Théorie et expérience : avant et après Galilée.

L’activité scientifique moderne, dont on peut dater, pas tout à fait arbitrairement, la naissance à l’œuvre de Galilée, suppose une rupture profonde entre la représentation sensible du réel et la théorie physique. Elle s’inscrit comme un élément d’une transformation culturelle, sociale, politique et religieuse de tout l’Occident chrétien qui, de proche en proche atteindra le monde entier. Cette rupture qui concerne principalement la théorie de la connaissance s’insère cependant dans un bouleversement général des représentations du monde, dans le passage « du monde clos à l’univers infini », pour reprendre le titre du célèbre livre de Koyré.[1]

Révolution copernicienne ou révolution galiléenne ?

La naissance de la science moderne est habituellement repérée dans le passage du système géocentrique d’Aristote et Ptolémée au système héliocentrique dont Nicolas Copernic (1473-1543) fut le premier défenseur. L’héliocentrisme s’impose d’abord comme un moyen de résoudre les difficultés croissantes pour mettre en accord le système de Ptolémée et les observations.

Le modèle initial d’Aristote faisait se mouvoir les astres (les planètes du système solaire étaient considérées comme des étoiles) sur des orbites circulaires dont la Terre formerait le centre. Mais les observations de plus en plus fines finirent obliger les astronomes anciens à imaginer des trajectoires de plus en plus étranges. Ptolémée imagina ainsi que les astres se déplaçaient sur des orbites circulaires dont le centre lui-même se déplace sur un cercle. Une trajectoire suit donc un épicycloïde. Il fallu ensuite prendre en compte d’autres complications, notamment celles liées à la précession – l’axe de rotation de la Terre ne garde pas une direction constante mais oscille dans un cône.

Or l’astronomie n’a pas seulement pour objet de donner une interprétation des phénomènes. Elle doit permettre des calculs, notamment pour l’établissement des calendriers. Aux complications du système ptolémaïque, Copernic offre une solution qui simplifie les calculs. Du reste, l’innovation de Copernic est souvent présentée uniquement de cette façon : un moyen pratique de calculer (faisons comme si le soleil était au centre du système), ce qui permet de rendre le nouveau système acceptable aux yeux des autorités religieuses. Mais évidemment, la portée de ses découvertes dépasse de loin de ce point de vue strictement pragmatique. L’Almageste (l’œuvre principale de Ptolémée) n’était pas seulement un traité d’astronomie, mais plus généralement une cosmologie dépendant de la physique d’Aristote. Ainsi, Copernic ébranle profondément tout l’édifice de la conception ancienne du monde. Et frappe indirectement la religion.

Cependant, on ne doit pas surestimer la rupture copernicienne. D’une part, l’héliocentrisme a été défendu dans l’Antiquité par des astronomes comme Aristarque de Samos. D’autre part, c’est seulement avec Galilée et Kepler que l’astronomie nouvelle sera fermement établie. Et surtout, en reliant l’astronomie à la physique et en défendant une conception nouvelle de la science, c’est Galilée qui marque le véritable acte de naissance de la science moderne.

Cette révolution scientifique se heurte non seulement aux enseignements de la foi mais encore à ceux de l’expérience immédiate : comment admettre que la terre se meut ? Si la terre se meut, comment se fait-il que nous ne ressentions pas un vent terrible ? Comment se fait-il qu’une pierre lâchée du sommet d’un poteau ne retombe pas « derrière » le poteau relativement au mouvement supposé de la terre ? Galilée, en défendant le système copernicien, est amené à répondre à toute une série de questions de physique qui dépassent de très loin le domaine de l’astronomie.

Les mathématiques et le monde sensible

La physique péripatéticienne part, selon l’expression d’Aristote, de ce qui est le plus immédiatement connaissable pour nous, c’est-à-dire la réalité sensible, pour remonter aux qualités des corps qui en rendent compte. Il faut « sauver les apparences ». La représentation scientifique du monde, telle que la conçoivent les disciples d’Aristote est inséparable de nos certitudes immédiates. Du reste Aristote n’affirme-t-il pas que nos sens, s’ils ne sont pas viciés, nous donnent une représentation du réel tel qu’il est. Mais c’est aussi pour cette raison que cette physique use tant des analogies et des métaphores : le mouvement « violent » des « graves » renvoie directement à l’impression ressentie dans le bras par qui soulève un corps pesant. Que la nature ait « horreur du vide », c’est évident, il suffit de voir l’eau se précipiter dans le siphon… La terre est immobile, cela va de soi. Si elle se mouvait, on le sentirait et la surface de la planète serait balayée par un vent violent analogue à celui que nous ressentons quand nous sommes sur un véhicule en mouvement assez rapide. Autrement dit, la représentation du monde physique est en quelque sorte inscrite dans notre corps. Ce que nous sentons (le chaud, le froid, l’humide, le sec) renvoie directement à des réalités fondamentales, aux objets simples et premiers de la connaissance, à ce qui est connaissable en soi.

Copernic en plaçant le soleil au centre et donc en affirmant le mouvement de la terre rompt ce lien entre connaissable sensible immédiate et connaissance scientifique. Mais il va plus loin. En liant les durées des révolutions des planètes à la distance qui les sépare du soleil, il fait de la relation mathématique non plus quelque chose d’extérieur à la science, mais la condition nécessaire de la compréhension des lois de la nature.

Certes, déjà les pythagoriciens et les platoniciens déjà affirmaient que le monde était compréhensible comme nombre : le Timée de Platon développe une fantastique construction du monde comme combinaison mathématique. Mais cela restait une affirmation métaphysique à laquelle seuls quelques astronomes et quelques ingénieurs comme Archimède donnèrent corps. Avec Galilée, il ne s’agit plus d’imaginer des causes invisibles des phénomènes visibles mais de décrire mathématiquement ces mêmes phénomènes : ramener à une unité la diversité du sensible. La physique ancienne cherchait à expliquer l’expérience ordinaire (sauver les apparences). Avec Galilée il s’agit de construire l’expérience, pour vérifier des hypothèses théoriques. Ce ne sont plus les sens mais l’artefact, c’est-à-dire l’outil conçu et construit par l’ingénieur qui permet l’expérience (lunette, plan incliné). Galilée veut prouver en faisant voir ce qu’on ne peut pas voir sans instrument (télescope).

On présente souvent la science moderne comme le triomphe de la science expérimentale sur les préjugés métaphysiques ou religieux, le triomphe des faits sur les idées a priori. C’est à la fois vrai et faux. Vrai en ce sens que l’expérimentation va prendre la place centrale dans la recherche scientifique. Mais faux parce que 1° la physique aristotélicienne est, elle aussi, empirique et s’appuie sur l’expérience commune dont elle cherche à rendre compte à sa manière ; et 2° parce que l’expérimentation ne peut prendre sa valeur qu’insérée dans le système des idées nouvelles. Ce qui est décisif, c’est le sens nouveau du terme expérience, séparant radicalement la connaissance commune et la connaissance scientifique. Galilée a jeté les fondations d’un édifice que couronnera un siècle plus tard la physique de Newton.

L’infini

Le monde de la physique d’Aristote est un monde clos. Conçu comme un emboîtement de sphères, il est nécessairement fini. Du reste, s’il était infini, il ne pourrait être ordonné, il serait pur chaos et donc impossible à comprendre selon l’ordre de la raison. Pour Aristote, l’infini est une nécessité mathématique qui ne correspond pas à une réalité physique. Il n’y a d’infini que potentiel et non en acte.

La science moderne, au contraire, part de l’idée d’un univers infini. Non sans difficultés d’ailleurs. Même Copernic s’en tient encore à la conception d’un univers clos. Si Nicolas de Cues souligne l’impossibilité d’assigner des limites au monde, l’idée de l’infinité des mondes est affirmée et débattue par Giordano Bruno (De l’infinito universo e mondi, 1584). Dans le dialogue du Dîner de Cendres, il proclame que « le monde est infini et que, par conséquent, il n’y a pas en lui de corps auquel il appartiendrait simpliciter d’être dans le centre ou à la périphérie. » Pourtant, Johannes Kepler, qui formule le premier les grandes lois de l’astronomie moderne, maintiendra, pour diverses raisons, notamment religieuses, la thèse de la finitude du monde.

Galilée, quand il s’en tient à la discussion théorique sur l’infini, semble rester encore longtemps prisonnier de la conception aristotélicienne qui veut que l’infini ne soit qu’en puissance et jamais en acte. Reprenant l’un des paradoxes classiques qui montre qu’il y a autant de nombres pairs que de nombres entiers, bien que les nombres pairs ne soient qu’une partie des entiers naturels, Galilée semble enclin à penser que la question de la finitude ou de l’infinitude est insoluble. Pendant que son astronomie et sa physique – notamment sa conception du mouvement – rejoint les idées de Bruno, Galilée maintiendra à ce sujet des affirmations contradictoires. Le maintien du mouvement circulaire comme « mouvement naturel » – alors que le principe physique moderne affirme qu’un corps abandonné à lui-même suit un mouvement rectiligne uniforme – témoigne du poids que la conception ancienne du monde sphérique continue d’exercer sur cet esprit audacieux.

Les conséquences métaphysiques de cette question sont multiples et vont fournir la matière des réflexions de Descartes, Spinoza et Leibniz. Citons-en une. Si le monde physique (la nature) est infini, comme il semble qu’il ne peut pas y avoir deux êtres infinis en même temps, il faudra admettre que Dieu et la nature sont une seule et même chose ou encore que la Créateur n’est pas transcendant à sa création. C’est l’axe des démonstrations de Spinoza dans la première partie de l’Éthique. Alors que l’infini grec est l’indéterminé et le chaos, qu’il est conçu d’une manière purement négative, pour Spinoza l’infini est au contraire le simple, l’évidence dont il faut partir pour réformer l’entendement, le fini apparaissant alors comme la limitation de l’infini, sa négation, ce que Hegel reprendra en affirmant que l’apport majeur de l’auteur de l’Éthique fut précisément d’avoir affirmé que “ toute détermination est négation. De son côté Leibniz affirme : “ Je suis tellement pour l’infini actuel, qu’au lieu d’admettre que la nature l’abhorre, comme l’ont dit vulgairement , je tiens qu’elle l’affecte partout, pour mieux marquer la perfection de son Auteur. »

On voit ici clairement que la nouvelle représentation du monde physique est aussi une révolution des rapports entre les hommes et Dieu. Si le monde clos laisse la place à l’univers infini, il n’y a donc pas de sens à parler de « centre » du monde. Ni la terre ni le soleil ne sont des centres. Le soleil est peut-être le centre de « notre » monde, en un sens métaphorique, mais il n’est qu’un repère parmi l’infinité des repères possibles. La physique galiléenne repose sur l’idée de repère et de relativité. Le mouvement n’existe pas dans l’absolu. Il n’est que relatif à un repère. Aucun repère n’est privilégié. (principe d’égalité démocratique). L’univers est décentré et sans hiérarchie. Le renversement de la conception ptolémaïque n’est donc pas seulement un renversement de description (comme chez Copernic) mais un renversement ontologique avec une énorme portée philosophique.

La nature des choses

Le cosmos ancien est clairement divisé en deux parties : le monde sublunaire (la terre) qui est le monde de la génération et de la corruption et le monde des sphères célestes qui est le monde des astres parfaits et incorruptibles. L’univers galiléen est au contraire un univers isotrope. Les astres sont faits de la même matière que notre terre. L’observation, par Galilée, des taches solaires ou des satellites de Jupiter montre que, dans les cieux, il en est de même que sur la terre ! Le mouvement des astres et le mouvement des corps « graves » sur la terre sont régis par les mêmes lois.

La nature pour la physique ancienne est un ordre finalisé. Il y a une fin qui en est la Raison (Aristote le répète : la fin est Raison). C’est d’ailleurs pourquoi cet ordre de la nature est Beau : nous percevons la Beauté de la nature quand nous comprenons son architecture interne et sa finalité. Le cosmos des Grecs est d’abord le bon ordre, la construction … et dans cet ordre harmonieux réside la Beauté. Avec la physique nouvelle, on abandonne l’idée d’une finalité des phénomènes naturels – même si on admet que Dieu n’a pas créé l’univers par hasard et au hasard, l’explication scientifique doit renoncer aux « causes finales », refuge de l’ignorance et de la superstition. On n’a plus à chercher le sens des choses naturelles mais seulement à expliquer les lois régulières qui lient les phénomènes. La nature n’a plus rien à nous annoncer. Les cataclysmes ou les comètes ne sont plus des signes annonciateurs de notre destin. En publiant en 1682 ses Pensées diverses sur la comète, Pierre Bayle tire les conséquences de cette nouvelle conception du monde dans une vigoureuse polémique contre les superstitions populaires ou savantes.

Dans la préface à la seconde édition de la Critique de la Raison Pure, Kant voit dans la révolution galiléenne le modèle de toutes les révolutions scientifiques à venir. Mais c’est bien autre chose qu’une révolution scientifique. Le « décentrement » du monde est une transformation radicale de la situation métaphysique de l’être humain. Freud y voit la première grande blessure narcissique, la « vexation cosmologique » qui atteint l’homme qui croyait habiter le centre de l’univers. Mais on peut tout aussi bien remarquer que l’homme contemple désormais l’univers d’un point de vue extérieur, qu’il peut donc se sentir « comme seigneur et maître » de la nature – pour reprendre l’expression de Descartes. C’est ainsi que la science et la technique se noueront, déterminant le destin nouveau de l’humanité.

Les révolutions scientifiques du xx^e siècle – théorie de la relativité générale, physique quantique, biologie moléculaire – inaugurent-elles une nouvelle étape de la pensée humaine, bouleversant nos représentations du monde ou, au contraire, s’inscrivent-elles comme un développement et un approfondissement du grand tournant galiléen ? Cette question n’a pas de réponse simple. Sur le plan de la méthode et de la conception générale de ce qu’est une théorie scientifique, nous restons dans le cadre ouvert par Galilée et Newton ; la théorie d’Einstein après tout ne « réfute » pas la physique de Newton mais la considère simplement comme une bonne approximation aux vitesses assez éloignées de la vitesse de la lumière de lois plus générales. Mais les complications croissantes qui affectent nos théories courantes en matière de cosmologie pourraient laisser penser que le progrès scientifique – et pas seulement technologique – ne pourra se poursuivre que moyennant une remise en cause de nos représentations du monde.

Ecrit par dcollin le Mercredi 25 Mai 2005, 15:35 dans "Enseigner la philosophie" Lu 15952 fois.

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