chapitre 10

La science est-elle le reflet de la réalité?

rappel: les cartes mentales sont dans les pages « notions »

« La science est à la fois l’effort le plus honnête et le plus humain pour saisir la réalité, et la reconnaissance permanente de notre ignorance. » Richard Feynman

Cadrage

Depuis la révolution scientifique du XVIIe siècle, la science moderne s’est imposée comme la forme de connaissance la plus rigoureuse et la plus fiable dont dispose l’humanité. Sa puissance de prédiction et ses succès technologiques croissants — du génie génétique à la physique quantique — semblent attester de sa capacité à saisir quelque chose de fondamental dans la structure du réel, dire quelque chose de vrai sur le monde. Et quand désormais on apprend en cours de sciences physiques que « l’électron a une charge négative » ou en SVT qu’un schéma représente « la structure de l’ADN », on a bien l’impression que la science décrit la réalité telle qu’elle est, et que les théories scientifiques en sont en quelque sorte le « reflet », à savoir une image fidèle, du moins la plus fidèle possible.
Pourtant l’histoire des sciences nous montre une succession de théories abandonnées, de modèles révisés, comme si elle n’était jamais définitive, toujours amenée à faire évoluer ses cadres et ses concepts. Elle nous présente par ailleurs des objets théoriques qui semblent plus « construits » que « donnés » : un champ gravitationnel, un gène, un quark, la sélection naturelle, l’inflation cosmique et l’espace-temps en général… ne sont pas directement visibles : ils sont inférés, comme « construits » à partir des observations, puis modélisés, mesurés via des instruments et des théories. A quel point sont-ils réels?
Nos théories et nos modèles scientifiques représentent-ils fidèlement le monde tel qu’il est indépendamment de ce que nous en percevons, la « réalité en soi » ? Ou ne sont-elles que des représentations, des constructions « vraisemblables », et finalement juste un ensemble d’outils très efficaces ?

Par delà la question vertigineuse de la nature ultime de la réalité, qui est bien sûr aussi celle des limites de la connaissance humaine (ce qui, soit dit en passant, constitue le sujet central de la Critique de la Raison pure de Kant), ce cours a pour ambition plus modeste de bien vous faire comprendre ce qu’est la démarche scientifique, sa force et ses limites, en oscillant entre deux approches distinctes de la science : le réalisme scientifique et l’instrumentalisme.

I. La science comme accès privilégié à la réalité objective

A. Observer, expérimenter, mesurer

Platon déjà avait bien insisté là-dessus: il faut distinguer la science – au sens classique de connaissance (épistémè) – de l’opinion/de la croyance (doxa).
La science n’a pas pour but de raconter des histoires agréables ou de formuler de simples opinions : elle veut établir des connaissances vraies sur le monde. Elle cherche à comprendre les phénomènes naturels, à en découvrir les causes, à dégager des lois générales (les fameuses « lois de la nature »).
Comme activité de recherche, la science émet des hypothèses qu’elle va confronter au réel, selon une démarche dite hypothético-déductive, faite de mesures et d’expérimentations contrôlées. Elle parvient également à étendre nos sens en observant le monde au moyen d’instruments : microscope, télescope, détecteurs etc. – nous donnant ainsi un meilleur accès à la réalité extérieure.
En physique, si on ne voit pas directement l’atome, on peut en observer des effets reproductibles bien réels. En chimie, les lois de conservation de la masse ou de l’énergie ne sont pas juste des impressions, mais bien des résultats objectifs stabilisés par des protocoles.
DC : science / opinion

B. Corriger les illusions et les fausses opinions

La science apparaît d’autant plus comme un reflet fidèle de la réalité qu’elle s’oppose aux apparences trompeuses et aux préjugés.
Comme le montre l’exemple classique du mouvement apparent du Soleil, nos sens peuvent évidemment nous induire en erreur, et ce que nous voyons n’est pas toujours ce qui est.
La science permet alors de dépasser la simple perception subjective et l’opinion spontanée pour atteindre une connaissance proprement objective. Elle corrige les illusions du sens commun grâce à l’observation rigoureuse, à l’expérimentation et au raisonnement.
On pense évidemment ici à Galilée, qui a montré que l’on ne doit pas se fier à l’apparence immédiate, mais analyser les phénomènes de façon méthodique avant d’en proposer des explications possibles.
La science semble ainsi être un meilleur accès à la réalité que la perception ordinaire.
DC: réalité / apparences

C. Les succès de la science en faveur du réalisme scientifique

La puissance explicative et technique des sciences semble confirmer qu’elles touchent quelque chose de réel. Si les théories scientifiques étaient purement arbitraires, comment pourraient-elles permettre de prévoir avec précision des éclipses, de fabriquer des médicaments, de lancer des satellites ou de produire de l’électricité nucléaire ?
Le succès pratique des sciences paraît montrer qu’elles ne sont pas de simples fictions. Si l’on peut agir efficacement sur le monde grâce à elles, c’est qu’elles en connaissent réellement certaines structures.
Par exemple, la théorie microbienne des maladies (depuis les travaux de Semmelweis que nous avons vus en cours) a permis de comprendre certaines infections et de développer des traitements. La mécanique newtonienne a permis de calculer les trajectoires des projectiles ou des planètes avec une grande précision. Tout cela semble confirmer que la science saisit bien le réel.

référence: l’argument du « miracle » (No-miracles argument)

Le philosophe américain Hilary Putnam (1926-2016) a formulé l’argument le plus influent en faveur du réalisme : si les théories scientifiques n’étaient pas au moins approximativement vraies, le succès prédictif de la science serait un miracle inexplicable.
« Le réalisme scientifique est la seule philosophie qui ne fasse pas du succès de la science un miracle. » H. Putnam

L’exemple de la théorie atomique est particulièrement éloquent : initialement une hypothèse spéculative, l’existence des atomes a été progressivement confirmée par des expériences indirectes, puis directement observée grâce à des microscopes à effet tunnel. Les technologies qui en découlent (de la fission nucléaire aux nanotechnologies) semblent confirmer que la science a effectivement « découvert » une structure fondamentale de la réalité.

II. La science comme construction et représentation

A. Dépasser le « réalisme naïf« 

Une sorte de réalisme naïf consisterait à penser que la science commence par observer les faits, puis qu’elle en tire des conclusions. Mais cette vision est trop simple. En réalité, un fait scientifique n’est jamais un fait brut immédiatement donné. Il suppose déjà un cadre théorique, une méthode, des instruments. C’est donc un « fait » préparé, sélectionné puis interprété.
Par exemple, voir une aiguille bouger sur un appareil de mesure n’est pas encore comprendre un phénomène physique. Il faut savoir ce qu’on veut mesurer, avec quel instrument, selon quelle unité, dans quel protocole expérimental…
Autrement dit, la science ne se contente pas de recevoir la réalité : elle la met en forme pour la rendre intelligible.

B. La science produit des phénomènes

Le réalisme naïf pourrait aussi laisser penser que l’expérience en science ouvre sur une réalité pure, un peu comme l’expérience au sens ordinaire qui nous donne accès au monde extérieur. Mais l’expérience scientifique n’est pas la simple perception du monde, elle est une expérimentation construite qui consiste à produire un phénomène dans des conditions données.
Par exemple, pour étudier la chute des corps, Galilée ne se contente pas de regarder tomber des objets au hasard. Il met en place des dispositifs précis pour ralentir et mesurer le mouvement – comme la fameuse expérience du « plan incliné ». De même, dans un laboratoire, on isole certaines variables, on élimine les perturbations, on reproduit des conditions idéales.
L’expérience scientifique est donc une interrogation active de la nature. Elle ne recueille pas passivement le réel, mais le fait apparaître sous certaines conditions.

référence classique: Bachelard

La démarche scientifique a été étudiée de près par Gaston Bachelard (1884-1962) dans La formation de l’esprit scientifique. Il y montre que la science moderne ne se contente pas d’observer la nature ; elle construit ses objets de connaissance. On lui doit cette fameuse formule: « rien ne va de soi, rien n’est donné, tout est construit »
Cela signifie que la science ne part pas d’une réalité immédiatement transparente. Elle doit rompre avec les évidences premières, avec les opinions, avec l’expérience naïve. Comme le dit encore Bachelard: « On ne peut rien fonder sur l’opinion : il faut d’abord la détruire. Elle est le premier obstacle à surmonter ». Nous l’avons déjà dit: le savant ne regarde pas simplement le monde : il pose des problèmes, invente des dispositifs expérimentaux, formule des hypothèses.
Prenons l’exemple de la température. Dans la vie courante, on dit qu’une chose est chaude ou froide selon notre sensation. Mais la physique ne s’en tient pas à cette impression subjective : elle définit la température de manière précise, mesurable, mathématisable. Elle construit donc scientifiquement l’objet « température ».
Bachelard montre ainsi que la science n’est pas le reflet immédiat de la réalité sensible ; elle est une élaboration rationnelle.

C. La puissante « mathématisation du réel »

Une autre raison de refuser l’image du simple reflet est que la science moderne a largement recours aux mathématiques. Or celles-ci ne sont pas perçues par les sens : elles constituent un langage purement abstrait.
Quand Galilée affirme que « le grand livre de la nature est écrit en langage mathématique », cela signifie que pour comprendre le réel, il va falloir traduire ce qui relève du monde sensible en un contenu intelligible, et pour cela le meilleur moyen est de lui donner une forme mathématique. Cette traduction n’est pas une copie visuelle du monde : c’est une modélisation.
Par exemple, en physique, on représente un mouvement par une courbe, une vitesse par une formule, une force par un vecteur. Ces objets mathématiques ne sont pas visibles tels quels dans la nature ; ils servent à penser le réel.
La science ne reflète donc pas la réalité comme un miroir reflète un visage. Elle en propose une représentation abstraite, construite, souvent très éloignée de l’expérience sensible immédiate et de nos intuitions premières.
Ceci est particulièrement vraie en physique théorique, dans le domaine de la mécanique quantique, où coexistent différentes interprétations pourtant incompatibles des phénomènes à l’échelle subatomique. Comment déterminer laquelle reflète « réellement » la réalité ?
DC: concret / abstrait ; sensible / intelligible

III. Les révolutions scientifiques et l’histoire des sciences

L’histoire des sciences constitue un argument puissant contre le réalisme naïf. Si les théories scientifiques étaient progressivement de plus en plus proches de la vérité, on devrait s’attendre à une convergence et un progrès continu. Or l’histoire révèle des ruptures radicales et des abandons de théories entières.

A. Les changements de paradigme

Le philosophe des sciences Thomas Kuhn, dans La structure des révolutions scientifiques (1962), montre que la science n’est pas un progrès linéaire vers la vérité, mais une succession de paradigmes incommensurables. Un paradigme est un ensemble de présupposés, d’hypothèses et de méthodes qui structurent le travail des chercheurs au quotidien, en leur fournissant un cadre cohérent, une représentation du monde satisfaisante. Ainsi les révolutions scientifiques ne sont-elles pas de simples corrections : elles impliquent un changement total de vision du monde. Le passage du géocentrisme à l’héliocentrisme en est l’exemple classique.
« Les révolutions scientifiques ne se produisent pas parce qu’on accumule plus de faits, mais parce qu’on change de lunettes pour regarder le monde. » T. Kuhn

B. Le contre-argument au « miracle »

L’épistémologue Larry Laudan (1941-2022) a retourné l’argument du « miracle » contre le réalisme scientifique : l’histoire des sciences est jonchée de théories passées qui étaient empiriquement très réussies mais qui se sont révélées fausses. Si ces théories fausses ont pu être prédictives, le succès d’une théorie actuelle ne garantit pas sa vérité.

exemples historiques de théories scientifiques abandonnées:

• Le phlogistique (XVIIIe s.) : substance censée expliquer la combustion – remplacée par l’oxygène.
• L’éther luminifère (XIXe s.) : milieu de propagation de la lumière – réfuté par l’expérience Michelson-Morley.
• La calorique : fluide censé transporter la chaleur – remplacé par la thermodynamique moléculaire.
• Les électrons comme particules classiques – remplacés par des quasi-particules quantiques.

Bilan provisoire: réalisme versus instrumentalisme

L’épistémologie et l’histoire des sciences aboutissent ainsi à deux approches disons rivales de la science. En simplifiant un peu, nous avons :
– le réalisme scientifique qui repose sur la conviction que la science progresse vers une compréhension de plus en plus précise et véridique de la réalité, et que les entités et processus postulés par les théories scientifiques sont des éléments réels du monde naturel.
– la conception instrumentaliste de la science (parfois dite « constructiviste ») qui privilégie l’aspect pragmatique et opérationnel des théories, en insistant sur leur capacité à produire des résultats observables et à servir les besoins pratiques de l’humanité, tout en restant « agnostique » sur la question de leur vérité concernant ce qu’est la réalité.

IV. Vers un réalisme structurel…

A. Des constructions oui, mais sous contrainte

B. La distinction kantienne entre « phénomène » et « chose en soi »

C. Un réalisme des relations plutôt que des entités

Face aux difficultés du réalisme naïf et aux excès du constructivisme radical, une position intermédiaire s’est développée : le réalisme structurel. Selon cette perspective, ce que la science capture n’est pas tant la « nature intrinsèque » de la réalité que sa structure relationnelle.
Henri Poincaré affirmait déjà en 1905 dans La valeur de la science : « quand nous demandons quelle est la valeur objective de la science, cela ne veut pas dire : la science nous fait-elle connaître la véritable nature des choses ? mais cela veut dire : nous fait-elle connaître les véritables rap­ports des choses ? »
On retrouve cette idée dans les travaux du philosophe des sciences John Worrall :
« Il y a continuité au niveau de la structure plutôt qu’au niveau de la nature des entités postulées. […] La forme mathématique des théories précédentes est souvent conservée dans les théories successives, bien que l’interprétation physique puisse changer radicalement. »
Cette approche permet d’expliquer pourquoi certaines équations mathématiques (comme celles de Maxwell) survivent aux changements de paradigmes, tout en reconnaissant que notre compréhension de ce qu’elles représentent peut évoluer.

V. Réalité scientifique et réalité vécue

A. La science ne dit pas tout du réel

Même si la science connaît certaines dimensions du réel, elle n’épuise pas toute la réalité. Elle s’intéresse à ce qui peut être observé, mesuré, expliqué, mis en relation selon des lois. Mais tout ce qui existe n’est pas réductible à cela. Il n’y a pas de réalité que scientifique.
Par exemple, la science peut étudier les mécanismes biologiques des émotions, mais elle ne remplace pas l’expérience vécue de la joie, de la tristesse ou de l’angoisse. Elle peut analyser les vibrations sonores, mais cela ne suffit pas à rendre compte de l’émotion esthétique éprouvée devant une musique.
Il faut donc distinguer plusieurs rapports au réel :
– le rapport scientifique, explicatif et objectif ;
– le rapport vécu, subjectif et sensible ;
– le rapport moral, artistique, existentiel.
La science éclaire le réel, mais ne le contient pas tout entier.

B. Le risque du scientisme

On appelle scientisme l’idée selon laquelle la science serait la seule forme valable de connaissance, et pourrait à elle seule répondre à toutes les questions.
Cette position est d’autant plus contestable qu’elle prend la forme d’une idéologie. La science peut certes répondre à la question : « comment ? », en expliquant les mécanismes d’un phénomène. Mais elle répond rarement à la question : « pourquoi ? », si l’on entend par là le sens, la valeur, la finalité.
Par exemple, la science peut expliquer comment fonctionne le cerveau lors d’une prise de décision. Elle ne dit pas à elle seule ce qu’il est moralement juste de faire. De même, elle peut décrire les conséquences du réchauffement climatique, mais elle ne décide pas à notre place des choix politiques ou éthiques à adopter.
La science n’est donc pas toute la réalité, ni toute la vérité humaine.

Conclusion

La science n’est pas un simple reflet de la réalité, comme un miroir reproduit une image. Cette métaphore est trop naïve. La science ne copie pas passivement le réel : elle le questionne, le construit comme objet de pensée, l’analyse à l’aide de concepts, d’expériences et de modèles mathématiques.
Cependant, cela ne signifie pas qu’elle soit arbitraire ou fictive. La science vise bien le réel, et elle y parvient de manière rigoureuse, objective et rectifiable. Ses théories ne sont pas la réalité elle-même, mais des représentations construites, contrôlées par l’expérience, capables d’expliquer et de prévoir les phénomènes.
La science n’est pas le reflet immédiat de la réalité, mais elle en est une connaissance construite, objective et toujours perfectible. Elle ne donne pas le réel brut, ni la totalité du réel, mais elle en propose l’approche la plus rigoureuse dans l’ordre de la connaissance rationnelle.