Sciences exactes

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Les sciences exactes sont les méthodes basées sur une observation approfondie dans un cadre thématique restreint ou préalablement défini, une approche simple et progressive de la modélisation schématique ou descriptive, et surtout l'emploi commun d'une logique réductive et radicale pour conserver données et lois nécessaires et suffisantes.

L'astronomie qui figure la plus ancienne science d'observation, les mathématiques qui ont ouvert des espaces d'abstraction à partir de la géométrie et de l'arithmétique peuvent être par certains biais placés en antériorité de l'âge des sciences, qui s'ouvre véritablement avec la première des sciences expérimentales, la physique. Mais l'usage des multiplicateurs sensoriels accroît le champ des découvertes, propices au développement commun. Les premiers rassemblements des préoccupations expérimentales et de mesure ont appelé l'admission de la vieille chimie au statut de science naissante, malgré sa quantification des bilans défaillante. Une science narrative des temps du passé, l'histoire, s'est constitué à partir des héritages oraux consignés et de toutes sortes d'archives.

D'une part conséquente de cette histoire ancienne et étendue, aujourd'hui oubliée, ont émergé vers 1780 la géologie, après 1800 la biologie et la linguistique, et plus tard avant 1900 la psychologie, l'anthropologie et la sociologie. Pour ces dernières venues, la méthode expérimentale a souvent moins d'attrait que les méthodes d'observation et de description naturalistes ou parfois les méthodes d'enquête.

Liberté réelle et futilité apparente de la science

Par l'emploi de schéma modeste ou de modèle provisoire, cohérent et fidèle, la science reste hostile à tous les grands systèmes théoriques ou classificatoires, à vocation hégémonique ou de hiérarchisation, tentant d'englober la totalité des choses et des connaissances. Elle permet d'assumer une grande liberté d'expression à la recherche assidue. Mais les connaissances scientifiques sont d'emblée publiques ou du moins à l'origine partagées par une communauté qui peut contester la validité des assertions et proposer d'autres solutions mieux adaptées. Tôt ou tard, les scientifiques partageant ou assénant leur enthousiasme pour les découvertes et avancées des connaissances ont dû affronter ou à défaut éviter avec prudence les jugements des théologiens, les expertises des philosophes, les détournements des littérateurs critiques, les avis politiques d'hommes de pouvoir ou de décision. Les époques où les acquis fragiles de la recherche sont confrontés à l'imposition d'une taxinomie novice ou experte sont souvent des périodes de profonde régression scientifique ou de mise au pas de la recherche. La science d'un temps, victime de son succès et de ses avancées, est assimilée, parfois oubliée, dans un cadre commode à la pensée commune ou utilitaire du moment, stérilisante pour la libre recherche à poursuivre.^{[non neutre]}

La croissance exceptionnelle des sciences produit des fragmentations et des séparations entre disciplines. Une crise unitaire survient : la science d'avant, telle une entité micromorcellée, mais encore cohérente et cohésive, semble s'être disloquée. Le remède que s'empresse d'apporter des acteurs extérieurs, issu des courants spirituelles et philosophiques, des pouvoirs politiques ou économiques, des domaines technologiques ou financiers est pire que le mal. S'impose peu à peu une théorie généraliste ou une systémique classificatoire impérative alors que la science stagnante de manière inaperçue se voit encenser ou dénigrer par les grands esprits du moment. La reprise de la course scientifique par une filiation plus rigoureuse avec la recherche ancienne s'opère par une rupture violente avec toutes ses hégémonies extérieures arbitrairement hiérarchisantes tel le positivisme ou rassurantes comme le pragmatisme.

Il va de soi que l'exactitude qualifiant une recherche scientifique n'a pas de valeur globale ou de portée pérenne. Un schéma peut être abandonné, une donnée considérée comme fiable perdre toute consistance... Mais le rapport de la connaissance scientifique au savoir-faire pratique, au monde concret des arts et techniques témoigne de cette véracité. Les résultats scientifiques peuvent aussi sembler vains et inutiles, mais ils sont porteurs de promesses et d'utilités potentielles à long terme. Joseph Henry pris dans une polémique relative aux fonds attribuées à l'étude astronomique du Smithsonian Institut qu'il dirigeait, répond à son détracteur qui misait sur une recherche de plantes agronomique rentable à court terme et nourricière : Benjamin Franklin étudiant l'électricité jouait dangereusement avec son cerf-volant et son paratonnerre, puis la maîtrise de l'électricité a produit des piles et autres gadgets de laboratoire, enfin personne ne remet en cause les longues recherches sur l'électricité et l'usage profitable du télégraphe Morse pour communiquer rapidement sur de vastes espaces. Qui sait, ajoutait-il, si le savoir sur la Lune ne servira pas les Hommes ?

Analogie du pont scientifique contre la tour de Babel terreuse des savoirs

Comment expliquer à un enfant que la science n'est pas une accumulation de savoirs disparâtres, éventuellement ordonnée ou même utile ? Tout se passe comme si les savoirs et connaissances nécessitent un support immédiat terre à terre. Les amasser sous des formes variées revient à construire la Tour de Babel. Cette tour massive ou montagne creuse décrite dans la Bible est voué par la loi de gravité naturelle à l'effondrement. L'évolution est plus catastrophique si l'audace des constructeurs dépasse les résistances des matériaux disponibles. L'idéalisation ou la modélisation parfaite devient un appoint nécessaire pour gagner par défaut les cieux ou monde céruléen, et affirmer une élévation continuelle et une mise à distance. Le monde lunaire d'Aristote appartient à une autre catégorie que l'œkoumène terrestre. Les éléments terrestres de Platon se confondent en formes géométriques parfaites.

Les sciences exactes procèdent par des points d'appuis testés et soigneusement choisis : les principes conservateurs et données invariantes de symétrie, de représentations... forment des piles élancées qui soutiennent un léger parapet. Le pont élaboré permet le déplacement rapide, donc hors d'un risque d'enfoncement dans la boue fertile ou nauséeuse des premiers savoirs concrets. Si cette démarche balaye les distinctions a priori, on conçoit qu'il ne faut pas s'aventurer au-delà des supports tangibles du pont. On conçoit aussi qu'un apprentissage nécessite de faire patauger dans la boue des faits et de redécouvrir les points de fixation et d'ancrage qui permettent, de manière insoupçonnée aux profanes, l'agréable liberté de mouvement sur la partie haute et aérienne de l'ouvrage, fruit indéniable d'une longue et patiente construction collective. L'abstraction facilite la vitesse de raisonnement, mais il faut souvent rester au plus près des principes pour ne pas s'égarer et adopter des entités de calcul secondaires ou des approximations pratiques des modèles pour des données fiables et inamovibles. Par bien des aspects, maints endroits du pont paraissent branlants aux chercheurs-grimpeurs aventureux.

Les fausses sciences quant à elles ressuscitent l'imaginaire sectaire ancien avec des piles et des parapets virtuels dupliqués à dessein pour imposer une loi leitmotiv ou un principe d'autorité incontestable. Comme elles ne créent rien à part des états d'âme, elles empruntent et parasitent constamment les sciences vivantes ou en proie aux difficulté de croissance, de division ou de gestation.

Une contestation de la science

L'expression science exacte regroupe dans un même ensemble les sciences de la nature (chimie, physique, sciences de la vie...) et les sciences formelles (mathématiques, informatique théorique, physique théorique...). Outre cette définition par extension, généralement jugée conventionnelle et discutable, il existe également une définition par compréhension par laquelle l'expression science exacte s'appliquerait aux sciences pour lesquelles la notion de vérité, d'exactitude, ne pose apparemment pas trop de problèmes, car d'une part les notions de base sont bien définies et universelles (partagées par tous les chercheurs du domaine), et d'autre part parce que les "énoncés/affirmations/théorèmes/principes" de base sont aisément "vérifiables" (via des expériences reproductibles à l'identique ou via une preuve mathématique, etc.).

Selon cette définition, toutes les sciences précitées ont leurs pendants en sciences appliquées ce qui les fait alors quitter le domaine des sciences exactes. À l'inverse, de nombreuses sciences "humaines" (sociologie, économie, linguistique, musicologie, ...) comportent elles aussi des branches qui reposent sur des approches utilisant éventuellement des méthodes comparables à celles des sciences exactes.

Limites de l'expression "sciences exactes"

L'expression "sciences exactes", tout comme l'expression "sciences dures" qui lui est parfois accolée, est problématique dans l'opposition implicite et non questionnée qu'elle établit : à quelles sciences devraient-elles s'opposer ? À des sciences "inexactes" ? À des sciences "molles" ? Quelles seraient ces sciences ? Les sciences humaines et sociales ?

La notion de "preuve" est souvent une gageure dans les sciences humaines ou sociales. C'est pourquoi la notion de "vérité scientifique" devient dans ces domaines synonyme "d'exactitude", ce qui explique que l'expression "sciences exactes" peut être employée à titre descriptif comme le reflet d'un "fait objectif" sans avoir aucun aspect dépréciatif pour les sciences non rangées sous cette catégorie. La notion d'exactitude doit d'ailleurs être soigneusement distinguée de celle de vérité; en effet toute science repose sur un certain nombre de postulats, par définition non démontrés.

L'aspect implicitement péjoratif de cette expression de "sciences molles" n'a pas empêché son usage extrêmement courant en épistémologie ou en sociologie des sciences, et l'expression est aussi fréquemment employée dans les cadres institutionnels et académiques, par des scientifiques de tous domaines^[1].

Un débat épistémologique

Les épistémologues français René Thom et Jules Vuillemin analysèrent, d'un point de vue critique, la notion de science exacte qui, d'après eux, s'applique strictement et seulement aux mathématiques pures et à la physique théorique. En effet, chacun peut refaire les calculs d'un physicien théoricien et vérifier s'il a fait une erreur ou pas, en revanche, vérifier si le modèle qu'il a utilisé pour décrire l'univers est bien le "bon modèle" (ce qui serait plus du ressort de la physique expérimentale) est une chose qui peut s'avérer souvent impossible : soit son modèle n'est pas le bon (ce qui peut être le cas même si ses calculs sont justes!), et dans ce cas on trouvera vraisemblablement un jour une expérience/observation dont le résultat sera incompatible avec son modèle ; soit son modèle est le bon, et on ne trouvera jamais d'incompatibilité entre le monde réel et son modèle. Là où cette alternative a priori évidente devient paradoxale, c'est que, même s'il s'écoule trois siècles sans que personne n'ait rien à redire sur un modèle, on ne pourra jamais être certain que c'est le "bon modèle" : rien ne nous dit qu'un an plus tard, des chercheurs ne vont pas mettre à jour un phénomène incompatible avec ce modèle apprécié de tous pendant 3 siècles ! Un tel bouleversement a d'ailleurs des précédents historiques (théorie d'Isaac Newton, puis celle d'Einstein, puis celle du modèle standard, puis...).

En adéquation avec la vision de ces "épistémologues", on ne peut donc pas dire : c'est le "modèle final", mais tout au plus, c'est "le meilleur modèle sur le marché, c'est-à-dire le modèle qui colle le mieux aux expériences". Toutefois, au fil des décennies, les scientifiques développent des connaissances qui leur permettent d'avoir des a priori justifiant leur croyance au fait que tel modèle soit "le bon", le degré de confiance que la communauté scientifique mettra en ces croyances autorisera alors à parler de "sciences exactes" pour des disciplines qui pourraient néanmoins contenir au final des parts d'inexactitude (un exemple historique est la théorie de Joseph Fourier de la chaleur). C'est ainsi que les sciences de la nature sont considérées comme exactes.

Quant à l'informatique, il s'agit d'un cas un peu à part dans l'histoire des sciences car c'est le seul exemple de science qui, dans sa majeure partie, s'attache à étudier un "monde réel" qui correspond directement au modèle "théorique" : l'ordinateur. L'homme, pour avoir construit l'objet, en connaît donc a priori le fonctionnement et n'a pas ainsi à faire du reverse engineering, en se posant la question typique des autres sciences de la nature : mon modèle est-il le bon ? Cette question a, en effet, été résolue en informatique par Turing, et il est en général aisé d'amender le modèle théorique de la machine de Turing (qui a une capacité de stockage infinie) en un modèle correspondant plus pragmatiquement aux limitations de tel ou tel microprocesseur dans le monde réel.

Ce n'est en général que dans l'utilisation de l'informatique pour résoudre des problèmes extérieurs que la question de la modélisation refera surface (par exemple : étude du trafic internet, ou applications à d'autres sciences). Bien évidemment, des comportements complexes pouvant naître à partir de modèles simples, on peut être amené à créer de nouveaux modèles "restreignant le premier", afin de simplifier l'analyse de tel ou tel comportement, et de comparer ces modèles simplifiés entre eux (par exemple pour l'étude des réseaux).

Cependant le mot informatique, dans l'usage courant, désigne avant tout la technique informatique. Dans ce domaine, la frontière entre science et technique est difficile à tracer. La technique informatique elle-même, comme beaucoup d'autres techniques, s'appuie sur des bases scientifiques multiples et hétérogènes et non pas sur une science informatique unique.

Comme il n'y a pas encore de consensus universel sur les domaines que la science informatique englobe ou non (rédaction de logiciels ? électronique ? intelligence artificielle ? interaction homme-machine ? ergonomie ? ), certains pourront alors refuser d'inscrire l'informatique au rang des "sciences exactes", en se contentant d'y mettre "l'informatique théorique"^[2].

Sciences dures  • Sciences positives  •

Bibliographie

Dictionnaire de présentation ou livre d'initiation

• Encyclopédie des sciences, La Pochothèque, Librairie général, 1998, dictionnaire à 15000 entrées. Adaptation par Dominique Lecourt de l’ouvrage encyclopédique italien, édition 1988 revue en 1991. ISBN 2 253 13020 6
• Jérôme Robert (coordination), Jean-Louis Basdevant, Xavier Bataille, Philippe Fleury, Patrick Kohl, Dictionnaire de Physique et de Chimie, Nathan, Paris, 2004, 522 pages. Préface de Guy Ourisson. ISBN 2 09 184542 6
• Michel Breuil, Dictionnaire des Sciences de la Vie et de la Terre, éditions Nathan, Paris, 1997, 480 pages. Préface de Régis Demounem. ISBN 2 09 181176 9
• Lionel Salem (dir.), Le dictionnaire des sciences : acoustique, astrophysique, biochimie, biologie, botanique, chimie, électronique, génétique, géologie, géophysique, immunologie, informatique, logique, mathématiques, mécanique, mécanique quantique, météorologie, neuropsychologie, optique, paléontologie, pharmacologie, physique, physique nucléaire, zoologie, Hachette, Paris, 1990, 482 pages. ISBN 2 01 014267 5

Quelques applications

• Jeremy Burgess, Michael Marten, Rosemary Taylor, Microscopie : explorer l’invisible, dans les profondeurs de la matière et de la vie, Larousse, Paris, 1991, 208 pages. Traduction par Marie-Brigitte Foster de la seconde édition Under the microscope, 1990. Microscosmos, 1st edition, 1987. ISBN 2 03 519241 2
• Comment c’est fait, machines, instruments, appareils, monuments, encyclopédie visuelle, Librairie Larousse, Paris, 1990, 160 pages. ISBN 2 03 652131 2
• Pierre Dubois, Edmond Fontaine, Gilbert Villoutreix, Technologie, PUF fondamental, Presses universitaire de France, Paris, 1991, 392 pages. Préface de Bernard Lathière. ISBN 2 13 039278 4
• Musée national américain de l’Air et de l’Espace, Andrew K. Johnston, La Terre vue de l’espace, un magnifique voyage au dessus de la planète bleue, Via Medias, 2006, 272 pages. Adaptation en français de l’ouvrage de la Smithsonian Institution Earth from Space, Firefly books Ltd, Richmond Hill, Ontario, 2004.

Aspects sociaux ou historiques

• Philippe Denys, Ces sciences qui nous gouvernent, Calmann-Levy, 1997, 280 pages. ISBN 2 7021 2667 7
• François Dagognet, Pasteur sans la légende, Collection Les empêcheurs de penser en rond, édité par Synthélabo, 1994, 404 pages. ISBN 2 908602 47 4
• Eric Sartori, Histoire des grands scientifiques français, d’Ambroise Paré à Pierre et Marie Curie, Plon, 1999, 428 pages. ISBN 2 259 19071 5

Articles connexes

Astronomie • Chimie • Cosmologie • Cryptologie • Géométrie • Logique • Mathématiques • Physique • Biologie • Psychologie • Géologie • Histoire • ...

Notes et références

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