate établissent la dissection comme base de l'anatomie et de la physiologie. Après la destruction de Carthage et de Corinthe en 146 av. J.-C. par les Romains, l'investigation scientifique perd de sa vigueur jusqu'à un bref renouveau au IIe siècle apr. J.-C. sous l'empereur et philosophe romain Marc Aurèle. À cette époque, le système géocentrique proposé par l'astronome Ptolémée, et les travaux de médecine du physicien et philosophe Galien deviennent des traités scientifiques de référence pour les années à venir. Un siècle plus tard, résultant de la pratique de la métallurgie, la nouvelle « science « expérimentale de l'alchimie fait son apparition. Mais, vers l'an 300, l'aura de secret et de symbolisme qui entoure l'alchimie fait oublier les avantages qu'une telle expérimentation pourrait apporter à la science. 2.3 Science du Moyen Âge et de la Renaissance Au Moyen Âge, il existe six cultures prédominantes : les cultures latine, grecque, chinoise, indienne, arabe et maya. Le groupe latin contribue très peu à la science avant le XIIIe siècle. Le groupe grec n'est jamais sorti des enseignements anciens et le groupe maya -- isolé géographiquement -- n'a pas pu avoir d'influence sur le développement de la science en Europe. En revanche, en Chine, la science connaît de remarquables progrès. Les mathématiques chinoises vivent leur apogée au XIIIe siècle avec le développement de méthodes de résolution d'équations algébriques par les matrices. Mais le plus important est l'impact, sur l'Europe, de plusieurs innovations chinoises à caractère pratique : celles-ci comprennent les procédés de fabrication du papier et de la poudre à canon, l'imprimerie et l'utilisation de la boussole. Les principales contributions de l'Inde à la science sont la formulation des chiffres dits arabes utilisés de nos jours, ainsi que la transformation de la trigonométrie sous forme quasi moderne. Ces progrès sont d'abord transmis aux Arabes qui sélectionnent alors les meilleurs éléments de sources babylonienne, grecque, chinoise et indienne. Vers le XIe siècle, Bagdad, ville située au bord du Tigre, devient un important centre d'échanges de connaissances scientifiques qui, au XIIe siècle, se propagent en Europe par l'Espagne, la Sicile et Byzance. Au XIIIe siècle, l'étude d'oeuvres scientifiques anciennes dans les universités européennes débouche sur une controverse sur la méthode scientifique. Les réalistes adoptent l'approche de Platon tandis que les nominalistes préfèrent le point de vue d'Aristote. Dans les universités d'Oxford et de Paris, de telles discussions permettent des progrès en optique et en cinématique (voir mécanique), préfigurant les travaux de Galilée et de l'astronome allemand Kepler. La Peste noire et la guerre de Cent Ans interrompent toute recherche scientifique pendant plus d'un siècle, mais vers le XVIe siècle une reprise se fait sentir. En 1543, l'astronome polonais Nicolas Copernic publie De revolutionibus orbium coelestium (Révolutions des sphères célestes) qui révolutionne l'astronomie. Publié la même année par l'anatomiste belge André Vésale, le traité De humani corporis fabrica libri septem (« Sur la structure du corps humain «) vient corriger et moderniser les enseignements anatomiques de Galien, et permet de comprendre le système sanguin. Deux ans plus tard, Ars Magna (« Grand Art «), publié par le mathématicien, physicien et astronome italien Jérôme Cardan, inaugure la période moderne de l'algèbre, avec la solution des équations du troisième et du quatrième degré. 2.4 Science moderne Les méthodes et résultats scientifiques modernes apparaissent au XVIIe siècle grâce à la combinaison des capacités de théoricien et d'artisan de Galilée. Aux anciennes méthodes fondées sur l'induction et la déduction, Galilée ajoute la vérification systématique par l'expérience, en utilisant les outils scientifiques nouvellement inventés tels que le télescope, le microscope et le thermomètre. Vers la fin du XVIIe siècle, l'expérimentation est élargie par l'utilisation du baromètre découvert par le mathématicien et physicien italien Evangelista Torricelli, de l'horloge par le mathématicien, physicien et astronome hollandais Christiaan Huygens, ainsi que de la pompe à vide ( voir vide, technologie du) par le physicien et chimiste anglais Robert Boyle et le physicien allemand Otto von Guericke. Le point culminant de ces efforts est la découverte de la gravitation, expliquée en 1687 par le mathématicien et physicien anglais Isaac Newton dans Philosophiae naturalis principia mathematica (« Principes mathématiques de philosophie naturelle «). L'introduction du calcul infinitésimal par Newton et par le philosophe et mathématicien allemand Gottfried Leibniz pose les jalons de la science et des mathématiques au niveau de complexité que l'on connaît aujourd'hui. Les découvertes scientifiques de Newton, associées au système philosophique du mathématicien et philosophe français René Descartes, constituent le fondement de la science matérialiste du XVIIIe siècle, au cours duquel les processus de la vie sont expliqués du point de vue physico-chimique. La confiance dans l'attitude scientifique est transposée aux sciences sociales, donnant lieu au siècle des Lumières qui aboutit à la Révolution française de 1789. Par ailleurs, le chimiste français Antoine Laurent de Lavoisier publie son Traité élémentaire de chimie (1789) qui marque le début de l'ère de la chimie quantitative. Les progrès scientifiques du XVIIIe siècle aplanissent le chemin pour le siècle suivant, qualifié de « siècle des corrélations «, de généralisation et de pontages entre les théories de domaines scientifiques différents. C'est à cette époque que, entre autres, la théorie atomique de la matière est postulée par le chimiste et physicien britannique John Dalton, que les théories électromagnétiques des physiciens britanniques Michael Faraday et James Maxwell sont énoncées, et que la loi de la conservation de l'énergie est déterminée par les scientifiques James Joule, Hermann von Helmholtz et Julius von Mayer. Dans le domaine de la biologie, la théorie de l'évolution, avancée par Charles Darwin dans sa publication On the Origin of Species by Means of Natural Selection (De l'origine des espèces par la sélection naturelle, 1859), soulève de vives controverses. Cependant, au début du XXe siècle, s'il reste encore des désaccords, la théorie de l'évolution est généralement admise. Mais, alors que la biologie se constitue des bases solides, la physique est confrontée aux conséquences de la théorie quantique et de la relativité. En 1927, le physicien allemand Werner Heisenberg formule le principe d'incertitude d'après lequel, il est impossible de prédire avec précision et simultanément la position et la vitesse d'une particule : la révolution quantique est en marche et bouleverse irréversiblement notre conception du monde. 3 COMMUNICATION SCIENTIFIQUE 3.1 Des premières traces aux premières académies Tout au long de l'histoire, les savants ont cherché à transmettre la connaissance, notamment sous la forme de documents écrits. Certains d'entre eux datent de plus de quatre mille ans. Cependant, de la Grèce antique, aucun document scientifique avant la publication des Éléments par le mathématicien Euclide (300 av. J.-C.) ne nous est parvenu. Bon nombre des documents postérieurs sont en grec et d'autres nous sont parvenus au travers de leur traduction effectuée par des érudits arabes du Moyen Âge. C'est le plus souvent aux écoles médiévales, aux monastères et aux universités -- qui possèdent par ailleurs des ateliers de copistes -- que nous devons la conservation de ces travaux. À partir de la Renaissance, la transmission des connaissances devient le fait des sociétés scientifiques. L'Accademia Nazionale dei Lincei (Académie nationale des Lynx, à laquelle Galilée a appartenu), la plus ancienne d'entre elles, est fondée en 1603 afin de promouvoir l'étude des sciences mathématiques, physiques et naturelles. Au cours de cette période, la censure religieuse et politique empêche les scientifiques de travailler et de communiquer librement. Grâce à l'ingéniosité du père Marin Mersenne, ils mettent en place un système de correspondances épistolaires qui permet de continuer à transmettre les idées. C'est à cette époque qu'apparaissent également les premiers cabinets de curiosités, petits musées privés rassemblant des collections d'objets rares provenant des nouveaux mondes. Plus tard dans le siècle, le soutien gouvernemental à la science permet la fondation de la Royal Society de Londres (1660) et de l'Académie des sciences de Paris (1666). Ces deux organisations lancent la publication de revues scientifiques, les Philosophical Transactions et les Mémoires. Cette institutionnalisation de la science va aussi faire surgir un besoin d'ouverture et provoquer l'essor d'une littérature scientifique populaire, qui atteindra son apogée avec l' Encyclopédie de Diderot et d'Alembert. Au cours du XVIIIe siècle, d'autres nations créent des académies scientifiques. Aux États-Unis, un club fondé en 1727 par Benjamin Franklin devient, en 1769, l'American Philosophical Society (société philosophique américaine pour « la promotion de la connaissance utile «). En 1780, l'American Academy of Arts and Sciences (Académie américaine des arts et des sciences) est créée par John Adams, qui deviendra en 1797 le deuxième président des États-Unis. En 1831, l'Association britannique pour l'avancement des sciences (ABAS) organise sa première assemblée ; elle est suivie en 1848 par l'Association américaine pour l'avancement des sciences (AAAS) et, en 1872, par l'Association française pour l'avancement des sciences (AFAS). Ces différentes organisations publient respectivement les revues Nature, Science et Sciences. Au début du XXe siècle, le nombre de revues scientifiques croît si vite qu'on en recense déjà quelque 36 000 en 1933, en 18 langues. Depuis la fin du XIXe siècle, la communication scientifique est facilitée par la création d'organisations internationales, comme le Bureau international des poids et mesures (1875) qui organise des congrès internationaux. Outre les organisations scientifiques nationales et internationales, de nombreuses sociétés industrielles disposent d'un département de recherche ; certaines d'entre elles publient régulièrement des rapports. 3.2 Dans le sillage de la révolution des télécommunications Une véritable révolution de la communication scientifique survient dans la seconde moitié du XXe siècle avec l'apparition du réseau Arpanet, puis Internet. Ce dernier bouleverse entièrement les modes de communication et les conditions de travail des scientifiques ( voir éthique scientifique), mais également l'accessibilité de tout un chacun à l'information scientifique. Parallèlement à cette révolution technologique et culturelle se développe une communication scientifique tournée vers le grand public : la vulgarisation scientifique. Celle-ci émane des organismes de recherche, des Centres de culture scientifique, technique et industrielle (CCSTI), du monde de la communication (presse, télévision, Internet), ainsi que de scientifiques de renom tels que Hubert Reeves (Poussières d'étoiles, 1984) ou Stephen Jay Gould (le Pouce du panda, 1980). 4 TENTATIVES DE CATÉGORISATION DES SCIENCES Des termes spécifiques et impropres, hérités du XIXe siècle, divisent encore les sciences en deux grandes catégories : l'acquisition désintéressée des connaissances est appelée « science pure « (ou recherche fondamentale), terme opposé à celui de « science appliquée « (regroupant les sciences de l'ingénieur), qui est la recherche de l'usage pratique de la connaissance scientifique. Un troisième terme gravite autour de cette conception duale des sciences : il s'agit de celui de « technique « ou de « technologie «, par laquelle les applications sont réalisées (voir techniques, histoire des). D'autres tentatives de catégorisation des sciences ont été formulées et soumises, elles aussi, à controverse : par exemple, on parle souvent de « sciences dures « pour désigner les sciences de la nature (physique, chimie, biologie, etc.) et de « sciences molles « pour désigner les sciences sociales et humaines. Toutefois, l'interdépendance des différentes activités scientifiques tend à brouiller ces frontières purement théoriques et politiques (voir sciences, histoire des ; sciences, philosophie des). 4.1 Branches de la science Initialement, la connaissance de la nature est surtout une observation ou un récit d'expériences. Les disciples de Pythagore distinguent seulement quatre branches de la science : l'arithmétique, la géométrie, la musique et l'astronomie. Toutefois, au temps d'Aristote, d'autres branches sont apparues : la mécanique, l'optique, la physique, la météorologie, la zoologie et la botanique. La chimie est restée en marge du courant scientifique jusqu'à Robert Boyle, au XVIIe siècle, et la géologie n'est reconnue comme science qu'au XVIIIe siècle. L'étude de la chaleur, du magnétisme et celle de l'électricité sont par la suite intégrés à la physique. Au XIXe siècle, les savants estiment que les mathématiques diffèrent des autres branches de la science en ce qu'elles sont une logique de relations et que leur structure ne dépend pas des lois de la nature. Cependant, leur implication dans l'élaboration des théories scientifiques a conduit à perpétuer leur classement parmi les branches de la science. Les sciences naturelles sont généralement divisées en deux classes : les sciences physiques et les sciences de la vie. Les premières comprennent essentiellement les branches suivantes : la physique, l'astronomie, la chimie et la géologie ; les principales sciences de la vie sont la botanique et la zoologie. Les sciences physiques sont encore subdivisées en disciplines comme la mécanique, la cosmologie, la chimie physique et la météorologie ; d'autre part, la physiologie, l'embryologie, l'anatomie, la génétique et l'écologie sont des branches des sciences de la vie. Quant aux sciences appliquées, elles comprennent d'une part les branches telles que l'aéronautique, l'électronique, l'ingénierie et la métallurgie -- issues des sciences physiques -- et, d'autre part, l'agronomie et la médecine -- issues des sciences de la vie. 4.2 Vers une interdisciplinarité des sciences Toute classification des sciences est toutefois arbitraire, les différentes branches des sciences étant de plus en plus interdépendantes. Ces relations interdisciplinaires ont donné naissance à une multitude de nouvelles disciplines aux dénominations hybrides, telles que la biochimie, la biophysique, la biomathématique ou la neurophysiologie. Celles-ci sont à l'origine d'avancées spectaculaires : les biochimistes, par exemple, ont déterminé la structure des acides nucléiques et sont parvenus à les synthétiser ; la coopération entre biologistes et physiciens a permis d'inventer le microscope électronique ; le « couple « biophysique-génie biologique a permis le développement d'une machine coeur-poumon utilisée dans la chirurgie à coeur ouvert et dans la conception d'organes artificiels tels que les cavités et valvules cardiaques, les reins, les vaisseaux sanguins et l'ossature de l'oreille interne. Certaines applications nécessitent parfois la combinaison de plusieurs champs scientifiques, comme la réalisation de la première opération de téléchirurgie (ablation de la vésicule biliaire d'une patiente hospitalisée à Strasbourg par un chirurgien opérant depuis son centre médical situé à New York, par l'intermédiaire d'un robot télécommandé), baptisée « Opération Lindbergh «, née de la collaboration de l'informatique, de la robotique et de la chirurgie. De tels progrès sont généralement le fruit de recherches effectuées de pair par des groupes de spécialistes des différentes branches de la science pure et de la science appliquée. Cette relation mutuelle entre la recherche fondamentale et l'innovation technologique est aussi nécessaire à la science aujourd'hui qu'elle l'était au temps de Galilée. Toutefois, ce mode de production de connaissances, appelé technoscience, est généralement soumis à une rentabilité à court terme, ce qui a pour conséquence de réduire considérablement la marge de liberté -- c'est-à-dire le budget -- de la recherche fondamentale. Par ailleurs, les avancées de certaines nouvelles disciplines hybrides, notamment celles relatives aux biotechnologies, soulèvent des problèmes d'ordre éthique : par exemple, jusqu'où autoriser les modifications du patrimoine génétique ? Dans quelles conditions intégrer dans la nature des organismes génétiquement modifiés (OGM) ? Les réponses à ces questions dépassent le cadre des seuls spécialistes et concernent la société entière ( voir bioéthique). Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.