LA MÉTHODE SCIENTIFIQUE (Travaux Pratiques Encadrés - Espaces pédagogiques interactifs)

« serviront de base à la révolution scientifique de la Renaissance .

Guillaume d'Ockham (1295-1349 , franciscain anglais , empiriste ) énonce le principe de parcimonie, ou " Rasoir d'Ockham », selon lequel les explications les plus simples sont souvent les meilleures.

Retenu par la logique et la science modernes, il consiste à choisir l'hypothèse la plus simple ou la plus facilement démontrable entre plusieurs ayant la même vraisemblance .

DU XIV' AU XVI ' SIÈCLE :LA RENAISSANCE SCIENTIFIQUE La Renaissance commence en Italie , avec la redécouverte des écrits grecs et la volonté de représenter le monde de façon plus ordonnée.

C'est la période des explorations et des inventions techniques (comme l'imprimerie), marquée par les travaux de Léonard de Vinci (1452- 1519 , artiste , scientifique) .

Génie technologique et visionnaire , il préconise l'expérience« (qui) ne trompe jamais, ce sont nos jugements seuls qui nous trompent >> et développe des techniques et méthodes très en avance sur son temps .

Les nouveaux moyens d 'investigation révèlent des discordances importantes entre les observations et les théories admises pendant plus d'un millénaire, qui entraînent une grave crise intellectuelle .

Nicolas Copernic (1473 -1543 , astronome polonais ) est le premier à entreprendre le libre examen d'une doctrine sacrée : le géocentrisme de Ptolémée , selon lequel le Soleil tourne autour de la Terre .

Il découvre, grâce aux nouveaux outils mathématiques et l'application d'une démarche scientifique, que les planètes tournent sur elles-m êm es et autour du Soleil.

Risquant d'être brûle vif pour avoir blasphémé les fondements de la Foi, Copern ic ne publiera ses découvertes que peu de temps avant sa mort.

Et le même sort menace Galilée , un siècle plus tard , lorsqu 'il remet en question la physique d'Aristote érigée en dogme par l 'Église Médiévale .

Galilée (1564-1642, astronome italien ) invente une nouvelle physique du mouvement inspirée du modèle copernicien : le système héliocentrique, conception de l'Univers qui place le Soleil en son centre (contraire aux Saintes Écritures).

Condamné d'hérésie par le tribunal religieux , Galilée affirmera que sa théorie est fausse bien qu'il y croit encore , alors même que s 'ouvrent les portes d 'une science nouvelle , fondée sur la logique et l'expérimentation.

Ainsi, la Renaissance occidentale engendre une profonde révolution bouleversant les conceptions relatives à la nature .

La science se détache progressivement de la philosophie et du contrôle des autorités religieuses, en rejetant la vision aristotélicienne et les confusions scolastiques (enseignements religieux ).

Cette transition entre science médiévale et moderne est appelée la révolution copernicienne .

Elle instaure une démarche scientifique qui n 'admet plus d 'affirmation sans examen ou preuve et applique le doute systématique à tout domaine accessible par la raison.

XVII' SIÈCLE: L'AVÈNEMENT DE LA SCIENCE MODERNE Avec le perfectionnement des instruments de mesures, des mathématiques , de l'astronomie et de la physique, l'essor des sciences expérimentales s 'accompagne de réflexions sur la place de l'expérience au sein de la démarche scientifique .

Apparaît alors la nécessité d'une méthode capable d 'unifier les sciences dans une approche objective de la connaissance .

E MPIRISME, RATI ONALISME ET MÙH ODE Francis Bacon (1561 -1626 , savant , philosophe anglais) considère que l'expérimentation doit être organisée rationnellement et méthodiquement.

Il faut rejeter les idées a priori et les intuitions avant d 'observer les faits et réaliser des expériences pour dégager des lois et formes constantes de la nature .

René Descartes (1596- 1650 , philosophe ra tionali st e, mathématicien français ) convient que l'on « ne peut se passer d 'une méthode pour se mettre en quête de la vérité des choses » (Règles pour la direction de l'esprit, 1628 }.

Il postule que " la science est une >> et que " la méthode mathématique est applicable à toute connaissance >>, dans le Discours de la Méthode (1637 }.

Grâce à une logique EXPÉRIENCE DE REDI SUR LA GÉNÉRATION SPONTANÉE ~ Redi constate que les asticots n'apparaissent pas sur la viande dans les récipients fermés, mais seulement dans les récipients ouverts , lorsque les mouches viennent pondre sur la viande.

de l'idée claire et distincte , il énonce les principes d 'évidence (douter de tout sauf de ce qui est évident }, d 'analyse (décomposer en entités simples ), de synthèse (ordonner et raisonner par déduction du simple au complexe ) et d'énumération (de tous les éléments d'un problème).

Il recommande la prudence , la suspension du jugement (pour éviter préjugé et précipitation) et le doute systématique , car« celui qui cherche la vérité doit autant qu'il est possible , douter de tout >>.

Au cours des XVII' et XVIII' siècles , les expérimentations et les découvertes se poursuivent dans de nombreux domaines .

Francesco Redi (1623-1697 , médecin italien ) applique la méthode scientifique à la biologie et réfute la théorie de la génération spontanée (appar ition de la vie sans ascendance) grâce à une expérience contrôlée.

Isaac Newton (1642-1727, mathématicien, physicien anglais ) éclaircit les mystères de la lumière et de l 'optique et invente le calcul différentiel et intégral.

Ses travaux sur la dynamique du mouvement, l'inertie et l'attraction des corp s , formalisés dans la théorie de la gravitation universelle , sont des piliers de la physique et de la mécanique modernes .

l'Académie des Sciences est fondée à Paris en 1666.

Composée de savants français et de correspondants étrangers , elle examine l'évolution des sciences, ses applications et favorise la recherche .

Tout chercheur peut envoyer un article , qui sera relu, critiqué et éventuellement publié dans les Comptes Rendus de l'Académie , rendant possible une critique constructive entre les savants .

XVIII • SIÈCLE : DIFFUSION DES CONNAISSANCES les philo sophes du S iècle d es lumi èr es manifestent la volonte de re unir et classer les différentes branches du savoir , afin de diffuser les connaissances auprès du peuple .

Les sociétés scientifiques et la publication d 'ouvrages de vulgarisation se multiplient.

Denis Diderot (1713-1784} et Jean d'Alembert (1717- r·-:--......,,.- -1 1783 } publient l'Encyclopédie entre 1750 et 1770.

Ce dictionnaire du XVIII' siècle, Emmanuel Kant (1724 -1804, philosophe allemand) dépasse le clivage opposant l'empirisme (Bacon ) et le rationalisme (Descartes ).

Il suggère un rationalisme critique qui intègre l'expérience dans la démarche scientifique et où la raison doit reconna ître ses propres limites .

La science actuelle demeure conforme à cette perspective , qui repose à la fois sur des critères de validité logicomathématique et de validité expérimentale , dans une approche où l'imagination et la logique fournissent les hypothèses et l'expérience élimine celles qui sont fausses.

XIX • SIÈCLE : POSITIVISME ET MÉTHODE EXPÉRIMENTALE Le progrès technique et industriel (électricité , téléphone , chemin de fer) et des découvertes révolutionnaires (comme la théorie de l'origine des espèces , Charles Darwin , 1859} bouleversent les idées reçues et provoquent l'émergence d 'un nouvel esprit : le positi­ visme.

Auguste Comte (1798- 1857, philosophe français ) définit l'esprit positif comme le troisième stade de développement de la pensée humaine , qui coïncide avec la Grèce Antique ( l'abandon des explications sacrées et métaphysiques ) et recourt à l'épreuve de la réalité et à l'expérimentation pour dégager des relations constantes entre les faits et formuler des lois mathématiques .

Auguste Comte ajoute que la méthode des sciences s'applique aussi à l'étude de l'homme et des sociétés , suivant des valeurs positives : réalité , utilité, expérimentation , certitude, précision et organisation .

P RINCIPES, PRtCAUTI ONS ET USAGE DES STATISTIQUES Claude Bernard (1813 -1878 , médecin, physiologiste français ) contribue à « faire pénétrer les principes bien connus de la méthode expérimentale dans les sciences médicales dont il résume l es princip es, en indiquant particuli èrement les précautions qu'il convient de garder dans leur application , à raison de la complexité toute spéciale des phénomènes de la vie >>.

Dans son Introduction à l'étude de la médecine expérimentale (1865 }, il décompose « le raisonnement à l'aide duquel nous soumettons méthodiquement nos idées à l'expérience des faits >>, pour établir des connaissances objectives .

Suivant ses intuitions et doutant de ses interprétations , l'expérimentateur doit procéder par étapes pour isoler un fait, suggérer une hypothèse explicative et la vérifier par l'expérience .

Claude Bernard rappelle le principe déterministe de la science -selon lequel tout événement est provoqué par une cause et que dans les mêmes conditions , la même cause est suivie du même effet (principe de causalité ) .

Ce principe s 'applique " chez les êtres vivants aussi bien que dans les corps bruts >> et tenant compte de la complexité du vivant, il convient de « ramener les phénomènes à des conditions expérimentales aussi simples que possible >>.

" l'expérience n 'est au fond qu'une observation provoquée >> où l'expérimentateur identifie les facteurs provoquant un phénomène , isole les variables contrôlées (valeurs fixes de l'expérience ) et décide des paramètres qu'il fait varier séparément (variabl e s indépendantes) pour observe r leur influence sur les variables dépend antes .

l'interprétation des résultats se fait par voie de comparaison , en mesurant (quantitativement lorsque c'est possible ) ce qui diffère entre les groupe s expérimentaux .

Les phénomènes biologiques et les comportements humains étant caractér isés par la variation et l'incertitude , l'emplo i du calcul et de la statistique est recommandé -pour mesurer le degré d 'incertitude ou de fiabilité des conclusions et faire des général isations à partir d'expériences menées sur des échantillons .

Notons que la démarche scientifique expérimentale ne s'applique pas toujour s.

En astronomie, tout se joue sur les observations et des simulations numéri ques.

i:t:§JiüiiiB!tl l'accélération des découvertes résulte de l'am élioration des techniques , de la mondia lisation des échanges et du développement de l'informatique (qui permet de traiter des masses considérables d'informations ).

Les avancées spectaculaires en biologie offrent une meilleure compréhension du viva nt (éléments de base , cycle de vie des cellules, rôle des gènes, ADN ...

) et d 'importantes découverte s sont réalisée s en physique (découverte de la structur e du noyau de l'atome , théorie de la relativité , physique quantique ...

) .

l'objectif actuel est d 'élaborer une théorie unifiée expliquant l'univers de l'infiniment grand à l'infiniment petit.

MODÈLE STANDARD- THÉORIE DU BICiBANCi On appelle modèle standard dans un domain e (ou modèl e de concordance ), la théor ie qui lait l'objet d'un quasi­ consensus par la communauté scientifique .

C'est le cas de la théorie du Big Bang - modèle cosmologique dominant depuis les années 1950 -qui rend compte le plus économiquement des premiers instants et de l'évolution de l'Un ivers.

Son pouvoir explicatif puissan t (des concepts de temps , espace, matière, énergie) est renforcé par des observations conformes à ses prédictions théoriques.

Et lorsque de nouvelles observations ne concordent pas avec le Big Bang.

des hypothèses ad hoc sont imaginées a posteriori pour parer aux critiques (comme l'hypothèse de la matière sombre si l'Univers est "trop lourd» dans les équations ).

Malgré des failles , le modèle standard reste le moins contesté .

Les alternatives se limit ent à des réinterprétations partiell e s et aucune n 'offre un modèle du monde aussi global et cohérent.

Mais comme toute théorie établie par la méthode scientifique , le Big Bang est par définition " réfutable >>.

Il ne doit pas être érigé en dogme de la science moderne et seules les reche rches futures pourront le confirmer ou l'infirmer.

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" La science est la culture du doute >> (Richard Feynman ).. »