Théorie et expérience

Dans le domaine scientifique, l'expérience ne se réduit pas à l’observation de faits. L'empirisme, conception selon laquelle, initialement, toutes nos connaissances viennent des sens, ne retient que la dimension passive de l'expérience : le physicien devrait, sans le secours d'hypothèses (donc sans le secours de la théorie) raisonner à partir de faits observables. « Hypotheses non fingo », affirmait Newton : « Je ne feins pas d’hypothèses » (Principes mathématiques de la philosophie naturelle, 1687). Newton fonde ses principes sur l’expérience ; les suppositions métaphysiques n’ont pas leur place dans la science moderne, dont il est le principal fondateur.

Toutefois, les faits nécessitent une interprétation, et les phénomènes observés doivent être ordonnés. La science ne peut se constituer à partir d’une succession d’observations. Une construction intellectuelle ordonnée doit permettre d'expliquer un ensemble de phénomènes. Selon Claude Bernard, « L'expérience est une observation provoquée dans le but de faire naître une idée ». Il pose ainsi les principes d’une véritable méthode expérimentale : « Il y aura donc deux choses à considérer dans la méthode expérimentale : 1°) l’art d’obtenir des faits exacts au moyen d’une investigation rigoureuse ; 2°) l’art de les mettre en œuvre au moyen d’un raisonnement expérimental afin d’en faire ressortir la connaissance de la loi des phénomènes » (Introduction à l’étude de la médecine expérimentale, 1865).
Théorie et expérience sont donc, selon Claude Bernard, indissociables. Il semble néanmoins que ce soit la théorie elle-même qui donne un sens à l'expérience. Si le point de départ de la science semble être l'expérience, il s'agit d'une « expérience polémique », pour reprendre la formule de Gaston Bachelard. Il ajoute : « Si l’activité scientifique expérimente, il faut raisonner ; si elle raisonne, il faut expérimenter » (Le nouvel esprit scientifique, 1934). Bachelard, à l’instar de Bernard, estime que la théorie et l’expérience sont interdépendantes.

L'expérience scientifique implique une activité de l’esprit, et c’est pourquoi on oppose l’activité de celui qui expérimente à la passivité de celui qui observe : en effet, la raison doit prendre les devants en interrogeant méthodiquement les phénomènes. Ainsi le fait scientifique est d’une nature particulière puisqu'il est élaboré par des instruments et est provoqué par l'hypothèse : « Il faut que le phénomène soit trié, épuré, coulé dans le moule des instruments, produit sur le plan des instruments (…) Il en sort des phénomènes qui portent de toutes parts la marque théorique » (Bachelard).

Pour résoudre le problème posé par le « fait polémique », que nous avons précédemment évoqué, le chercheur propose une hypothèse qui devient une théorie. L'hypothèse est une invention de l'intelligence pour résoudre le problème posé par la contradiction entre l'ancienne théorie et le fait nouveau, que fait apparaître l'observation ou l'expérimentation. C’est pourquoi, selon Claude Bernard, on peut dire de la théorie qu’elle correspond à « une interprétation anticipée et rationnelle des phénomènes de la nature ». Galilée et Newton auront contribué à construire ce nouveau modèle de démarche scientifique qui associe étroitement l'expérimentation et l'expression des lois et théories en langage mathématique. Ce sont l'énoncé de théories mathématisées et l'expérimentation qui constituent désormais les bases d'une connaissance scientifique de l'univers, et non l'évidence intuitive tirée de la simple observation. L'analyse des rapports entre théorie et expérience, dans la démarche expérimentale, montrerait donc que le progrès scientifique ne doit pas se lire comme accumulation de faits.

Nous avons longtemps pensé que la science reposait sur l'induction, procédé qui consiste à obtenir des lois générales à partir de faits particuliers. Karl Popper critique cette démarche : « Peu importe le grand nombre de cygnes blancs que nous puissions avoir observé, il ne justifie pas la conclusion que tous les cygnes sont blancs » (La logique de la découverte scientifique, 1934). Selon lui, la théorie vient avant les faits, et il faut donc préférer la logique déductive, à travers laquelle la théorie sera mise à l’épreuve, à la logique inductive. Les hypothèses précèdent l’observation et l’expérimentation. La science, explique Popper, procède par « conjectures ». En effet, certaines conjectures sont avancées, puis soumises à la critique, par l’intermédiaire de l’expérimentation, qui soit les confirmera, soit les infirmera. C’est ainsi qu’elles sont, selon le terme de Popper, « testées » (Conjonctures et réfutations, 1963). Une conjecture confirmée dans les faits n'est pas pour autant une théorie vraie. Nos certitudes ne portent que sur ce qui est faux, précise Karl Popper.

En outre, une théorie n'est scientifique que si elle est réfutable. D'où l'idée de falsifiabilité (de l'anglais to falsify, « réfuter ») qui désigne la possibilité qu'a une théorie d'être remise en cause par une nouvelle expérimentation. Sont donc véritablement « scientifiques » les théories susceptibles d’être infirmées par de nouvelles théories : en ce sens, une « véritable » science n’est jamais définitive, ou absolument vraie. De plus, la recherche scientifique semble s’être toujours développée au cours de l'histoire en prenant modèle sur une théorie scientifique dite « exemplaire » que Thomas Kuhn appelle « paradigme » (du grec paradeigma, « exemple »). Aussi longtemps qu'un paradigme est posé, il n'est pas réfutable, ce qui empêche la science de progresser, ou des théories nouvelles d’apparaître (La structure des révolutions scientifiques, 1962). Si la vision géocentrique du monde, héritée d’Aristote, a si longtemps perduré, c’est parce qu’elle constituait un « paradigme », élevé au rang de véritable dogme. L’évolution, montre encore Kuhn, ne se fait pas de manière progressive mais par crises et par ruptures, à travers lesquelles les théories connaissent de véritables révolutions. Copernic, Giordano Bruno et Galilée sont passés pour des hérétiques pour avoir proposé de substituer l’héliocentrisme au géocentrisme. Les vérités scientifiques ne sont plus considérées comme absolues, même si l’ensemble de la communauté scientifique s’accorde aujourd’hui sur les critères de scientificité à partir desquelles une science peut être considérée comme une « science exacte » par opposition aux sciences dites « humaines ».

L’interdépendance de la théorie et de la pratique est désormais établie. Néanmoins, la science contemporaine se définit davantage aujourd’hui comme une science probabilitaire ou conjecturale. Une vérité scientifique n’est donc jamais définitive et toujours en « sursis », ce qui ne l’empêche pas pour autant d’accéder au statut de science exacte.