Part 14

Chaque ordre de phénomènes possède un réactif permettant sa constatation 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.