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2.   Une interprétation de la recherche actuelle en termes de science non accomplie : l’interprétation non pythagoricienne des lois physiques  

            Il s’agit ici de voir comment les théories scientifiques actuelles sont celles d’un savoir inachevé, peut-être même encore balbutiant. Dans ce chapitre, nous considérerons en particulier le cas de la physique. Comme on tend souvent à voir la physique comme la science la plus avancée en raison de l’abstraction de ses concepts et de l’efficacité de ses prédictions expérimentales, le changement de perspective qui est proposé est radical. Une critique constructive prend donc pour objet la science actuelle et se développe à partir d’une information sur la physique et la science en général, une critique originale de la science et une information historique sur l’évolution des concepts scientifiques.

2.1  Introduction 

            Comme les Pythagoriciens le croyaient déjà, les physiciens croient encore volontiers que certains principes de symétrie sont sous-jacents à la structure de la matière et de l’Univers. Cela signifie pour eux que les lois physiques de base doivent être tenues pour parfaitement exactes. Ainsi, les grands principes de conservation, tels que ceux de la conservation de l’énergie ou de la charge électrique, sont considérés comme parfaitement exacts jusqu’à preuve du contraire. Et les physiciens croient que trois types de forces non gravitationnelles existent parce que la nature respecte fondamentalement les symétries de jauge correspondantes. Il en va de même pour la force gravitationnelle, même si les modalités de son formalisme sont différentes.  

            L’interprétation actuelle des lois de base sera dite pythagoricienne (IP) si elle admet les deux énoncés suivants:  

—    les principes ou lois physiques de base doivent être vus comme parfaitement exacts jusqu’à preuve du contraire,

—    les modèles mathématiques de base en physique doivent être vus comme de fidèles représentations de la réalité physique jusqu’à preuve du contraire. 

Toute autre interprétation des modèles et principes de base serait vue, selon plusieurs physiciens sinon tous, comme équivalant à un effondrement de la science elle-même.  

            On tente de montrer, dans ce chapitre, que l’état actuel de la science physique n’appuie pas l’IP et qu’il serait plus utile et conforme à la réalité de la recherche de considérer, en plus de l’IP, et de façon concurrente avec elle, ce qui sera appelé l’interprétation non pythagoricienne, ou l’INP, des lois et des principes physiques. Selon cette interprétation :  

—    les lois et les principes physiques actuels doivent être vus comme n’étant pas parfaitement exacts, mais comme étant seulement approximatifs et ce, jusqu’à preuve du contraire,

—    les modèles physiques existants doivent être vus comme ne donnant dans leurs domaines reconnus d’application qu’une représentation partielle de la réalité physique et ce, jusqu’à preuve du contraire. 

Seront appelés « pythagoriciens » les principes, lois ou théories qui sont conformes aux deux énoncés de la première de ces deux interprétations, et « non pythagoriciens » ceux qui sont conformes aux deux énoncés de la seconde.  

            On peut remarquer que, depuis que la recherche scientifique existe, les chercheurs ont toujours présumé que leurs meilleures théories du moment devaient être pythagoriciennes et, dès qu’ils en trouvaient d’autres, meilleures, ils ont continué de présumer que les nouvelles théories devaient, à leur tour, être pythagoriciennes, se résignant alors seulement à voir les précédentes comme non pythagoriciennes. 

            Il importe de souligner que des tests expérimentaux sont envisageables qui permettront de trancher entre ces deux interprétations. On tente de montrer ici que, pour toute théorie donnée (ou loi, ou principe) qu’on soumettra à des tests expérimentaux suffisamment rigoureux, on pourra connaître sa nature pythagoricienne ou non pythagoricienne selon les modalités logiques suivantes : 

—    si la théorie (ou loi, ou principe) est pythagoricienne, on ne pourra le savoir que dans le long terme de la recherche, soit lorsque les moyens d’observations seront devenus beaucoup plus puissants ou précis qu’ils ne le sont présentement et, plus précisément, lorsque ces moyens auront atteint un certain seuil qui sera identifié de façon mathématiquement exacte dans ce qui suit (voir le théorème de localisation de la ligne de réfutabilité potentielle, section 2.2, sous-section C) ;

—    si la théorie (ou loi, ou principe) est non pythagoricienne, on pourra le savoir à court, moyen ou long terme, soit dès que les moyens d’observation seront assez puissants ou précis pour prendre en défaut cette théorie (ou loi, ou principe). 

L’INP a pour effet de transformer très considérablement la compréhension qu’a le physicien de son activité de recherche et des résultats qu’il en obtient. Les théories et les lois étant considérées comme seulement approximatives et partiellement valables jusqu’à preuve du contraire, les résultats de la recherche devraient être vus comme s’insérant dans un développement historique qui n’est pas terminé et qui peut durer encore longtemps. La recherche devra être vue comme un processus en cours qui fournit une représentation de la réalité de plus en plus riche et complexe, processus qui n’a vraisemblablement pas encore produit une connaissance arrivée à sa maturité. On tentera de montrer, dans ce chapitre (sections 2.2 et 2.3), que la prise en compte de l’INP aura des conséquences importantes pour les orientations présentes et futures de la recherche.  

Voici, en résumé, certaines des implications les plus importantes de l’INP, qui seront expliquées par la suite: 

            A.        En ce qui concerne le degré de précision des théories en général : 

i)                    Toutes les théories sont approximatives, y compris les théories physiques de base ; même les théories dites « fondamentales », y compris la mécanique quantique, sont approximatives.

ii)                  Les théories physiques de base, réputées « exactes », sont plutôt des théories dépassantes, c’est-à-dire dont les prédictions dépassent en précision celles des théories qui étaient jusqu’alors les plus précises ; de même, les théories qui sont réputées « approximatives » sont des théories dépassées, c’est-à-dire des théories dont le niveau de précision a été dépassé par celui d’autres théories.

iii)                Lorsqu’un test expérimental appliqué à une théorie donne un résultat négatif, cela ne signifie pas que la théorie doit être rejetée ; cela signifie plutôt que l’on en sait plus sur les points de réfutabilité de cette théorie et sur son degré exact de précision.

iv)                Aucune des théories de base actuelles ne peut être considérée comme définitivement valable ; cette situation n’équivaut pas à l’effondrement de la science, mais plutôt elle implique que la recherche scientifique se poursuivra encore de façon importante dans l’avenir.

v)                  Les développements futurs de la recherche scientifique comportent des développements théoriques potentiels qui iront au-delà des capacités actuelles de théorisation. 

B.        En ce qui concerne plus particulièrement les théories actuelles :

vi)                Le degré exact de précision des théories existantes pourra être déterminé, dans l’avenir de la recherche, si les moyens d’observation continuent de se développer comme ils l’ont fait dans le passé.

vii)              Les descriptions que les théories physiques actuelles donnent d’objets théoriques tels que le big bang, les trous noirs ou les particules ponctuelles ne sont que des extrapolations théoriques au-delà de la limite d’observabilité qui se trouve liée à l’état actuel de la recherche.

viii)            La mécanique quantique n’est pas apte à poser des limites définitives de validité pour les théories scientifiques en général (y compris celles qui sont à venir) ; ainsi, les relations d’incertitude de Heisenberg ne sont que des limitations provisoires de validité des théories.

ix)                Il est vraisemblable que le modèle standard des particules comporte un ensemble d’artefacts théoriques qui ne donnent pas une représentation valable de la réalité physique.

x)                  Les théories de base – la relativité générale et la mécanique quantique – ne se contredisent pas dans le domaine observable, mais seulement dans leurs extrapolations au-delà de la limite actuelle d’observabilité. 

C.        En ce qui concerne l’efficacité des modèles théoriques :

xi)                L’efficacité des mathématiques en physique ne signifie pas que les théories de base décrivent la réalité physique de façon absolument exacte, mais plutôt a) que le seuil de réfutabilité de ces théories est, de façon provisoire, au-delà de la limite d’observabilité effective, et b) que de nouvelles théories sont susceptibles d’apparaître dont le seuil de réfutabilité dépassera celui des théories précédentes.

xii)              Toutes les règles de correspondance – non seulement celle de la théorie quantique (c’est-à-dire le principe de réduction du paquet d’ondes), mais des théories physiques en général – sont en fait des règles indéterministes, dans le sens que les prédictions des théories n’ont qu’un caractère approximatif et incertain.

xiii)            Une nouvelle sorte de recherche – et c’est une recherche à long terme – consistera à explorer systématiquement la ligne de réfutabilité des théories de base ; cette exploration visera, en particulier, à mieux comprendre d’où provient l’efficacité de ces théories à rendre compte des observations effectuées. 

            Il faut considérer tous ces points comme vrais ou vraisemblables jusqu’à preuve du contraire. Voici quelques précisions ou commentaires sur ces points.  

            Les points (i) et (ii) découlent directement de l’INP. On y exprime d’abord que les théories dites fondamentales ne sont que des théories de base, valables comme telles à une époque de la recherche. Ainsi la dynamique classique a été une théorie de base jusqu’à l’époque moderne. Les théories de base actuelles le demeureront jusqu’au moment où l’on découvrira d’autres théories de base meilleures. On considère, en particulier, que la mécanique quantique est approximative parce que la charge de la preuve revient à ceux qui la prétendent absolument exacte. Il est incohérent de dire d’une théorie qu’elle est exacte puis qu’elle devient approximative dès qu’elle se trouve dépassée par une autre théorie. Il faut plutôt dire que la théorie doit au départ être vue comme approximative et qu’elle peut ensuite être dépassée par une autre théorie dont les prédictions s’avèrent plus précises. Le point (iii) peut être illustré par la théorie newtonienne de la gravitation. Celle-ci n’a jamais été rejetée par les physiciens, qui s’en servent encore souvent. Cependant, depuis que la théorie newtonienne a été dépassée par la théorie de la relativité générale, on a non seulement la preuve que celle-là était approximative, mais en outre on sait quelque chose de plus sur son domaine d’application et ses conditions de validité. Le point (iii) sera expliqué dans la section 2.2 ; les points (iv) et (v) seront illustrés et expliqués dans la section 2.3. 

Les points (vi) et (vii) reposent sur l’idée que les moyens d’observations (instruments, méthodes ou procédés expérimentaux) continueront vraisemblablement de se développer. Le concept d’extrapolation théorique, mentionné au point (vii), sera défini dans la section 2.2 (B, 1). Le point (viii) fait allusion à l’indétermination quantique. On verra, ci-dessous (section 2.2), qu’on peut poser qu’un autre type formel d’indétermination existe qui aura vraisemblablement des effets importants sur la recherche à venir. Le point (ix) concerne la capacité des théories de base actuelles de bien représenter la réalité physique. Cette capacité, qui fait généralement l’objet d’un consensus de la part des chercheurs, est à remettre en question d’après l’INP. Quant au point (x), il a trait au fameux problème de l’unification théorique consistant à rendre compte de façon unifiée des quatre interactions dites fondamentales. L’INP a pour effet de remettre en question également la façon de comprendre et de formuler ce problème. 

Les parties A et B, soit les points (i) à (x), de la liste ci-dessus impliquent l’idée générale que la recherche scientifique d’une époque donnée se trouve limitée par les conditions existantes aussi bien sur le plan expérimental (méthodes expérimentales et instruments disponibles) que sur le plan théorique (outils mathématiques et conceptuels disponibles). Des principes de limitation de la recherche (à un moment donné du développement général de la science), qui sont étroitement liés à l’INP, seront formulés dans la section 2.2. 

            Les trois derniers points, (xi) à (xiii), concernent la façon de comprendre l’efficacité des mathématiques en physique. L’INP apporte un nouvel éclairage là-dessus. C’est ce qui sera expliqué dans la section 2.3. En première analyse, l’efficacité des modèles mathématiques ne consiste pas dans leur capacité de décrire la réalité physique de façon complètement exacte, mais plutôt dans le fait que ces modèles se montrent aptes à augmenter progressivement les niveaux de précision. Ainsi, il se peut qu’on trouve enfin, un jour, une théorie conforme à l’IP. Cependant rien n’autorise à croire que les modèles actuels le sont déjà. En outre, il découle de l’INP que ce qui fait l’efficacité d’un modèle mathématique peut être de mieux en mieux compris au fur et à mesure que la recherche théorique avance. Ainsi les théories modernes ont permis de comprendre davantage en quoi consiste exactement le degré de précision des prédictions issues des modèles classiques. Afin de mieux voir en quoi consiste l’efficacité la plus générale des mathématiques en physique, un survol historique de la recherche passée sera effectué qui commencera avec la mise en évidence de certaines caractéristiques formelles qui étaient déjà présentes dans les modèles grecs antiques et qui subsistent dans les élaborations théoriques modernes les plus récentes (en plus de l’IP elle-même). En outre, on verra comment certaines démarches particulières de la recherche actuelle peuvent être considérées comme s’inscrivant justement dans le sens d’une exploration des niveaux de précision des théories actuelles qui est de plus en plus systématique et qui suppose déjà que ces théories possèdent des seuils de réfutabilité (voir 2.3, C, 1 et 2). 

                        En ce qui concerne le droit scientifique 

L’INP ne représente pas nécessairement un changement global du droit scientifique actuel. Même si elles ne sont plus considérées comme parfaitement exactes, les meilleures théories physiques ont encore préséance sur les autres théories scientifiques. On pourrait considérer l’INP comme un amendement du droit actuel ou même comme une simple réinterprétation des mêmes lois et des mêmes concepts. La situation est analogue à ce qui peut se produire dans la jurisprudence lorsqu’un juge tient compte de l’évolution des mœurs d’une majorité de citoyens ou encore, plus simplement, lorsqu’un nouveau cas juridique a pour effet de soulever des questions qui n’avaient jamais été posées jusqu’à ce moment.

            Cependant l’INP appelle à une transformation en profondeur du droit scientifique existant et non seulement à une réinterprétation des théories physiques. L’INP suggère fortement de considérer que les recherches à long terme seront susceptibles de créer de toutes nouvelles situations interdisciplinaires appelant un changement global de la conception disciplinaire actuelle. En outre, comme elle procède d’une critique de la logique de la recherche en général, elle ouvre la porte à une science se prenant elle-même comme objet d’étude, d’où la reconnaissance de facto de la réflexivité comme caractéristique fondamentale de la science à venir.

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