• Dany vous explique... le modèle scientifique

    Aujourd'hui c'est au tour de Dany (@mazerdan) de prendre la parole sur ce blog. Et je suis plus que ravie de l'accueillir ici. Parce que Dany c'est mon cousin chéri. Voilà, vous saurez tout. Il est aussi scientifique que je suis littéraire et il a autant d'intérêt pour la littérature que j'en ai pour la biologie/médecine et les modèles scientifiques qui permettent d'expliquer la réalité. (Cette dernière partie de phrase n'est pas ironique.) Du coup l'harmonie est parfaite.

    Lorsque nous nous retrouvons (trop peu souvent) ou que nous nous téléphonons, Dany ne manque jamais de m'expliquer avec clarté et force métaphores des "trucs scientifiques". Je lui ai donc demandé s'il accepterait de partager ici ses lumières.

    J'espère que vous lui réserverez un accueil chaleureux. Pour qu'il revienne nous expliquer des "trucs scientifiques". Et n'hésitez pas à poser vos questions en commentaires.

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    La science comme art du détour

    La maitresse des lieux m'a demandé de lui écrire un petit article d'épistémologie après nos maintes discussions sur le sujet. C'est avec grand plaisir que je me suis enfin exécuté ! J'ai essayé d'agrémenter mon article de petits schémas aidant à la compréhension.

    Beware ! Je tiens à préciser que je n'ai pas de formation en philosophie des sciences. J'aime juste la masturbation intellectuelle. Que mes amis physiciens m'excusent pour les horreurs qu'ils sont sur le point de lire (et commentent pour corriger s'ils sentent que c'est nécessaire). Aucun chat n'a été maltraité durant la rédaction de cet article qui est susceptible de contenir une proportion non négligeable de second degré.

    « La lumière c’est la lumière ! »

    Maths sup/Maths spé est un parcours qui marque. Mon premier choc fut la rencontre ce celui qui allait être mon prof de chimie pendant un an. Du genre à envoyer régulièrement au tableau de pauvres taupins sans défense. En cas de convocation au tableau lors d'un cours, ne pas connaître le contenu du cours précédent, c'était sortir de la salle dans un nuage de poussière de craie. Vous preniez la porte une fois. Ensuite vous connaissiez votre tableau périodique sur le bout des doigts. D'un point de vue résultat, le prof était donc plutôt doué !

    Une de ses cavalcades restera gravée à jamais dans ma mémoire. Alors qu'un de mes camarades, portant sa croix avec peine sur le dos, allait tout droit vers la crucifixion, le prof lui posa une ultime question. L'offre de rachat était énoncée de la façon suivante:

    "C'est quoi la lumière jeune homme ?".

    Je ne sais plus sur quel sujet portait l'interrogation. Une transition électronique certainement. Le pauvre hère balbutia quelque chose comme:

    "Des grains de... de... lumière des...photons".

    Vous apprécierez la tautologie !

    Dany vous explique... le modèle scientifique

    Après avoir renvoyé notre tautologue à sa place, notre prof a commencé la tirade que je peine grandement à vous introduire:

    "Quelqu'un sait répondre à cette question ? C'est quoi la lumière ?"

    Silence dans l'assemblée.

    "Toto puisque vous avez répondu "des photons", je vous pose une autre question: vous y croyez, vous, aux photons ?"

    Nouveau silence. Chacun trouve un truc à faire; chercher un stylo invisible dans son sac, froncer hypocritement les sourcils sur une équation imaginaire dans son cahier.

    "Bande de buses ! La lumière c'est la lumière ! Les photons c'est bien joli mais c'est juste un moyen de décrire le réel, un modèle ! La lumière c'est la lumière !".

    Répondre à une tautologie, par une tautologie. Quel Jean-foutre ce prof ! A moins que...

     

     

    Des mesures et des théories

    Ce premier cours d'épistémologie, à la hussarde, m'a laissé des traces; ce qui est bien évidemment le but de tout enseignement (je vous ai dit que j'étais pour le retour du châtiment corporel ?). Se demander ce qu'est la lumière, c'est se demander ce qu'est la réalité. Les scientifiques (je parle ici de sciences dures) sont « positivistes »: seules les grandeurs mesurables par l'expérience accaparent leur attention. La mesure est la base de toute activité scientifique.

    Ainsi, mesdames, messieurs si un beau jour un personnage semble reluquer votre popotin dans la rue, sachez qu'il s'agit en réalité d'un(e) honnête physicien(ne) mesurant la topologie de vos parties charnues. Rien d'obscène donc.

    Revenons à nos moutons. Qu’est-ce que j’entends par mesurer d’ailleurs ? Et puis la théorie elle est où dans tout ça !? J’y viens petit scarabée.

    Mesurer c’est réaliser une expérience dans le but d’acquérir une quantité. Ainsi la mesure (au sens de l’action de mesurer) c’est à la fois le résultat de l’expérience mais aussi les conditions dans lesquelles on la réalise (ce qui permettra de mettre à l’épreuve le caractère « reproductible » de l’expérience). Pour synthétiser, une mesure c’est le couple {description exhaustive de l’expérience, résultat}.

    La mesure est en première approximation un « fait objectif». Froid et dur comme le marbre ! Comparons là à une colonne antique. Oui je sais, c’est beau. Chaque mesure, une fois acceptée par la communauté scientifique, est une colonne. Le rôle du théoricien c’est de mettre un toit sur ces colonnes ; c’est-à-dire de mettre sur pied un modèle qui prédit de manière théorique, les même mesures pour l’ensemble des colonnes qu’elle recouvre.

    Dany vous explique... le modèle scientifique

    Je vous invite à jeter un œil aux deux premiers schémas ci-dessus.

    Je fais d’abord une expérience. Superman, de masse M, se lâche (vitesse initiale nulle) d’une hauteur H. Je chronomètre sa chute. Il tombe en 3 secondes. Evidemment, Clark étant un bon garçon, il n’a pas utilisé ses pouvoirs.

    Maintenant je passe à la théorie: l'intégration du principe fondamental de la dynamique (mécanique Newtonienne du XVIIIème) me livre, sans faire l’expérience, un temps de… 3 secondes ! C’est pas beau la physique ? Mon modèle est en accord avec l’expérience. Plus largement, mon modèle (ici la mécanique Newtonienne) est vrai au sens scientifique du terme pour toutes les colonnes qu’elle peut recouvrir (pour toutes les mesures qu’il peut prévoir). Maintenant que vous savez ce concept que renferme le concept de « vérité » en sciences, nous allons voir pourquoi il s’oppose à l’idée usuelle que l’on se fait de la vérité… religieuse par exemple.

    Dany vous explique... le modèle scientifique

     

    De la théorie vers les mesures… vers une nouvelle théorie ?

    C’est bien beau d’avoir un temple, mais on s’y ennuie quand même rapidement. La théorie c’est un peu un jouet. On la triture dans tous les sens, on la malmène pour lui faire prédire tout ce qu’elle peut prédire. Et sur la base de ces prédictions on produit des expériences, de nouvelles colonnes, parce qu’un temple avec 4 colonnes ça a pas trop de gueule quand même. Mais que se passe-t-il lorsque qu’on tombe sur une colonne qui ne va pas sous le toit actuel, c’est-à-dire une colonne pour laquelle la théorie n’est pas vraie ? On peut recommencer l’expérience… croire que l’on a mal expérimenté… mais au bout d’un moment la sentence tombe : c’est pas bon ! Mon modèle et mon expérience ne collent pas !

    Demandez-vous : « quel est la réaction d’un scientifique à la vue d’une colonne qui déconne à plein tube ? »

    Les chercheurs fondamentaux adorent ça. Cela veut dire qu’il faudra mettre en place un toit plus large qui prendre en compte, les anciennes colonnes et la nouvelle ! C’est ce qu’on appelle le changement de paradigme. Une nouvelle théorie doit être conçue pour prendre en compte ce nouveau fait.

    Vous voyez donc à quel point la mesure expérimentale est primordiale ! Elle teste sans arrêt les modèles considérés comme « vrais ». La science n’avance alors que par… invalidation des théories établies.

    Le XXème siècle fut riche en changement de paradigme. Je vous invite d’ailleurs à aller faire un tour sur Wikipédia pour comprendre comment Einstein a proposé la relativité (pourquoi pèse-t-on plus lourd dans un ascenseur qui monte ?) qui a dépassé Newton. Une théorie qui soit dit en passant est utilisée tous les jours par nos GPS.

    Dany vous explique... le modèle scientifique

     

    Plus actuel : la découverte du boson de Higgs ça vous dit quelque chose ? Ne pas le découvrir, aurait poussé la communauté scientifique au changement de paradigme. Sa découverte est au contraire une nouvelle colonne sous le toit du modèle standard. Cette théorie qui décrit le comportement des particules élémentaires avait prédit l’existence du boson de Higgs… dans les années 70 !

    Pour conclure, take home message !

    Je dois bien avoir paumé quelque chose comme 80% de mon auditoire avec mes histoires d’expériences, de théories, de temples et de Superman. C'est quoi le "take home message" dans l'histoire:

    Le modèle scientifique est un détour, pour mieux embrasser les faits. Mais le modèle n'est pas la réalité. « La lumière c'est la lumière » comme disait mon prof de chimie ! Un modèle scientifique est vrai au sens d’Héraclite. La vérité religieuse est en revanche platonique (si je dis une connerie que les philosophes me tapent dessus). Ces deux phrases résument à elles seules pourquoi les débats « science contre religion » n’ont absolument aucun sens (j’exclus volontairement les débats d’éthiques qui sont du ressort « technologie contre religion »).

    Les « toits » possèdent un domaine de validité, qui est défini par les colonnes dont elles prévoient les résultats. Lorsqu'on étudie un problème simple (par exemple, le lâcher de Superman du haut d'une tour), on a tout sauf besoin de la relativité. On peut tranquillement buller dans le temple de Newton où la vie est plus simple, les équations plus sympathiques et leur précision bien suffisante. Ainsi ce que l’on enseigne aux collégiens n’est pas faux.

    Je ne résiste pas à l’envie de vous laisser un petit goodie pour la route qui complètera votre arsenal

    de défense intellectuelle, j'ai nommé le critère de réfutabilité de Poppers.

    Ce petit truc tout bête changera votre vie. Prenez une assertion (au hasard: "dieu existe"). C'est bon ? Maintenant posez-vous la question "Puis-je imaginer une expérience mettant en défaut mon assertion ?".

    Soit la réponse est non: la question était donc non scientifique, elle s'est dissoute dans le Poppers. Soit la réponse est oui, et l'assertion en ressort toute belle et toute brillante, alors vous savez qu'elle était scientifique.

    Dany vous explique... le modèle scientifique

    Dany vous explique... le modèle scientifique

    Je laisse l'application de ce critère de réfutabilité à votre sagacité en ce qui concerne une éventuelle divinité régissant notre devenir mais pas trop quand même. Parce que le libre arbitre c'est bien sympa et que sans lui nous ne pourrions prouver notre valeur par la foi.

    A bientôt !

    Dany

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    « Veeee se souvient de la BO de "Buffy""Mes moments à moi" - spécial Angel (2ème partie) »

  • Commentaires

    1
    Vendredi 1er Mars 2013 à 01:20

    J'ai pas toujours tout compris mais j'ai trouvé cette approche fort intéressante et constructive. Quand on a lu "Le chat de Schrödinger" de Forest, c'est d'autant plus éclairant. Je viendrai relire.

    2
    Vanessa
    Dimanche 18 Octobre 2015 à 01:09

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