Méthode scientifique

On nomme méthode scientifique la totalité des canons guidant ou devant guider le processus de production des connaissances scientifiques, que ce soit des observations, des expériences, des raisonnements, ou des calculs théoriques.


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On nomme méthode scientifique la totalité des canons guidant ou devant guider le processus de production des connaissances scientifiques, que ce soit des observations, des expériences, des raisonnements, ou des calculs théoriques.

Fréquemment, elle engage l'idée implicite de son unicité, tant auprès du grand public que de certains chercheurs, qui de surcroît la confondent quelquefois avec la méthode hypothético-déductive. L'étude des pratiques des chercheurs révèle cependant une si grande diversité des démarches scientifiques que l'idée d'une unité de la méthode est rendue particulièrement problématique.

Ce constat ne doit cependant pas être entendu comme une forme d'anarchisme épistémologique. Si la question de l'unité de la méthode est problématique (et ce problème sera abordé plus en détail ci-dessous), cela ne remet pas en question l'existence d'une pluralité de canons méthodologiques qui s'imposent aux chercheurs dans leurs pratiques scientifiques.

De la découverte à la théorie

Cette brève introduction situe le processus de base de la méthode scientifique au cours du processus de passage d'une théorie vers une autre. [1]

Comparé à une théorie établie, un chercheur peut observer une anomalie ou explorer de nouvelles conditions expérimentales. Il réalise ses propres expériences et les répète en premier lieu pour lui-même, puis pour les documenter et les publier. Chacune de ces publications scientifiques forme un constat élémentaire. C'est la méthode expérimentale, le début d'une découverte scientifique.

Quand plusieurs chercheurs ont répété des expériences sur un même phénomène avec diverses variations (de conditions expérimentales, de méthodes de mesures, de types de preuves... ) ces constats élémentaires se confirment mutuellement sans qu'il n'y ait de limite précise ni de moment spécifique qui les valident, c'est l'appréciation de plusieurs chercheurs qui conduit à un consensus progressif. Les expériences et constats élémentaires forment alors un corps confirmé de preuves de l'existence du phénomène.

A la suite de cette découverte scientifique, ou parallèlement, les chercheurs tentent d'expliquer le phénomène par des hypothèses. Une hypothèse, pour être scientifiquement acceptable, doit être réfutable, c'est-à-dire doit permettre des expérimentations qui la corroborent (confirment) ou la réfutent (l'infirment).

Ce sont les preuves répétées et confirmées par d'autres chercheurs, très différentes qui confortent une hypothèse. C'est son acceptation par de nombreux chercheurs qui conduit à un consensus sur l'explication du phénomène. L'acceptation de l'hypothèse peut se manifester par la citation de travaux qui ont précédé qui servent fréquemment de repères de validations. Elle devient ainsi la nouvelle théorie consensuelle sur le phénomène reconnu et enrichit ou remplace une théorie auparavant admise (ou plusieurs ou une partie).

Des anomalies apparaitront progressivement et un nouveau cycle commencera.

Évolution de la notion de méthode scientifique

La méthode scientifique est l'objet de l'attention des philosophes. Il s'agit alors, le plus fréquemment, de décider de la bonne méthode scientifique, qui devient par conséquent une notion normative.

Il convient de distinguer ces réflexions philosophiques des pratiques effectives des scientifiques. Cependant, les unes ne sont pas forcément sans influence sur les autres. Les canons édictés par Aristote furent ainsi pendant des siècles au cœur de la démarche «scientifique» (si on accepte l'anachronisme que soulignent les guillemets).

Aristote

Aristote (384 av. J. -C., 322 av. J. -C. ) est le premier à réfléchir sur l'élaboration d'une méthode scientifique : «Nous estimons posséder la science d'une chose d'une manière absolue, écrit-il, lorsque nous croyons que nous connaissons la cause par laquelle la chose est , que nous savons que cette cause est celle de la chose, et qu'en outre il n'est pas envisageable que la chose soit autre qu'elle n'est» (Seconds Analytiques I, 2, 71b, 9-11). S'il privilégie l'idée d'une science déductive, il reconnait une place à l'induction : "Ce qui ne veut pas dire que par l'observation répétée de cet événement, nous ne puissions, en poursuivant l'universel, arriver à une démonstration, car c'est d'une pluralité de cas spécifiques que se dégage l'universel. " (Seconds Analytiques I, 31, 88a, 4)

Roger Bacon

Roger Bacon (1214 - 1294), reconnu comme le père de la méthode scientifique, a créé la science expérimentale en faisant de l'expérience l'unique source de connaissance scientifique.

René Descartes et Francis Bacon

Raisonnement bayesien

Conventionnalisme

Le conventionnalisme est une doctrine stipulant une séparation principale entre les données de l'intuition et des sens, et les constructions intellectuelles servant à fonder les théories scientifiques ou mathématiques.

Cette notion a été crée en premier lieu par H. Poincaré, puis développée par Pierre Duhem et Edouard Le Roy, sous des formes assez différentes, à la frontière du XIXe et du XXe siècle (bien que aucun de ces auteurs n'aie employé le terme de «conventionnalisme»). Elle trouve son origine profonde dans la séparation kantienne entre intuition et concept.

Vérificationnisme

Réfutationnisme

Article détaillé : réfutabilité.

Le réfutationnisme (ou falsificationisme, ou faillibilisme) est présenté par Karl Popper dans son ouvrage La logique de la découverte scientifique. Il y critique l'inductivisme et le vérificationnisme, qui selon lui ne sont valides ni d'un point de vue logique ni d'un point de vue épistémologique pour produire des connaissances scientifiques fiables[2].

Selon Popper, plutôt que de rechercher des propositions vérifiables, le scientifique doit produire des énoncés réfutables. C'est cette réfutabilité qui doit former le critère de démarcation entre une hypothèse scientifique et une pseudo-hypothèse. C'est en s'appuyant sur un tel critère que Popper critique le marxisme ou la psychanalyse, qui selon lui ne répondent pas à cette exigence de réfutabilité, ces théories reposant sur des hypothèses ad hoc qui les immuniseraient contre toute critique[3].

C'est sur cette base que Popper développe sa méthode critique, qui consiste à éprouver de l'ensemble des manières envisageables les dispositifs théoriques.

Pluralité de la méthode

Contexte de justification et contexte de découverte

Hans Reichenbach, qui était proche du positivisme logique, distinguait entre contexte de justification et contexte de découverte. Le contexte de découverte se rapporte à la démarche qui aboutit à proposer un résultat théorique, alors que le contexte de justification concerne la vérification de la vérité d'une théorie ou d'une hypothèse donnée, indépendamment de la façon dont elle a été obtenue.

Reichenbach écrit qu'il «n'existe pas de règles logiques en termes desquelles une "machine à découverte" pourrait être construite, qui se charge de la fonction créative du génie»[4], signifiant mais aussi seul le contexte de justification peut être justiciable d'une analyse méthodologique, alors que le contexte de découverte reste hors de portée d'une telle investigation.

Le philosophe des sciences Dominique Lecourt ajoute ainsi «qu'il n'y a pas de méthode scientifique, du moins reconnue abstraitement comme un ensemble de règles fixes et universelles régissant la totalité de l'activité scientifique» (Lecourt, 1999, article «méthode» [réf.  incomplète]).

Cette question de l'unité profonde de la méthode, et par conséquent de la science, est toujours actuellement l'objet de discussions. Mais chacun s'accorde à reconnaître, tant parmi les analystes que les acteurs de la science, qu'il n'existe aucune «recette» générale que suivraient ou devraient suivre les chercheurs pour produire de nouvelles connaissances.

On peut cependant repérer dans l'activité scientifique différentes méthodes applicables selon les situations, tant dans le contexte de justification que dans le contexte de découverte.

Il faut aussi souligner que la distinction même entre contexte de découverte et contexte de justification est l'objet de critiques. Il offre cependant un cadre conceptuel servant à penser la méthode scientifique.

Méthodes dans le contexte de justification

Il s'agit dans ce cas des méthodes servant à distinguer le vrai du faux. La logique retenue est celle de l'implication, dont on peut extraire trois façons dans l'étude du raisonnement.

Déduction

Article détaillé : Déduction logique.

Induction

Articles détaillés : Induction logique et Consilience.

Abduction

Article détaillé : Abduction (épistémologie) .

Liste des méthodes

Il ne s'agit pas tant ici de décrire un ensemble cohérent et fixe de règles d'élaboration de la connaissance scientifique, une «recette», que de décrire les différents canons méthodologiques qui participent à cette élaboration.

Méthodes dans le contexte de découverte

Les principales méthodes mobilisées dans le contexte de découverte sont l'expérimentation, l'observation, la modélisation et actuellement la simulation numérique, qui se retrouvent à des degrés divers dans la majorité des disciplines scientifiques. À ces méthodes générales s'ajoutent des méthodes plus singulières, propres à une pratique scientifique spécifique.

Observation

Article détaillé : Observation.
L'observation scientifique passe par des instruments, ici des alambics pour la chimie.

L'observation est l'action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, avec moyens d'enquête et d'étude appropriés. Les scientifiques y ont recours essentiellement quand ils suivent une méthode empirique. C'est par exemple le cas en astronomie ou en physique. Il s'agit d'observer le phénomène ou l'objet sans le dénaturer, ou même interférer avec sa réalité. Certaines sciences prennent en compte l'observation comme un paradigme explicatif à part car influant le comportement de l'objet observé, comme la physique quantique ou la psychologie. L'astronomie est l'une des disciplines scientifiques où l'observation est centrale.

Expérimentation

Article détaillé : Méthode expérimentale.

Dans Léviathan et la pompe à air. Hobbes et Boyle entre science et politique (1985; 1989), Shapin et Schaffer analysent l'apparition de la méthode expérimentale.

L'expérimentation est aussi un instrument au service de la découverte. Certaines types d'expériences, dites principales, permettent, selon Francis Bacon, d'infirmer ou de confirmer une hypothèse (Novum Organum, livre II, aphorisme 36). Selon cette méthode expérimentale, on imagine une hypothèse avant l'expérience elle-même, puis on met celle-ci à l'épreuve, pour la vérifier ou de l'infirmer.

Issue de la physique, étendue à la chimie ainsi qu'à d'autres sciences expérimentales, cette méthode a fait l'objet d'un essai d'adaptation à la médecine par Claude Bernard (1866). Or, en ce qui concerne les sciences de la vie, surtout la biologie et la médecine, celles-ci se heurtent au défi d'une grande variété de paramètres qu'il est complexe d'isoler, et dont, de surcroît, l'isolation même nous éloigne de la réalité naturelle. Dans l'ensemble des sciences expérimentales, le laboratoire joue en effet un rôle de purification de l'expérience : l'expérimentation se distingue ainsi de l'expérience, en ce que si celle-ci est naturelle (donnant ainsi lieu, en termes de philosophie de la connaissance, aux doctrines empiristes), celle-là est artificielle, ou construite (voir par exemple les expériences de Galilée sur la chute des corps). L'expérimentation requiert une théorie préalable qui puisse permettre de formuler celle-ci.

Ainsi, avant l'expérience elle-même, on cherche une hypothèse qui pourrait expliquer un phénomène déterminé. On élabore ensuite le protocole expérimental qui permet d'effectuer l'expérience scientifique qui pourra valider, ou non, cette hypothèse. Suivant les résultats de cette expérience, on validera, ou non, l'hypothèse.

Ce schéma, apparemment simple, est demeuré en vigueur dans les sciences expérimentales de Bacon jusqu'au XXe siècle, date à laquelle certains l'ont remis en cause (Pierre Duhem en 1906 [5]. En effet, selon l'article célèbre de Quine, Les deux dogmes de l'empirisme, il n'existe aucune «expérience cruciale», qui puisse permettre de confirmer, ou non, un énoncé scientifique. Quine soutient en effet une position holiste, qui ne dénie pas tout rôle à l'expérience, mais considère que celle-ci ne se rapporte pas à un énoncé scientifique, ou hypothèse, surtout, mais à la totalité de la théorie scientifique. Aussi, à chaque fois qu'une expérience semble apporter un démenti à l'une de nos hypothèses, nous avons en fait toujours le choix entre abandonner cette hypothèse, ou la conserver, et modifier, à la place, un autre de nos énoncés scientifiques. L'expérience ne permet pas, ainsi, d'infirmer ou de confirmer une hypothèse déterminée, mais impose un réajustement de la théorie, dans son ensemble; et nous avons toujours le choix de procéder au réajustement que nous préférons :

«On peut toujours préserver la vérité de n'importe quel énoncé, quelles que soient les circonstances. Il suffit d'effectuer des réajustements énergiques dans d'autres régions du dispositif. On peut même en cas d'expérience récalcitrante préserver la vérité d'un énoncé localisé près de la périphérie, en alléguant une hallucination, ou en modifiant certains des énoncés qu'on nomme lois logiques. Réciproquement (... ), aucun énoncé n'est à tout jamais à l'abri de la révision. On a été jusqu'à proposer de réviser la loi logique du tiers exclu, pour simplifier la mécanique quantique [6]

Modélisation

Énormément de sciences de la Terre et de l'Univers (surtout : astrophysique, sismologie, météorologie) reposent en grande partie sur l'élaboration de modèles et sur leur confrontation avec des observations de phénomènes. La modélisation physique consiste particulièrement à utiliser un autre phénomène physique que celui observé, mais en y appliquant des lois ayant les mêmes propriétés et les mêmes équations.

Simulation numérique

Article détaillé : Simulation.

La simulation est la «reproduction artificielle du fonctionnement d'un appareil, d'une machine, d'un dispositif, d'un phénomène, avec une maquette ou d'un programme informatique, à des fins d'étude, de démonstration ou d'explication» [7]. La simulation numérique utilise elle un programme spécifique ou peut-être un progiciel plus général, qui génère davantage de souplesse et de puissance de calcul. Les simulateurs de vol d'avions par exemples permet d'entraîner les pilotes. En recherche principale les simulations qu'on appelle aussi modélisations numériques permettent de reproduire des phénomènes complexes, fréquemment invisibles ou trop ténus, comme la collision de particules.

Un rôle pour l'ressemblance ?

Il faut entendre "ressemblance" au sens strict de proportion (A est à B ce que C est à D) ou au sens large de ressemblance, similarité entre êtres ou événements, entre propriétés ou relations ou lois. Certains épistémologues (Hanson) soutiennent que Kepler a fait ses grandes découvertes astronomiques par ressemblance. Mars a une orbite ellipsoïdale, Mars est une planète typique (on peut observer depuis la Terre ses rétrogradations et son mouvement), par conséquent l'ensemble des planètes font certainement des ellipses. Il y aurait là, non pas une généralisation, mais une ressemblance : l'hypothèse reliant A (Mars) et les B (planètes) sera du même type que celle reliant les C et les D du fait que les C sont D. (Hanson, "La logique de la découverte", in Pierre Jacob, De Vienne à Cambridge, Gallimard, coll. "Tel", 1996, p. 456).

En effet, une ressemblance entre plusieurs grandeurs physiques sert à réutiliser les résultats d'un champs scientifique déjà exploré.

Imagination et intuition

Complémentarité entre les méthodes analytiques et synthétiques

L'étude et la compréhension des phénomènes, par exemple biologiques, nécessite l'utilisation de différentes méthodes de recherche et de réflexion. Les deux grandes méthodes scientifiques, complémentaires, sont l'analyse réductionniste et la synthèse transdiciplinaire systémique.

Analyse réductionniste

L'analyse réductionniste consiste à décomposer les dispositifs biologiques en niveaux d'organisation et en unités élémentaires, les plus petites et les plus simples envisageable (c'est du réductionnisme, par décomposition en : organes, tissus, molécules, atomes, particules subatomiques …). Puis à chaque niveau d'organisation, chacune de ces unités élémentaires est étudiée en détail par une discipline spécialisée (physiologie, biologie moléculaire, génétique, chimie, physique atomique …), pour comprendre sa structure et son fonctionnement[8]. Cette méthode est utilisée dans la majorité des laboratoires scientifiques.

A titre d'exemple, les principaux niveaux d'organisation et d'analyse du système nerveux sont , par ordre de réduction :

Synthèse transdiciplinaire systémique

La synthèse transdisciplinaire systémique consiste à rassembler les données provenant des différentes disciplines et des différents niveaux d'analyse, puis à réaliser une synthèse de toutes ces informations, afin d'élaborer des modèles généraux du fonctionnement des systèmes. L'objectif de la synthèse transdisciplinaire systémique est d'aboutir à une compréhension globale du système étudié. Mais cette méthode est toujours peu utilisée, surtout en anthropologie, et son développement reste plus théorique que pratique[9].

Les méthodes régionales

Médecine et méthode du double aveugle

Certaines personnes guérissent spontanément, d'autres réagissent plus ou moins bien aux médicaments, et d'autre part, le fait même de prendre un traitement peut quelquefois avoir des effets bénéfiques ou négatif même si le traitement lui-même est sans effet (effet placebo). Il faut par conséquent mener des études dites «randomisées en double aveugle».

Histoire et approche idiographique

Par essence, le fait historique est singulier : il semble qu'il n'y ait qu'une seule Révolution russe, qu'une seule Égypte antique. L'analyse de ces événements singuliers repose par conséquent sur une approche idiographique. Certains auteurs, dont Karl Marx et Carl Hempel, ont cependant tenté de développer une approche nomothétique de l'Histoire, en soutenant qu'il existe des «lois de l'Histoire». Cette conception de l'Histoire fut surtout critiquée par Karl Popper dans «Misère de l'historicisme».

Voir aussi les articles sur la Consilience, Darwin puis la mise en forme des idées de la Théorie de l'évolution pour un autre exemple de science de type historique[10] Elle est aussi critiquée et rejetée comme science, un moment donné, par Popper comme le montre son article.

Or, cela montre que les sciences de types historiques quoiqu'aussi puissantes que les autres méthodes scientifiques sont tout autant particulièrement mal comprises, mal maitrisées et fréquemment rejetées par énormément de spécialistes. Ces derniers préfèrent les méthodes stéréotypes telle que la physique ou autres sciences expérimentales. Or, ils ne font fréquemment que confirmer (et psychologiquement valider) les résultats de la méthode de type historique. Ce fut aussi le cas pour Alfred Wegener et sa théorie de la dérive des continents confirmées par la physique et ainsi reconnue par l'ensemble des scientifiques après une forte polémique qui a duré 40 ans, allant des simples perturbations des cours par les professeurs "contre la dérive" au tir de carabine dans la porte de bureau vide du collègue[11]; quoique les sources diverses et multiples tout aussi scientifiques qui ont été apportées pendant toute cette période l'avaient validées bien avant la preuve par la physique.

Études quantitatives et qualitatives en Sciences humaines

Les études sur le comportement humain (psychologie, anthropologie) permettent quelquefois des observations et même des expérimentations.

Sciences sociales

Deux grands courants de méthodologie viennent rendre compte de la réalité en sciences sociales. Les méthodes qualitatives et les méthodes quantitatives. Ces méthode d'analyses peuvent être utilisées seules ou indépendamment l'une de l'autre, en complémentarité, elles peuvent apporter chacune des éléments de réponses différents ou peuvent toujours être utilisées conjointement pour analyser deux fois un même aspect et ainsi le valider. Selon Gilles-Gaston Granger, dans «Modèles qualitatifs, modèles quantitatifs dans la connaissance scientifique»[12] les méthodes qualitatives, généralement perçues comme excluant la scientificité, ont apporté significativement aux sciences contemporaines en servant à rendre compte des structures qui peuvent être observées et ces formes, quoique mesurables, sont en premier lieu de l'ordre de l'évaluation qualitative :

«L'évolution de la prise de conscience de la nature profonde de la pensée scientifique pourrait être symbolisée particulièrement schématiquement, par trois devises, dont chacune réinterprète d'une certaine manière et rectifie la précédente. On a en premier lieu proclamé qu'il n'y avait de science que l'universel ; puis qu'il n'y avait de science que du mesurable. Nous devrions dire actuellement : il n'y a de sens que le structurable. Profession de foi qui ne récuse nullement les deux précédentes, mais les relativise, et donne un nouveau sens à l'universel et au mesurable. [13]»

Ainsi, il convient de reconnaître l'apport de ces méthodologies en sciences sociales. Il est d'ailleurs envisageable de faire des expériences en analyse des réseaux sociaux. L'étude du petit monde représente l'expérience la plus popularisée du genre.

La majorité des économistes contemporains admet que les méthodes utilisées en économie doivent s'approcherdans la mesure du possible des méthodes des sciences physiques. Les économistes de l'École Autrichienne soutiennent au contraire que l'économie doit, comme les mathématiques et la logique, être construite par pure dérivation logique à partir d'axiomes irréfutables.

Question de l'unité de la méthode

Dans les «sciences» humaines (économie, ethnologie, psychologie, etc. ), la démarche expérimentale est délicate, l'aspect prédictif de la méthode appliquée aux phénomènes humains étant fréquemment mis en défaut.

Face à cette difficulté deux attitudes opposées ont vu le jour :

Histoire de la méthode

Indépendamment des querelles philosophiques se développant autour de la notion de méthode scientifique, les pratiques des scientifiques ont largement évolué au cours des siècles. Les chercheurs n'administrent plus la preuve actuellement comme on le faisait il y a cinq siècles.

Universalité de la méthode

La méthode évolue dans le temps. Elle évolue aussi dans l'espace.

Les activités exercées dans les différentes sciences expérimentales sont tellement diverses qu'il serait vain de chercher à les modéliser. Par contre les démarches scientifiques, censées créer des connaissances, ont des caractères communs et universels qu'il est envisageable d'exhiber. Le modèle de la démarche expérimentale comporte deux descriptions complémentaires et indissociables :

  1. une phase de questionnement ;
  2. une phase de recherche de réponse à la question posée ;
  3. une phase de validation de la réponse trouvée.

Les champs de validités des réponses trouvées étant limités, la validation ne peut pas se faire par une confirmation directe, mais par une successions de non infirmations.

  1. le domaine «réel» : pour la physique il s'identifie au monde matériel qui comporte des «objets» participant à des événements dont on veut décrire l'évolution ;
  2. le domaine théorique comporte les outils intellectuels forgés pour répondre aux questions : théories, concepts etc.  ;
  3. le domaine technique comporte les systèmes expérimentaux, appareils de mesures etc. Les mesures ou les déterminations d'indicateurs mesurables font partie intégrante de la démarche.

Notes et références

  1. Synthèse Théorie et expérience, Académie de Grenoble,
    http ://www. ac-grenoble. fr/PhiloSophie/logphil/notions/theo_exp/esp_prof/synthese/theo_exp. htm
  2. Il n'est pas dans ses attentions premières de critiquer l'idée reçue de la connaissance scientifique comme connaissance irréfutable, mais sa position revient à renverser ce lieu commun
  3. Il remarque mais aussi dans la théorie freudienne, l'opposition entre le principe de plaisir-déplaisir, de réalité, et le principe de compulsion, de répétition, fait qu'aucun comportement humain ne peut être exclu de la théorie
  4. The Rise of Scientific Discovery, 1951, p.  231
  5. Pierre Duhem, L'expérience principale est impossible en physique, extrait de La théorie physique, son objet et sa structure, 1906, 1914, seconde partie, chapitre VI, § III. — L'«Experimentum crucis» est impossible en Physique
  6. Quine, Les deux dogmes de l'empirisme, in De Vienne à Cambridge, trad. P. Jacob, Gallimard, 1980.
  7. Définition de simulation dans le.
  8. (en) Marc Breedlove, Mark Rosenzweig, Neil Watson, Biological Psychology, an introduction to behavioral, cognitive, and clinical neuroscience, 5e edition, Sinauer Associates, 2007.
  9. DELATTRE Pierre : Interdisciplinaires (recherches), Encyclopædia Universalis. Version électronique 11.0, 2006.
  10. Stephen Jay Gould, La Vie est belle, éd Point, 470p. 2001
  11. Université de Montpellier, années 60
  12. GRANGER, G. G. (1982) Sociologie et sociétés, vol.  14 (1), p.  7-13
  13. GRANGER, G. G. (1982) Sociologie et sociétés, vol.  14 (1), p.  12, et dans le résumé

Voir aussi

Bibliographie

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