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Définition et synonyme de : THÉORIE, sciences

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Article publié par Encyclopaedia Universalis THÉORIE, sciences Chacun, ne serait-ce que par ouï-dire, connaît des théories scientifiques : théorie de la gravitation de Newton, théorie de la descendance avec modifications par la sélection naturelle de Darwin, théorie de la relativité restreinte d'Einstein, théorie quantique de Planck, théorie de l'information de Shannon, etc. Ces informations autorisent une première approche des caractéristiques d'une théorie scientifique, notamment d'une théorie physique. Les caractères principaux d'une théorie scientifique L'œuvre maîtresse de Newton, les Philosophiae naturalis principia mathematica, publiée à Londres en 1687, présente de manière exemplaire les traits essentiels d'une théorie physique. En premier lieu, cette théorie a des vertus synthétiques. Elle apporte une vision d'ensemble d'un vaste champ du savoir et rassemble de nombreuses lois naturelles. Elle réunit la nouvelle dynamique, fondée par Galilée, et la nouvelle astronomie, à laquelle Kepler a apporté une contribution décisive. Elle soumet à une même loi les phénomènes célestes (mouvements des planètes et des comètes) et les phénomènes terrestres (chute des corps, mouvements des marées, etc.). Cette vision d'ensemble porte à son point d'achèvement la destruction, initiée par Copernic, de la vision aristotélicienne d'un cosmos finalisé et hiérarchisé. En deuxième lieu, cette théorie se présente sous une forme déductive.
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THÉORIE, sciences

Chacun, ne serait-ce que par ouï-dire, connaît des théories scientifiques : théorie de la gravitation de Newton, théorie de la descendance avec modifications par la sélection naturelle de Darwin, théorie de la relativité restreinte d'Einstein, théorie quantique de Planck, théorie de l'information de Shannon, etc. Ces informations autorisent une première approche des caractéristiques d'une théorie scientifique, notamment d'une théorie physique.

Les caractères principaux d'une théorie scientifique

L'œuvre maîtresse de Newton, les Philosophiae naturalis principia mathematica, publiée à Londres en 1687, présente de manière exemplaire les traits essentiels d'une théorie physique.

En premier lieu, cette théorie a des vertus synthétiques. Elle apporte une vision d'ensemble d'un vaste champ du savoir et rassemble de nombreuses lois naturelles. Elle réunit la nouvelle dynamique, fondée par Galilée, et la nouvelle astronomie, à laquelle Kepler a apporté une contribution décisive. Elle soumet à une même loi les phénomènes célestes (mouvements des planètes et des comètes) et les phénomènes terrestres (chute des corps, mouvements des marées, etc.). Cette vision d'ensemble porte à son point d'achèvement la destruction, initiée par Copernic, de la vision aristotélicienne d'un cosmos finalisé et hiérarchisé.

En deuxième lieu, cette théorie se présente sous une forme déductive. Elle comprend des propositions, qui valent à titre de principes, dont d'autres propositions sont déduites à titre de conséquences. Les principes sont énoncés dans deux rubriques qui précèdent les trois livres qui étudient les phénomènes de la nature. L'une s'intitule « Définitions », l'autre « Axiomes et lois du mouvement ». C'est dans celle-ci que sont énoncés les trois grands principes de la mécanique newtonienne (principe d'inertie, proportionnalité de la force et de l'accélération, égalité de l'action et de la réaction). Sur la base de ces définitions et de ces axiomes, Newton démontre mathématiquement les propositions du livre I, consacré au mouvement des corps sous l'action des forces centrales, mobilisant les méthodes mathématiques disponibles (la géométrie classique d'inspiration euclidienne), et en inventant de nouvelles pour répondre aux exigences des développements théoriques qu'il envisage (étude des coniques et raisonnements de géométrie infinitésimale). Il reconstruit alors les phénomènes de la nature sur la base des connaissances mathématiques ainsi réunies. Cette mathématisation de la nature confère à la théorie physique ses vertus d'intelligibilité. La théorie explique dans l'exacte mesure où elle autorise la déduction des lois de la nature à partir d'un corps de principes et de définitions. De même qu'un théorème mathématique est rendu intelligible par sa démonstration, qui s'appuie sur d'autres théorèmes préalablement établis, la physique de Newton permet de déduire que les orbites des planètes sont elliptiques, comme Kepler l'avait établi expérimentalement.

En troisième lieu, cet édifice théorique présente des vertus heuristiques. Il guide ainsi les investigations scientifiques, autorise la prédiction de nouvelles observations, apporte les secours de méthodes éprouvées pour analyser les phénomènes naturels. Une théorie constitue un programme de recherche, et celle de la gravitation universelle voguera ainsi de succès en succès pendant deux siècles avant d'être, à son tour, contestée. À la fin du xixe siècle, il devient patent que les principes de l'électromagnétisme sont irréductibles à ceux de la physique newtonienne. En 1905, dans l'article fondateur de la relativité restreinte, Albert Einstein réunifie la mécanique et l'électromagnétisme de Maxwell en abandonnant l'espace et le temps absolus de Newton au profit d'un espace-temps à quatre dimensions. Dix ans plus tard, la théorie de la relativité générale bouleverse la conception newtonienne de la gravitation. De force s'exerçant entre les contenus matériels de l'Univers, celle-ci devient une propriété géométrique, une courbure de l'espace-temps.

Ainsi une théorie physique naît, vit et meurt. Elle a une histoire. Cette historicité prête à plusieurs confusions, qui toutes reposent sur un contresens intéressé.

L'historicité des théories

Le contresens consiste à tenir pour une faiblesse, une insuffisance de la théorie physique les manifestations éclatantes de sa fécondité, de son dynamisme rationnel. L'historicité de la théorie repose sur son ouverture sur le monde, sur les investigations qu'elle autorise. Elle est le gage de son efficacité. C'est précisément parce qu'une théorie physique refuse de prendre la forme d'un système métaphysique destiné à rendre pleinement et définitivement intelligible la réalité à partir de principes tenus pour absolument fondés, qu'elle ouvre la voie à un travail de production et de rectification de concepts et d'expériences. Aux cartésiens qui voyaient en l'idée d'une action à distance un retour aux qualités occultes, Newton répondait qu'il n'imaginait « point d'hypothèses » : la force d'attraction exercée par les corps les uns sur les autres, capable de rendre compte des mouvements des planètes, demeurait ainsi inexpliquée. Newton, loin de s'en formaliser, tenait ce refus de la recherche des causes ultimes pour la condition de l'autonomie de la recherche scientifique, libre de poursuivre son aventure sans se soucier des autorités philosophiques. Pour mieux asseoir cette liberté, il allait même jusqu'à minorer la dimension spéculative de son travail, et en fournissait une description qui insistait sur sa dimension empirique.

Fréquent, ce contresens est aussi intéressé. Il est porté par la volonté de discréditer la recherche scientifique et de faire prévaloir une autre voie d'accès à la connaissance. Tantôt il s'agira d'une connaissance métaphysique, d'une rencontre de l'absolu, tantôt d'un contact originaire, d'une expérience première et authentique du réel. Sous la forme d'une intuition intellectuelle ou sensible, il s'agit toujours de faire prévaloir – en vue de justifier des principes moraux et politiques –, les évidences immédiates sur les médiations conceptuelles et expérimentales du travail scientifique.

Enfin, ce contresens est à la source de multiples confusions. Les plus courantes se caractérisent par la vision unilatérale et statique du travail scientifique qui les sous-tend. L'histoire des théories étant assimilée à une succession de doctrines qui s'opposent les unes aux autres, on réduira parfois la théorie physique, pour mieux la prémunir contre les démentis ultérieurs, à un répertoire méthodique de faits bien constatés. Ou bien au contraire on fera valoir qu'une certaine théorie, confirmée par l'expérience, est à l'abri de toute critique, et délivre un savoir définitif sur les éléments ultimes du réel. S'il est vrai que les théories physiques ont une histoire, seule l'histoire des sciences permet de préciser, pour certaines d'entre elles, comment cette historicité affecte leur statut.

C'est précisément ce qui confère son intérêt à la définition de la théorie physique proposée par Pierre Duhem dans son célèbre ouvrage La Théorie physique, son objet, sa structure (1906) : « Une théorie physique n'est pas une explication. C'est un système de propositions mathématiques, déduites d'un petit nombre de principes, qui ont pour but de représenter simplement, aussi complètement et aussi exactement que possible, un ensemble de lois expérimentales. » En écartant toute prétention métaphysique de la science, Duhem se situait donc dans le cadre du positivisme. Pourtant, en insistant sur le rôle des principes dans la théorie, il se refusait à voir en elle une simple classification de lois expérimentales. Tout en soulignant le caractère hypothétique des principes théoriques, construits par le savant, il jugeait que la théorie nous révèle un reflet de l'ordre réel. C'est moins à titre de voie moyenne qu'à celle de tentative de description des démarches effectives des chercheurs que cette conception de la théorie physique doit sa force et sa notoriété. Discutée, contestée, elle est à la source de nombreux débats épistémologiques contemporains, qu'il s'agisse de déterminer le sens de la démarche expérimentale ou de dégager les lois du progrès scientifique.

Les théories physiques et les autres

Dans les sciences autres que la physique, les différences sont flagrantes. Premièrement, le mode d'investissement des mathématiques dans le travail scientifique varie considérablement d'une science à une autre : l'appareil mathématique est intimement lié à la structure de la théorie physique, à sa forme, à sa fécondité, mais cette situation ne se retrouve pas, sans qu'il faille y voir a priori un déficit théorique, dans d'autres disciplines. Deuxièment, la distinction célèbre, proposée en 1883 par Wilhelm Dilthey, dans le cadre d'une controverse relative à la spécificité des sciences de l'esprit par rapport aux sciences de la nature, entre la compréhension et l'explication causale n'a pas perdu sa pertinence. Accessibles à l'interprétation, les comportements ne sont pas d'emblée compréhensibles ou, du moins, leur compréhension initiale peut être incomplète ou erronée. Reste que la signification cachée est irréductible à une explication causale. Enfin, il semble bien que les sciences humaines présentent fréquemment des cas de coexistence durable de théorisations concurrentes, voire de principes méthodologiques opposés, dont on ne trouve pas l'équivalent dans les sciences de la nature. Telle est par exemple l'opposition bien connue, en sociologie, entre les partisans de l'individualisme méthodologique, pour lesquels un phénomène social quelconque est le résultat d'un ensemble de comportements individuels, et les tenants d'une conception holiste de l'explication, qui tentent de saisir les forces collectives qui traversent les sociétés.

Auteur: Jean-Paul THOMAS
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