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Théorie et expérience

Pour approfondir:

  1. Panorama de la notion.
  2. Synthèse de la notion.
  3. Plan de la notion.
  4. Textes de la notion.
  5. Problématiques.
  6. Le fait scientifique est inséparable d’une théorie
  7. La falsification des théories.
Distinguer Expérience en tant que savoir ou savoir-faire acquis par la confrontation avec la réalité (expérience vécue), ou par l’exercice (l’expérience de l’artisan).

Expérience scientifique, que l’on nomme encore expérimentation : observation réfléchie de phénomènes déterminés, et qui est indissociable d’une théorie.

Théorie scientifique Ensemble organisé d’idées, concernant un domaine particulier de connaissances.
La démarche scientifique Selon C. Bernard elle comporte trois moments : Observation ou constatation d’un fait Induction, qui consiste à émettre une hypothèse théorique à partir des faits observés Expérimentation, qui infirme ou confirme cette hypothèse.

Bachelard : nécessité d'un dialogue entre l’expérimentateur et le théoricien.

Les limites de l’expérimentation Heisenberg (les relations d’incertitude) : l’observateur modifie les phénomènes observés (on ne peut déterminer à la fois la vitesse et la position d’une particule).
Critère de la scientificité K. Popper : une théorie n’est scientifique que si elle énonce les conditions de sa réfutabilité (= que si elle est falsifiable).

 

• Ce qui doit retenir votre attention dans cette fiche, c'est d'abord l'expérience au sens scientifique du terme, c'est-à-dire l'expérimentation, interrogation méthodique et réglée des phénomènes (§ 1).
• Quant à la théorie, elle doit être définie (§ 6) comme un système scientifique intégrant un très grand nombre de faits en un ensemble cohérent.
• Le point de vue empiriste, qui n'a voulu retenir que l'aspect passif du travail scientifique, est insuffisant, comme l'a montré Kant (§ 3 et 4).
• Retenez bien la nature construite et théorique du fait scientifique : il n'est jamais immédiat (§ 5).
• C'est le dialogue de l'expérimentateur et du théoricien qui constitue le travail scientifique (§ 6).
• Enfin, saisissez bien la différence entre le déterminisme classique (§ 7) et le déterminisme moderne statistique (§ 8).
 


I — Définition de l'expérience

Au sens courant, l'expérience représente les connaissances acquises par l'individu grâce au temps et à l'usage de la vie. Mais elle désigne aussi, sous une seconde acception, la connaissance acquise par les sens. Cette notion de connaissance sensible sera retenue dans cette fiche.
Mais l'expérience, en un troisième sens, c'est aussi l'expérience scientifique, c'est-à-dire l'expérimentation : observation de certains phénomènes, interrogation méthodique et réglée. Bien entendu, l'expérience scientifique va être au centre de nos analyses.
Il faut insister sur le double caractère, passif, mais surtout actif, de l'expérience. Le mot expérience renvoie, d'une part, à un élément de réceptivité, d'autre part — et de façon essentielle — à l'activité intellectuelle : il en est ainsi dans l'expérience commune, mais aussi dans l'expérience scientifique.
«L'expérience scientifique est, à cet égard, semblable à l'expérience commune : aussi les divers critères auxquels elle doit satisfaire peuvent-ils paraître s'opposer. L'observation doit être complète, précise, impartiale, objective; en ceci se marque le caractère réceptif et passif d'un esprit qui constate et se soumet. Mais l'observation doit aussi être instructive, éclairée par le choix, dirigée par l'idée... Aussi le savant passe-t-il sans cesse de l'observation passive à l'active expérimentation : il suscite, organise, interprète, comprend.» (F. Alquié, L'expérience, PUF, 1975)

II — Le point de vue empiriste

L'empirisme — conception selon laquelle toutes nos connaissances viennent des sens — n'a voulu retenir que l'aspect passif de l'expérience. Ainsi pensait le grand savant Newton (1642-1727), pour qui l'esprit ne doit pas forger d'hypothèses, pour qui les théories sont, en quelque sorte, déduites des faits eux-mêmes. Le physicien devrait, dans cette perspective, raisonner sur les phénomènes sans le secours d'hypothèses imaginaires. En somme, l'empirisme affirme que toute notre connaissance résulte du contact passif avec le monde extérieur. La théorie est contenue dans les phénomènes et il suffit de l'en extraire.

III — Mais l'expérience ne suffit pas

Il faut souligner ici l'erreur de l'attitude empiriste. Si l'esprit voulait seulement et uniquement se régler sur l'expérience sensible, il resterait désarmé et impuissant car, pour être un bon observateur, il faut précisément être un bon théoricien. Sans l'idée permettant d'organiser et de comprendre l'expérience, le chercheur ne peut que se perdre dans l'océan des phénomènes sans pouvoir dégager une loi. Déjà, dans le simple but de reconnaître un objet ou un phénomène, il faut isoler, comparer, classer et, par conséquent, exercer une activité théorique pour recevoir le fait d'expérience. Celui-ci est donc indissociable de la marque théorique. Une «expérience», un «fait scientifique» représentent déjà toute une théorie.
C'est ce qu'a fortement souligné Kant. Accordons à la doctrine empiriste qu'il n'est de connaissance qu'à partir de l'expérience, montre Kant; tout notre savoir ne commence qu'avec l'expérience. Toutefois, l'expérience en elle-même ne suffit pas à nous faire connaître quoi que ce soit. L'empirisme a trop insisté sur l'aspect passif du savoir. Il en a trop minimisé la face active et dynamique. Il faut que l'esprit intervienne, que le concept ordonne l'expérience pour que le savoir se constitue. L'empirisme pur est la négation de la science.
L'empirisme pur est donc une doctrine fausse.
« Il n'est pas douteux que toutes nos connaissances ne commencent qu'avec l'expérience, car par quoi la faculté de connaître serait-elle appelée à s'exercer si elle ne l'était par des objets qui frappent nos sens... Mais, si toutes nos connaissances commencent avec l'expérience, il n'en résulte pas qu'elles dérivent toutes de l'expérience. En effet, il se pourrait bien que notre connaissance expérimentale elle-même fût un assemblage composé de ce que nous recevons par des impressions, et de ce que notre propre faculté de connaître tirerait d'elle-même.» (Kant, Critique de la raison pure).

Prolongement: L'expérience n'est jamais suffisante

IV — La raison doit prendre les devants

L'expérience en elle-même, non guidée par les concepts et par l'esprit, serait parfaitement stérile. Ainsi Kant remarque-t-il que la mathématique et la physique entrèrent dans la voie royale de la science le jour où les chercheurs comprirent qu'il ne faut point se laisser guider uniquement par les faits, mais introduire aussi dans leur lecture le pouvoir de la raison et de l'esprit. Ainsi en est-il de Thalès : il saisit un jour qu'il est nécessaire d'imposer aux figures géométriques un raisonnement purement rationnel. Il en fut de même en physique, le jour où Galilée réussit à découvrir les premières lois de la nature.
Le vrai physicien, qui n'est jamais soumis à l'expérience pure, ni passif devant les choses, force la nature à répondre à ses questions en inventant des hypothèses fécondes, en soumettant le réel aux lois de l'esprit.

V — Nature des faits scientifiques

L'expérience scientifique n'est donc jamais passive, puisqu'il appartient à la raison de prendre les devants. Elle est fondamentalement expérimentation et interrogation méthodique des phénomènes.
Il en résulte que le «fait» scientifique en lui-même n'est jamais donné, immédiat. Il est, tout au contraire, le produit d'une élaboration rationnelle. Loin d'être une donnée, c'est le résultat d'un calcul. Il est interprété, construit et solidaire d'un ensemble théorique.
L'épistémologue Gaston Bachelard a bien mis en lumière la nature du fait scientifique : il est élaboré, saisi grâce à des instruments, il porte de toutes parts la marque du théorique. Si le sens commun fait appel au fait brut («c'est un fait!»), le savant sait bien que la science se construit contre le phénomène brut, contre le réel immédiat.
«Il faut que le phénomène soit trié, filtré, épuré, coulé dans le moule des instruments, produit sur le plan des instruments. Or les instruments ne sont que des théories matérialisées. Il en sort des phénomènes qui portent de toutes parts la marque théorique.» (Bachelard, Le nouvel esprit scientifique, PUF, 1960)

VI — Le dialogue de l'expérimentateur et du théoricien

Un fait scientifique ne prend donc son sens que dans la théorie qui l'informe. Comment définir cette dernière? Comme un énoncé universel synthétique, un système intégrant un très grand nombre de faits, comme un «filet» permettant de capter le monde, de le rendre rationnel et de l'expliquer grâce à son caractère unitaire. Une théorie scientifique a un rôle unificateur, donnant cohérence aux diverses lois et aux divers secteurs scientifiques : elle synthétise différents domaines de la réalité et les soumet au même formalisme mathématique ; elle intègre comme autant de cas particuliers les théories antérieures. Quelques exemples célèbres : la théorie de la relativité restreinte et de la relativité généralisée.
Gaston Bachelard a bien montré que c'est le dialogue de l'expérimentateur et du théoricien qui constitue la base de tout travail scientifique. Le premier est évidemment plus proche du concret et le second de l'abstrait. C'est à la croisée des chemins qu'il faut comprendre et analyser la science.
Si le théoricien annonce bien souvent un phénomène nouveau (ainsi des théories hautement mathématisées ont-elles «prédit» l'existence de certaines particules nucléaires), inversement l'expérimentateur peut modifier la théorie scientifique régnante (ainsi l'expérience de Michelson et Morley remit-elle en question la mécanique classique).
« Quel que soit le point de départ de l'activité scientifique, cette activité ne peut pleinement convaincre qu'en quittant le domaine de base : si elle expérimente, il faut raisonner; si elle raisonne, il faut expérimenter. Toute application est transcendance. Dans la plus simple des démarches scientifiques, nous montrerons qu'on peut saisir une dualité.» (Bachelard, op. cit.).

Prolongement: L'expérience immédiate comme obstacle à la connaissance scientifique


VII — Causes et lois - Le déterminisme scientifique classique

La science est régie par le principe de légalité. L'explication scientifique n'a pas pour fonction de nous faire connaître les causes des phénomènes, leur pourquoi, mais le comment des phénomènes, leurs lois. En effet, la notion de cause est bien vague, et la pensée scientifique lui a progressivement substitué celle de loi. (Ainsi Galilée a-t-il introduit cette idée en physique, avec la loi de la chute des corps). Qu'est-ce qu'une loi? C'est un rapport mathématiquement exprimable entre des phénomènes, une relation constante.
Or, le principe de légalité porte en son sein celui du déterminisme. Le principe du déterminisme est l'affirmation que tous les phénomènes naturels se produisent selon des lois. Jusqu'au début de ce siècle, on a pensé que le déterminisme était rigoureux et absolu, que seule l'infirmité de notre entendement nous interdisait de concevoir dans sa plénitude l'ordre souverain des lois naturelles.
Ainsi, dans un texte célèbre, Laplace a-t-il pu écrire :
« Une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d'ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l'analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l'univers et ceux du plus léger atome; rien ne serait incertain pour elle, et l'avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux.» (Laplace, Essai philosophique sur les probabilités)
Selon Laplace, tout est, théoriquement du moins, prévisible.

VIII — Le déterminisme moderne est statistique

Le déterminisme conçu de manière absolue et rigoureuse (tout est prévisible, en droit tout au moins) semble, de nos jours, dépassé. En effet, les relations d'incertitude de Heisenberg sonnèrent le glas de l'affirmation de ce déterminisme total. Elles montrèrent qu'il est impossible, au niveau des particules atomiques, de faire une prévision rigoureuse de l'évolution d'un phénomène.
Aussi, le déterminisme moderne est-il statistique et probabilitaire. Le principe du déterminisme n'est pas répudié, mais à certains niveaux
d'expérience, nous pouvons seulement établir des lois probables, la constatation de simples régularités statistiques.
«Le principe du déterminisme doit-il... être rejeté? Il demeure valable, bien entendu, là où la physique l'avait reconnu, même si on doit maintenant l'entendre comme une simple régularité statistique.» (R. Blanché, La science actuelle et le rationalisme, PUF, 1973)
Bilan final

a - En définitive, la méthode expérimentale est conforme au schéma dégagé par Claude Bernard :
— constatation d'un phénomène,
— élaboration d'une hypothèse,
— expérimentation en vue d'établir une loi scientifique.

b - Les lois scientifiques apparaissent de nos jours, à certains niveaux d'expérience, comme probabilitaires.

SUJETS DE BACCALAURÉAT

— Ne doit-on tenir pour vraie une proposition que si elle est contrôlable par une expérience?
— A quoi reconnaît-on une théorie scientifique?
— Appréciez ce jugement de Claude Bernard : « on expérimente avec sa raison»
— Peut-on parler d'oeuvre scientifique comme on parle d'oeuvre d'art?
— L'expérience immédiate est-elle source de vérité?
— Peut-on penser contre l'expérience?
— Pourquoi observer sans théorie instruit-il si peu ?
— Pourquoi faut-il, pour être un bon observateur, être un bon théoricien ?
— Qu'est-ce qu'une méthode?

Il est banal d'opposer le théoricien à l'homme d'expérience, en reconnaissant une supériorité dans le domaine spéculatif au premier, et une supériorité dans le domaine pratique au second. Mais cette opposition radicale ne semble pas recouvrir une analyse précise des notions.

I. OPPOSITION

- A - La théorie. La théorie est très exactement une vue de l'esprit (le grec «theorein» signifie : contempler), c'est-à-dire, selon le sens commun, une conception à laquelle ne correspond aucune réalité (cf. le sens de l'adverbe «théoriquement»). En philosophie aussi, le mot théorie a souvent un sens péjoratif: on l'emploie alors pour désigner un ensemble d'hypothèses invérifiables que chacun peut accepter ou rejeter selon sa convenance. Mais quelquefois aussi la théorie représente un ensemble d'idées cohérentes liées à une pratique; chez Marx, par exemple, théorie et pratique sont inséparables. Dans les sciences enfin, les théories sont le résultat d'un effort de coordination et de systématisation destiné à rendre compte des faits et des lois concernant un domaine déterminé (la théorie atomique, la théorie chromosomique de l'hérédité).

- B - L'expérience. L'expérience scientifique se présente sous un double aspect: l'observation et l'expérimentation, cette dernière se ramenant ordinairement à une observation provoquée (ordinairement, parce qu'il y a aussi des «expériences pour voir» comme disait Claude Bernard, c'est-à-dire des expérimentations tâtonnantes). De toutes façons, expérience signifie toujours recours à la réalité. C'est bien ainsi que le philosophe entend l'expérience, quand il l'oppose à la raison : les données de l'expérience sont celles que nous fournissent nos sens ou notre conscience. Conformément à l'étymologie (du latin «experiri»: éprouver), l'expérience, c'est ce que j'éprouve au contact de la réalité, et le sens commun appelle homme d'expérience celui qui a beaucoup vécu c'est-à-dire a été en contact avec des réalités diverses.

- C - Supériorité de l'expérience sur la théorie. A la notion d'expérience se trouve communément liée la notion de certitude. Ce que je sais d'expérience, ce que je sais pour l'avoir éprouvé, a plus de valeur pour moi que toutes les théories. Il est impossible, par exemple, de prendre au sérieux ceux qui voudraient dire que le monde n'existe pas, parce que leur théorie est en contradiction avec l'expérience quotidienne de chacun. C'est toujours l'expérience, en définitive, qui est juge des idées. L'empirisme va même jusqu'à soutenir qu'il n'y a rien dans l'entendement qui n'ait été auparavant dans les sens, c'est-à-dire que l'expérience est la source de toutes nos idées. Les soi-disant principes de la raison seraient eux-mêmes le fruit de l'expérience, l'habitude étant, selon Hume, « le grand guide de la vie humaine ».

II. RAPPROCHEMENT

- A - La théorie donne un sens à l'expérience. Ce que l'habitude engendre, ordinairement, ce sont des préjugés c'est-à-dire précisément des opinions qui nous masquent l'expérience, ou plutôt qui nous font l'interpréter mal. L'expérience, en effet, n'a de sens que si elle est interprétée. Comme le disait Kant, «des intuitions sans concept sont aveugles» et cette proposition philosophique est confirmée par l'analyse psychologique qui nous montre que «les sensations sont précisément des impressions qui ne peuvent être senties qu'à la condition d'être comprises» (Pradines). En d'autres termes l'expérience doit être, comme on dit aujourd'hui, «théorisée». Aussi Auguste Comte avait-il raison de faire remarquer que «pour se livrer à l'observation, notre esprit a besoin d'une théorie quelconque». C'est encore plus vrai de l'expérimentation, qui est la mise à l'épreuve d'une idée.

- B - L'expérience donne un contenu à la théorie. Il est clair, toutefois, que les théories doivent s'ajuster à l'expérience et non se substituer à elle. Leur rôle est de nous faire voir le monde et si elles n'y parviennent pas, elles demeurent de pures «vues de l'esprit». En effet, «des concepts sans matière sont vides» (Kant) c'est-à-dire que toute connaissance doit se rapporter à une expérience possible. En ce sens, la pratique est bien la justification de la théorie, dans la mesure où notre action sur les choses n'est efficace que si nous avons une vue juste des choses. Mais il ne faut oublier qu'il y a des idées fausses qui réussissent et que le succès dans l'action ne fait pas preuve. Ce qui fait la validité ou la valeur d'une théorie, c'est l'accord des esprits qu'elle est susceptible de réaliser, plus encore que les résultats qu'elle engendre.

- C - Valeur des théories. Toute théorie est une hypothèse destinée à rendre compte de l'expérience et c'est pourquoi on peut dire avec Jaspers que « tout fait est déjà théorie» et avec Bachelard que «les théories de chaque génération deviennent les faits de la génération suivante» (on dit, par exemple, que c'est un fait que la terre tourne). Mais en un sens plus restreint on entend par théories scientifiques les hypothèses les plus générales auxquelles une science aboutit et qui prétendent nous donner, sinon une représentation exacte, du moins une image commode de la réalité. C'est le cas, par exemple, de la théorie atomique. Ainsi entendues, les théories sont évidemment «provisoires et caduques», comme le remarquait Poincaré, puisqu'elles doivent toujours être dépassées pour s'ajuster mieux à l'expérience. En effet, « aucune idée n'égale la nature des choses » (Alain). ce qui signifie qu'aucune théorie n'épuisera jamais l'expérience.

CONCLUSION «Il faut être bien savant pour saisir un fait» disait Alain, voulant rappeler que les plus hautes théories ne sont pas inutiles parfois pour saisir l'expérience la plus commune (par exemple, le mouvement de la Terre). Mais les théories ne sont jamais que des «instruments pour voir», ce qui signifie qu'il ne faut pas perdre de vue le réel et qu'aucune théorie n'est jamais suffisante.

SUJETS SUR LA THÉORIE ET L'EXPÉRIENCE


Place de l'expérience dans la connaissance

- Quel rôle joue l’expérience dans la connaissance des hommes ?

- Quels enseignements peut-on recevoir de l’expérience ?

- Avoir de l’expérience et faire une expérience ?

Rapport de l'expérience et de la théorie

- Ne doit-on tenir pour vraie une proposition que si elle est contrôlable par une expérience ?

- Peut-on avoir raison contre les faits ?

- Les faits parlent-ils d’eux-mêmes ?

- Comment juger de la validité d’une théorie ?

- A quoi reconnaît-on qu’une théorie est scientifique ?

- Pour être un bon observateur, faut-il être un bon théoricien ?

- Partagez-vous l’opinion d’Alain selon laquelle « à mesure qu’un instrument est plus puissant, il faut penser davantage pour en tirer quelque chose. Le microscope étourdit l’ignorant, il ne l’instruit point» ?

Valeur et limites de la science

- Y a-t-il des limites à la connaissance scientifique du réel ?

- Que signifie l’idée de progrès dans les sciences ?

- Est-il vrai de dire de la science qu’elle est par nature inachevable ?

- La succession des théories scientifiques permet-elle de concevoir la science comme une marche continue vers le vrai ?

- Quelle est la nature et la valeur de la croyance en la science ?

L'objectivité scientifique

- En quoi consiste l’objectivité scientifique ?

- L’objectivité de la science est-elle moralement neutre ?

ÇA PEUT TOUJOURS SERVIR

En littérature: le mythe de Faust (Goethe) et toutes ses variantes ; la littérature fantastique, Frankenstein (M. Shelley) ; G. Flaubert, Bouvard et Pécuchet.

Peinture: penser aux rapports entre les écrits théoriques et les pratiques picturales de peintres comme K. Malévitch, W. Kandinsky, P. Klee.

Cinéma: Le Cabinet du docteur Caligari de R. Wiene, 1919; Le Golem 1914; I comme Icare, H. Verneuil; Mon oncle d’Amérique, A. Resnais; L’expérience interdite ; Ciné-œil, L’Homme à la caméra, D. Vertov.

Indications de lecture

Platon, République, livre VII.

Aristote, Seconds Analytiques.

  1. Bacon. Novum Organum, 1620.
  1. Hume. Enquête sur l'entendement humain.
  2. Kant. Critique de la Raison pure, 1781.

Cl. Bernard. Introduction à l'étude de la médecine expérimentale. 1865.

  1. Cassirer, La Philosophie des formes symboliques (Minuit).

    K. Popper, La Logique de la découverte scientifique, 1934.

    T. S. Kuhn, La Structure des révolutions scientifiques, Flammarion, 1983.
     

  2. Chalmers. Qu'est-ce que la science?, Découverte, 1987

M. de Pracontal, L'Imposture scientifique en dix leçons, Découverte, 1986.