et sa mesure. La découverte d’un réactif sensible à grande distance aux
ondes éthérées qui accompagnent toute décharge électrique rendit
possible la télégraphie sans fil. Les forces de la nature sont peut-être
extrêmement nombreuses, mais, pour les connaître, il faut d’abord
découvrir leurs réactifs.
§ 5.--Les méthodes scientifiques de raisonnement.
On ne peut faire aucun raisonnement utile sans l’appuyer sur des faits
imaginaires ou réels. Rien ne se crée par le raisonnement pur. La pensée
qui s’exerce sur elle-même, sans matériaux venus du dehors, reste une
spéculation vide. Une notion abstraite dépourvue de support concret ne
peut même pas être conçue.
Le raisonnement sert surtout à interpréter les observations fournies par
les sens. Ses deux formes essentielles sont, comme on le sait,
l’induction et la déduction. L’induction généralise les cas particuliers
et en tire des conclusions générales. La déduction conclut du général au
particulier. L’esprit humain oscille toujours entre l’induction et la
déduction.
La généralisation est une opération intellectuelle normale se produisant
même chez des êtres très primitifs. Les représentations mentales d’un
cas particulier tendent toujours à se généraliser et à engendrer des
conséquences. L’esprit inférieur, comme le cerveau supérieur,
généralise. Le second diffère du premier parce qu’il sait vérifier la
valeur de ses généralisations. On peut donc dire de la généralisation
que, suivant la façon dont il en est fait usage, elle constitue la
faculté la plus haute ou la plus basse de l’esprit humain.
Quelles que soient les méthodes de raisonnement nos acquisitions vont
toujours du connu à l’inconnu. L’inconnu n’est même perceptible qu’à
travers le connu.
Tous les phénomènes de la nature se trouvant dans une étroite dépendance
réciproque, beaucoup de facteurs peuvent contribuer à la production de
chacun d’eux. Or, il importe de savoir déterminer le rôle réel ou
apparent de ces divers facteurs et surtout leur degré d’importance.
C’est ce que permet la méthode comparative dont Claude Bernard fit un si
judicieux usage dans ses recherches. Elle consiste, quand une expérience
semble dépendre de plusieurs conditions, à la répéter, en ne faisant
varier qu’une seule de ces conditions à la fois. Une telle méthode,
extrêmement féconde, bien que fréquemment oubliée, s’applique aussi bien
aux questions industrielles qu’aux problèmes scientifiques. Le savant
ingénieur américain Taylor transforma l’industrie de l’acier en
consacrant vingt-cinq années de recherches à déterminer l’influence des
divers facteurs pouvant agir dans le travail des métaux. Après avoir
découvert une douzaine de variables indépendantes, il n’en faisait
varier qu’une seule à la fois au cours de ses expériences.
Les liens qui unissent les choses étant innombrables, nos observations
et, par conséquent, nos explications des phénomènes ne peuvent jamais
être complètes. Un astre, par exemple, ne suit pas tout à fait la marche
que la théorie lui assigne: un corps ne tombe pas tout à fait
verticalement. Il reste donc dans chaque explication des résidus dont
une science plus avancée doit rechercher l’origine. L’interprétation de
ces résidus conduit toujours à quelque découverte. C’est en étudiant les
causes des petites perturbations inexpliquées d’une planète, que
Leverrier découvrit l’existence d’un astre inconnu qui devait être
Neptune. C’est en recherchant les origines de très infimes différences
perçues dans la composition de l’air que l’illustre Ramsay put constater
la présence à travers l’atmosphère de l’argon et de divers gaz ignorés
avant lui.
L’interprétation, on le voit par les remarques précédentes, se trouve
donc plus difficile encore que la simple observation. Elle n’est jamais
fille du hasard, mais seulement de longues réflexions. Nombre de faits
scientifiques, dont l’interprétation restait ignorée, deviennent très
féconds, dès que leur signification est comprise. La décharge de corps
électrisés par les flammes fut connue pendant près d’un siècle sans que
personne soupçonnât que l’explication de ce fait pouvait,--comme je l’ai
montré ailleurs,--conduire à la théorie de l’évanouissement de la
matière jadis jugée éternelle.
Toutes nos connaissances constituant de simples relations généralement
mises en évidence par des comparaisons, l’analogie offre dans la
recherche un guide précieux. Elle incite à rapprocher des phénomènes
plus ou moins semblables et à rechercher leurs ressemblances et leurs
différences. Reconnaître les analogies cachées et éliminer les
ressemblances trompeuses est fort difficile.
Quand Fourier découvrit les lois de la propagation de la chaleur à
travers un mur et montra que la quantité qui le traverse est
proportionnelle à la différence de température et en raison inverse de
la distance des faces du mur, il n’y avait qu’à remplacer le mot
température par le mot tension et le mot mur par celui de fil, pour
avoir la loi de la propagation du courant électrique. Cette analogie
était cependant si difficile à saisir que quand Ohm la découvrit, il lui
fallut plus de dix ans pour en faire reconnaître l’exactitude. Le
principe de Carnot, basé sur l’analogie de la chute de la chaleur avec
celle de l’eau qui transforma la physique moderne, passa également
inaperçu quand il fut énoncé. Les physiciens, même après en avoir
constaté l’importance, mirent plus de vingt-cinq ans avant de comprendre
que ce principe s’appliquait à toutes les formes d’énergie et non pas
seulement à la chaleur. Ici encore l’analogie, quoique évidente
aujourd’hui, était d’abord très difficile à percevoir.
L’établissement de ces analogies lointaines conduit souvent à de grandes
découvertes, mais demande beaucoup de temps. On attendit pendant des
milliers d’années les naturalistes capables de reconnaître que le crâne
est une vertèbre modifiée et que l’embryon répète certaines formes
ancestrales des espèces dont il dérive.
Très malaisées à découvrir, les analogies cachées sous des différences
rencontrent parfois plus de difficultés encore à se faire accepter. Nous
vivons tous dans une atmosphère d’idées établies et considérons
volontiers comme un ennemi celui qui nous oblige à en changer. C’est
pourquoi l’interprétation de faits très clairs est souvent très longue.
Il fallut des siècles d’efforts pour prouver que les plantes avaient un
sexe. En 1850, l’Académie des sciences d’Amsterdam décernait un prix à
un savant naturaliste allemand, niant encore la sexualité des fleurs. La
science ne fut fixée qu’à une époque très récente, sur ce point
d’interprétation devenu aujourd’hui si élémentaire[17].
[17] On peut dire d’une façon générale que plus les faits sont
difficiles à observer et interpréter, plus on leur trouve facilement
d’explications. J’ai déjà cité à ce propos les ouvrages de science
du XVIIe siècle. En médecine, les explications étaient alors
prodigieusement absurdes. On en peut juger par la consultation d’un
médecin distingué de l’époque, Guénault, sur la maladie de Pascal:
«M. Pascal souffre d’un embarras des entrailles qui provient d’une
humeur mélancolique; cette humeur, tandis qu’elle fermente, émet des
vapeurs qui produisent des symptômes différents suivant la diversité
des parties qu’elles atteignent; elles fermentent parce qu’elles
bouillent, et cette ébullition provient de la chaleur. Aussi faut-il
saigner le malade aux deux bras, puis le purger.»
On purgea donc le grand homme, on le saigna, puis on le resaigna et
on le repurgea, et comme «l’ébullition des vapeurs» ne s’arrêtait
pas, on lui administra de fortes doses d’antimoine. Il en mourut
rapidement.
On considère généralement les faits comme des phénomènes simples et
irréductibles, il n’en est rien. Un fait, ainsi qu’une sensation ou une
idée, représente toujours une synthèse d’éléments plus ou moins
nombreux. Par abstraction ou par défaut de connaissance, nous négligeons
ceux jugés accessoires. Un corps combustible brûle quand on le plonge
dans une flamme, voilà un fait supposé par l’ignorant, élémentaire. Il
constitue pourtant une synthèse si compliquée qu’elle est restée
incomprise pendant des siècles. Le génie d’un Lavoisier fut nécessaire
pour en saisir quelques éléments. Même aujourd’hui nous sommes très loin
encore de les connaître tous.
Un fait constaté représente donc une opération dans laquelle est déjà
intervenue une abstraction involontaire ou réfléchie.
Il n’existe pas de faits simples, puisque aucun phénomène ne se trouve
complètement isolable dans la nature. C’est nous qui, par abstraction,
créons leur simplicité en laissant de côté tout ce qui se rattache à
eux. Un fait isolé se présente donc nécessairement déformé.
Il suffit de considérer le phénomène le plus connu, la verticalité de la
chute d’une pierre, par exemple, pour voir combien sont nombreux les
éléments négligés dans son observation. Quand nous disons qu’un corps
abandonné à lui-même tombe verticalement nous énonçons une constatation
supposée très simple. Elle ne l’est cependant que parce que nos moyens
de mesure ne permettent pas d’enregistrer tous les facteurs: mouvement
de rotation de la terre, attraction de la lune et du soleil, etc., dont
l’influence impose nécessairement au corps qui tombe une trajectoire
voisine de la verticale, mais qui n’est pas une verticale.
Les mathématiciens tâchent d’introduire ces influences étrangères dans
leurs calculs en ajoutant à la formule générale de chaque phénomène des
corrections successives, destinées à représenter les irrégularités dues
à des causes accessoires. Il faudrait en introduire indéfiniment, si
l’on voulait poursuivre une exactitude absolue, d’ailleurs inaccessible.
La science ne peut donc être faite que d’approximations.
Tous les phénomènes s’enchaînant, la connaissance de l’un d’eux permet
souvent d’en découvrir beaucoup d’autres. «La piste d’un pied fourchu,
écrivait Cuvier, donne à celui qui l’observe et la forme des dents, et
la forme des mâchoires, et la forme des vertèbres, et la forme de tous
les os des jambes, des cuisses, des épaules et du bassin de l’animal qui
vient de passer.»
C’est grâce à l’enchaînement des phénomènes que nous pouvons souvent les
produire non seulement sans les comprendre, mais sans même soupçonner
leur mécanisme.
«Notre puissance, écrit Berthelot, va plus loin que notre
connaissance. En effet, étant données un certain nombre de conditions
d’un phénomène imparfaitement connu, il suffit souvent de réaliser ces
conditions pour que le phénomène se produise aussitôt dans toute son
étendue; le jeu spontané des lois naturelles continue à se développer
et complète les effets, pourvu que l’on ait commencé à le mettre en
œuvre convenablement... Si les forces une fois mises en jeu ne
poursuivaient pas elles-mêmes l’œuvre commencée, nous ne pourrions
imiter et reproduire par l’art aucun phénomène naturel; car nous n’en
connaissons aucun d’une manière complète, attendu que la science
parfaite de chacun d’eux exigerait celle de toutes les lois, de toutes
les forces qui concourent à le produire, c’est-à-dire la connaissance
parfaite de l’univers.»
CHAPITRE VI
LES LOIS SCIENTIFIQUES ET LES THÉORIES DES PHÉNOMÈNES.
§ 1. Les lois scientifiques et leur degré d’exactitude.--§ 2. Les
grandes théories scientifiques et leur rôle.--§ 3. Les conceptions
scientifiques de l’univers.--§ 4. Les limites supposées du connaissable.
§ 1.--Les lois scientifiques et leur degré d’exactitude.
Les lois scientifiques représentent simplement des relations
quantitatives constantes entre certains phénomènes.
Elles constituaient pour beaucoup d’esprits le type de la certitude
absolue. Cette idée fut abandonnée quand les mesures scientifiques
devinrent plus exactes.
«Si nous étudions de près les phénomènes physiques, écrit le professeur
Chwolson, nous pouvons nous convaincre qu’il n’y a presque aucune loi
physique qui soit exactement vérifiée. Dans presque tous les cas nous
observons des écarts plus ou moins grands relativement à ces lois.»
Ces écarts montrent que nous connaissons seulement quelques-unes des
conditions des phénomènes. Pour établir une loi, on est obligé,
répétons-le, d’éliminer, en raison de leur nombre ou de la difficulté de
les découvrir, les facteurs secondaires. Tous les phénomènes de la
nature se trouvant dans une dépendance réciproque, réagissent les uns
sur les autres. Notre intelligence n’est pas assez vaste pour embrasser
leur ensemble et nous créons des discontinuités en ne tenant compte que
des facteurs les plus importants. La loi se trouve alors à peu près
exacte dans certaines limites, c’est-à-dire tant que les facteurs
négligés n’exercent qu’une faible influence. Si cette influence grandit,
la loi perd son exactitude et peut même s’évanouir. La loi de Mariotte,
par exemple, à peu près vraie pour des gaz très éloignés de leur point
de liquéfaction, cesse de l’être dès qu’on s’approche de ce point
critique.
La loi paraît parfois rigoureuse quand des instruments insuffisants ne
permettent pas de révéler ses inexactitudes. Ainsi arriva-t-il pour les
lois astronomiques de Kepler, qui ne pouvait tenir compte de
perturbations inaccessibles à ses moyens d’observation quand il les
formula.
Les lois scientifiques sont donc uniquement des sortes de vérités
moyennes. Suffisantes dans la pratique, elles ne constituent nullement
des vérités absolues.
Les théorèmes mathématiques eux-mêmes ne méritent pas davantage
d’ailleurs ce qualificatif d’absolu. Poincaré l’a trop bien montré pour
qu’il soit nécessaire d’y insister; mais, sans vouloir examiner avec lui
les formes possibles de la géométrie dans des mondes autrement
constitués que le nôtre, il suffira de remarquer que les bases de notre
géométrie euclidienne elle-même sont imaginaires. Elle nous parle en
effet de corps à une ou deux dimensions n’ayant jamais existé et
impossibles même à concevoir. Il n’y a dans notre univers que des corps
à trois dimensions. Le point le plus infime, fût-il très inférieur au
dernier des microbes, possède trois dimensions, la ligne la plus fine a
toujours une épaisseur, une largeur, une longueur et par conséquent
trois dimensions. On peut les négliger dans les calculs, mais cela ne
les prive pas de l’existence. Si nous considérons le point comme la
limite d’une sphère, la droite comme la limite d’un cylindre, etc., les
figures ne perdent nullement pour cela leurs propriétés et gardent par
conséquent leurs trois dimensions.
On ne doit donc pas plus rechercher l’absolu en mathématique que dans
les autres sciences. Il se réfugia pendant longtemps dans le monde des
vérités statiques constitué par les spéculations de la géométrie, mais
ce monde paraît lui aussi n’avoir bien souvent pour base que des
hypothèses un peu incertaines[18].
[18] Pour rendre exactes les définitions classiques du point, de la
ligne droite et du plan, il faudrait, suivant nous, les compléter de
la façon suivante:
_Point._ Figure géométrique à trois dimensions toutes assez petites
pour pouvoir être négligeables dans les calculs.
_Ligne droite._ Figure géométrique à trois dimensions, dont deux
sont assez petites pour être négligées dans les calculs.
_Plan._ Figure géométrique à trois dimensions, dont une est assez
petite pour être négligeable dans les calculs.
_Volume._ Figure géométrique à trois dimensions, dont aucune ne peut
être négligée dans les calculs.
Ces très exactes définitions conduiraient d’ailleurs à renverser
certains axiomes fondamentaux de la géométrie. Elles impliqueraient
notamment que par un point on peut faire passer plusieurs parallèles
à une droite donnée, ce qui est juste le contraire du célèbre
postulat d’Euclide, que tant de générations de mathématiciens
tentèrent vainement de démontrer.
«En étudiant les plus récents travaux sur les principes de la géométrie
on est effrayé, écrit l’éminent mathématicien Émile Picard, à la vue de
la longue liste des postulats nécessaires à poser pour que la géométrie
ait toute la rigueur logique qu’on lui attribue généralement.»
J’avoue ne pas partager cet effroi. Les postulats permettent
l’établissement de formules mathématiques rigoureuses et chacun sait le
prestige exercé sur les âmes simples par les propositions revêtues d’une
telle forme. Il est bon de pouvoir fabriquer de temps à autre des
vérités supposées absolues. Leur possession est très réconfortante pour
l’esprit. Bien que la science nous refoule de plus en plus dans le
relatif et l’approximatif, nous poursuivons toujours l’absolu.
§ 2.--Les grandes théories scientifiques et leur rôle.
On vient de voir que l’édifice de la science se constituait avec des
faits convenablement interprétés. Mais observer et interpréter n’est pas
tout le rôle du savant. Quand il possède un certain nombre de faits dont
les lois sont bien expliquées, il est conduit à construire des théories
générales embrassant l’interprétation d’un grand nombre de phénomènes.
Cette partie de sa tâche est tellement difficile, que les principes
directeurs de chaque époque se trouvent fort peu nombreux, alors que les
faits dont on les dégage sont innombrables.
Les faits représentent les matériaux indispensables des grandes
théories. De nombreux ouvriers doivent être employés à leur découverte
avant que se rencontrent les esprits supérieurs capables d’édifier les
synthèses qui sont l’âme de la science.
«Une accumulation de faits n’est pas plus une science, écrit Poincaré,
qu’un tas de pierres n’est une maison.»
Il peut arriver que celui qui observe les faits parvienne à en établir
la synthèse, mais généralement les aptitudes à l’analyse et à la
synthèse se rencontrent rarement chez le même savant. Les hommes ayant
depuis un siècle--comme Lamarck et Darwin par exemple,--le plus
profondément transformé la pensée scientifique ne sont pas ceux qui ont
découvert le plus de faits, mais qui ont su voir les liens rattachant
des faits déjà connus.
Toute théorie étant obligée de s’appuyer sur des faits, c’est-à-dire sur
des fragments de choses et les faits restant toujours incomplets, toute
théorie renferme nécessairement des parties hypothétiques. Elle
ressemble un peu à ces restitutions d’édifices anciens par des
archéologues. A côté d’indications à peu près sûres, il en reste
toujours de problématiques.
L’histoire entière de la science montre combien furent fécondes les
grandes théories scientifiques, malgré leurs parties incertaines. Ces
incertitudes mêmes peuvent être fort utiles par les vérifications
qu’elles provoquent. Les conceptions de Darwin sont très hypothétiques,
et pourtant bien peu ont joué un rôle aussi fondamental sur la pensée
scientifique de toute une génération et suscité autant de recherches.
Elles introduisirent l’idée de continuité dans les sciences naturelles,
montrèrent la possibilité d’explications scientifiques où l’on n’en
voyait pas et permirent la synthèse de faits que rien ne semblait
pouvoir rattacher. Il n’est pas démontré que la transformation des êtres
se fasse par sélection et il est fort possible que les caractères
spécifiques des espèces soient acquis autrement qu’au moyen de petites
accumulations héréditaires. Mais tout cela importe peu. Le monde soulevé
par Darwin est resté soulevé. La possibilité du transformisme grâce à
des moyens naturels demeura établie, la théorie des créations
successives des êtres fut ruinée pour toujours et la pensée des savants
a profondément évolué.
Il en est de même pour la plupart des grandes théories. Celles de
Pasteur ont aussi complètement modifié la science que celles de Darwin.
Elles renouvelèrent d’importantes industries, créèrent la médecine
moderne, révélèrent un monde ignoré, et cependant, des idées primitives
de cet éminent esprit, les plus importantes ont déjà disparu.
Nous ne devons donc pas juger les théories d’après la part de vérité
qu’elles contiennent, mais surtout en raison des recherches qu’elles
provoquent. Même au seul point de vue pratique de l’utilité pure, on
peut les considérer comme des instruments de découvertes d’une
incomparable puissance. Elles orientent les recherches de milliers
d’investigateurs. Si les théories étaient bannies, il n’y aurait plus ni
science ni découvertes possibles. «Les idées théoriques, écrit justement
Émile Picard, apparaissent de plus en plus comme le germe fécond d’où
sortent la plupart des progrès.»
Toutes nos théories scientifiques sont certainement destinées à se
transformer, mais énoncer une telle proposition c’est dire simplement
que la science progressera encore. Les théories ne changent pas parce
qu’elles sont fausses, mais parce que l’acquisition de faits nouveaux
les force de s’adapter à ces faits. Elles sont vraies au moment où on
les émet, parce qu’elles expliquent les faits alors connus. Grâce à
elles on en découvre d’autres, et la théorie qui enfanta les faits
nouveaux se voit ensuite transformée par eux.
Le rôle des théories générales dans la science est donc immense. Le
chercheur qui n’en possède pas pour se guider demeurera toujours un
modeste ouvrier attendant ses inspirations du pur hasard ou de la
direction d’un maître.
A côté de leurs avantages manifestes, les grandes théories ont aussi
leurs inconvénients. Pour les esprits simples, elles constituent bientôt
des dogmes, et leurs sectateurs se trouvent ainsi ramenés dans le cycle
des croyances. Le dogme scientifique est traité par eux comme un dogme
religieux devant s’accepter sans discussion. Le finalisme d’Aristote,
les créations successives de Cuvier, la sélection de Darwin et bien
d’autres théories que les siècles ont vu naître et périr, eurent pendant
leur règne la puissance des certitudes religieuses. Nul n’osait par
conséquent tâcher d’en scruter les fondements.
§ 3.--Les conceptions scientifiques de l’univers.
La science n’est pas toujours restée sur le terrain solide de l’étude
des relations des phénomènes et de l’utilisation des forces de la
nature. Comme les religions et les philosophies, elle essaya de pénétrer
les grands mystères de l’univers et d’en établir la synthèse.
Pour réaliser une telle tâche, les savants ne pouvaient utiliser
naturellement que les fragments connus des choses. Ces fragments étant
très peu nombreux encore, les constructions édifiées apparaissent, avec
les nouveaux progrès de la science, médiocrement satisfaisantes.
Les conceptions scientifiques actuelles de l’univers ne sont pas
d’ailleurs nombreuses, puisqu’elles se ramènent à deux: la théorie
mécanique et la théorie énergétique.
La première, qui remonte à Descartes et servit de base aux calculs de
Laplace, considère dans la nature deux éléments fondamentaux, les atomes
et le mouvement. La masse de l’atome est l’invariant universel. Des
combinaisons de ses mouvements résulteraient tous les phénomènes.
Vers la seconde moitié du dernier siècle, on découvrit, ou crut
découvrir, un autre invariant, l’énergie, qui sembla pouvoir se
substituer au premier pour la conception des phénomènes. De son étude
dérive la théorie dite énergétique.
D’après cette théorie, tous les phénomènes sont considérés comme
engendrés par les mutations d’une grande entité indestructible,
l’énergie. Laissant de côté les notions de masse, d’atome, de forces
quelconques, on se borne à mesurer les variations d’énergie qui
accompagnent les phénomènes.
Et toutes les énergies paraissant transformables, en ce sens du moins
qu’avec l’une d’elles se produisent facilement les autres, il devient
possible d’exprimer au moyen d’une même unité les manifestations
diverses de l’énergie. On choisit, suivant le cas, celle dont la mesure
est facile, la chaleur, par exemple.