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Le climat à découvert

 | 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Huitième partie. Questions et enjeux

4. Quelques questions épistémologiques soulevées par la recherche sur le climat

Michel Blay

Texte intégral

1Théorie, expérience, observation, simulation, etc. constituent un ensemble de termes dont il est fait souvent usage sans que ceux-ci ni, a fortiori, les relations qu’ils entretiennent, soient, autant que faire se peut, l’objet de définitions précises et circonscrites. Sans parler des « modèles » et « modélisations » qui animent bien souvent, sans référence à un quelconque champ des connaissances, des conversations animées. Signifient-ils, par exemple, la même chose lorsqu’ils entrent dans le champ des mathématiques, de la physique ou de la biologie ? Bien sûr que non.

2Tous ces termes renvoient à des processus et à des méthodes très différents impliquant des rapports multiples à la connaissance, voire à une certaine visée de vérité. De ce fait, ils renvoient aussi à des conceptions différentes de ce qu’on peut comprendre par le mot « science », de telle sorte qu’en utilisant l’un ou l’autre des termes on fait implicitement parcourir au contenu significatif du mot « science » un champ sémantique qui, pour le dire rapidement, s’étend de la physique théorique à l’ingénierie la plus empirique. Comme il importe de se mettre d’accord sur l’usage des mots, il est nécessaire de rappeler brièvement quelques considérations relatives à l’usage de ces termes dans le champ de la connaissance et des pratiques scientifiques.

Théorie, contrôle expérimental, observation

3Qu’est-ce que sont l’expérience et le contrôle expérimental et en quoi ce dernier diffère-t-il d’une observation ?

4Il importe en premier lieu de se dégager de ce que l’on pourrait appeler un empirisme naïf. Dans ce cas, la science ne peut apparaître que sous la forme d’un recueil de recettes ou d’une collection d’observations faites peut-être avec précision, mais sans autres exigences que simplement descriptives, c’est-à-dire sans que préexiste aux dites observations un cadre théorique ou un ensemble de propositions ordonnées à partir desquelles, par une voie rigoureuse et déductive, puisse être dégagée une proposition susceptible de faire l’objet d’un processus expérimental. Qu’appelle-t-on alors, classiquement, une expérience ? C’est, pour le dire simplement, produire un phénomène physique, biologique etc. dans des conditions telles qu’on puisse l’observer exactement et avec soin au moyen d’instruments appropriés. En outre, le phénomène observé doit pouvoir être reproduit autant qu’on le souhaite et par toute personne comprenant, par exemple, la physique. Or cela, cette compréhension préalable, est au cœur de l’affaire. En effet qu’observons-nous vraiment lorsque nous pénétrons dans un laboratoire de physique ? Le physicien et historien des sciences Pierre Duhem (1861-1916) a donné de cette situation une description remarquable devenue classique : « Entrez dans ce laboratoire […]. Un observateur enfonce dans de petits trous la tige métallique d’une fiche dont la tête est en ébonite ; le fer oscille et, par le miroir qui lui est lié, renvoie sur une règle en celluloïd une bande lumineuse dont l’observateur suit les mouvements ; voilà bien sans doute une expérience ; au moyen du va-et-vient de cette tache lumineuse, ce physicien observe minutieusement les oscillations du morceau de fer. Demandez-lui maintenant ce qu’il fait ; va-t-il vous répondre "j’étudie les oscillations du barreau de fer qui porte ce miroir" ? Non, il vous répondra qu’il mesure la résistance électrique d’une bobine. Si vous vous étonnez, si vous lui demandez quel sens ont ces mots et quel rapport ils ont avec les phénomènes qu’il a constatés, que vous avez constatés en même temps que lui, il vous répondra que votre question nécessite de trop longues explications et vous enverra suivre un cours d’électricité ».

5De ce point de vue le physicien a tout à fait raison ; la visite d’un laboratoire de chimie ou de biologie conduirait aux mêmes analyses. En effet, toute expérience de physique, loin d’être une simple observation, consiste également dans l’interprétation des faits observés. Ainsi dans l’expérience précédente, il n’est pas difficile de suivre l’index lumineux ; mais pour qui ignore tout de l’électrodynamique, la signification réelle de cette expérience restera un mystère complet. Par conséquent, il apparaît donc qu’une expérience de physique est l’observation précise d’un groupe de phénomènes accompagnée de l’interprétation de ces phénomènes ; ainsi cette interprétation substitue-t-elle aux données concrètes réellement recueillies par l’observation des représentations abstraites et symboliques qui leur correspondent en vertu des théories admises par l’observateur.

6Il s’ensuit que le phénomène observé par le physicien n’est pas une donnée immédiate ; il est construit, c’est-à-dire vu à travers les théories et décrit dans leurs termes. Une expérience de physique ne ressemble donc en rien à une simple observation, à la simple constatation d’un état de fait. Bien plus, chaque expérience, pour acquérir toute sa signification, implique, à travers, par exemple, les instruments qu’elle met en jeu, tout un ensemble de théories et d’hypothèses admises par l’observateur. La science physique, mais d’un point de vue plus général, la science dans son entier, est un système dont on ne peut faire fonctionner une partie sans que les autres, plus ou moins éloignées, entrent en jeu à un degré ou à un autre.

L’expérience dite cruciale

7Ce caractère organique de la science physique et plus spécialement de la théorie physique, permet de parfaitement bien comprendre l’idée suivant laquelle une expérience cruciale, susceptible de départager absolument deux théories, est impossible. Dans tous les cas, c’est la totalité de la théorie, y compris les processus de mesure, qui se trouve soumise via telle ou telle expérience particulière à l’interrogation expérimentale ; on ne peut contrôler une hypothèse isolément. Tout ce que nous enseigne un résultat expérimental négatif, concernant l’examen de telle ou telle proposition ou hypothèse, c’est qu’une des hypothèses sur laquelle s’appuie la théorie n’est pas satisfaisante ; mais elle ne nous dit pas laquelle. En conséquence, une théorie peut toujours être immunisée contre la critique empirique par l’introduction d’une nouvelle hypothèse ad hoc, avant, peut-être, un changement complet de la théorie ou d’une grande partie de cette dernière.

8Ainsi, la théorie physique n’est pas un pur décalque de l’expérience. Elle admet l’hypothèse et le dépassement de l’expérience en construisant un système conceptuel et formel permettant de repérer déductivement tous les aspects de la réalité.

Modèle, modélisation, simulation

9Le fonctionnement de la science et, en particulier, de la théorie physique, ne peut pas être mis en œuvre avec la même exigence dans toutes les situations empiriques. On ne possède pas toujours, en effet, un cadre théorique susceptible de fournir tous les éléments par le moyen desquels il devient possible de monter une expérience en rapport avec les phénomènes que l’on veut étudier. Ces derniers peuvent, par exemple, présenter un tel enchevêtrement de paramètres que l’idée même d’en construire une théorie ou de déduire leur processus d’effectuation d’une théorie existante, d’un corps de science bien déterminé, semble inaccessible. Ainsi en est-il des phénomènes météorologiques. Comment alors, cependant, mettre en place quelques « morceaux théoriques » susceptibles de conduire à des prédictions d’une certaine portée ? La chose est fort difficile et délicate. Elle consiste, pour le dire cursivement à : 1) construire des modèles, c’est-à-dire des représentations théoriques simplifiées de certains aspects apparaissant déterminant du phénomène ; 2) recueillir des données empiriques correspondant à des grandeurs admises comme significatives ; 3) introduire ces mesures dans des calculateurs puissants utilisant des codes de calcul basés sur les « morceaux théoriques » ayant permis la mise en place des modèles et cela afin de faire des prédictions numériques portant sur l’évolution dans le temps des données empiriques initiales. À l’issu d’un tel processus, bien éloigné de celui décrit dans la première partie de ce texte, on pourra, par exemple, dire qu’en fonction des données mesurées à tel moment, il est très probable que, dans les heures ou les jours à venir, elles auront pris telles ou telles valeurs. Ainsi en est-il des prédictions concernant le vieillissement des bâtiments ou des tuyauteries dans une centrale nucléaire ou bien encore de celles portant sur les variations de la pression atmosphérique en fonction de l’analyse des mouvements atmosphériques. Il va sans dire que, dans ce cas, la détermination du résultat numérique reste pour une large part, mais dans des limites que l’on sait encadrer, incertaine. Il en sera d’ailleurs ainsi tant qu’il n’y aura pas de théorie déductive du phénomène étudié.

10En outre, il importe de ne pas confondre cette démarche avec celle, bien que très voisine, de la simulation, démarche par laquelle on imagine via toujours un modèle s’appuyant sur une ou plusieurs théories simplifiées, ce que pourrait devenir tel ou tel état de fait si la valeur numérique de certains paramètres mis en jeu était modifiée par le scientifique dans le code de calcul « pour voir ». La simulation a donc un caractère spécifique exploratoire et prospectif. On peut ainsi, sans faire une expérience réelle, calculer ce que seraient les effets d’une explosion nucléaire dans telles ou telles conditions, conditions que l’on se donne a priori ou ce que pourrait devenir le climat de la planète si des paramètres, susceptibles d’entrer dans l’évolution du climat, voyaient leurs valeurs se modifier dans les années à venir. Tout cela, bien évidemment, repose sur une marge d’erreur que le scientifique peut, dans certaines conditions, encadrer.

Les régimes de la certitude

11Il importe donc de bien comprendre qu’il existe en science des régimes différents de certitude. Lorsqu’un phénomène est parfaitement décrit par une théorie, nous sommes dans la situation optimale car la déduction à partir de la théorie des propositions décrivant le phénomène est aussi rigoureuse et stricte que possible ; en revanche la modélisation et a fortiori la simulation sont des méthodes par lesquelles il est possible d’obtenir des prédictions fort intéressantes mais qui, en aucun cas, ne peuvent prétendre ni à la totale précision, ni à la certitude et encore moins à la valeur explicative.

12Avant donc de porter des jugements sur la science et sur ses résultats, il importe d’abord de savoir quelle démarche a été mise en œuvre et pour quelle raison celle-ci a été choisie. Ce n’est qu’à l’issue de cette réflexion, de cette prise en compte, que l’on est en droit d’exercer tel ou tel type de critique. En un mot, il vaut mieux travailler pour comprendre que polémiquer en vociférant pour faire du bruit.

Le scientifique donneur d’alerte

13Dans cette perspective et dans la mesure où le scientifique peut faire des modèles et sur leur base, des simulations, il se trouve comme autorisé, au regard des résultats qu’il a obtenus, d’informer la société des signes potentiels que lui indiquent les résultats de ses calculs. En revanche, ces résultats sont à la fois tributaires de la qualité et du choix des mesures empiriques initiales réalisées à un moment donné, et des limites intrinsèques du modèle utilisé dans le processus de simulation.

14Si donc le scientifique est en droit d’informer la société sur la base de ses résultats et prédictions, ceux-ci n’ont pas le même degré de certitude que ceux émanant d’un champ théorique, peut-être limité, mais parfaitement maîtrisé. En conséquence, de tels résultats issus de modélisations et de simulations imposent à l’évidence que soient livrés à chacun l’ensemble des données empiriques initiales ainsi que le contenu théorique du modèle sous-jacent à la simulation afin que chacun puisse en totale connaissance de cause prendre position sur la valeur des résultats. Aucun mystère ne peut ni ne doit subsister, aucun mensonge ne peut être accepté.

15C’est le prix à payer en raison de l’absence d’un champ théorique susceptible d’être partagé par chacun dans l’évidence. En ce sens, toute faute éthique, dissimulation, altération de résultats, bricolage des formules, etc. est inacceptable dans le champ des domaines en construction comme le sont en particulier ceux de la biologie et de l’environnement.

Bibliographie

Références bibliographiques

• P. DUHEM - La théorie physique, son objet et sa structure, Paris, 1906.

• G. BACHELARD - L’engagement rationaliste, PUF, 1972.

• G. MILHAUD - Le rationnel, Alcan, 1898.

• M. AMATTE et A. DAHAN (ed.) - « Modèles et modélisations 1950-2000 », Revue d’histoire des Sciences, p 243-455, 2004.

Auteur

Philosophe et historien des sciences, Directeur de Recherche au CNRS, SYRTE, responsable du CAPHES à l’ENS, Président du Comité pour l’Histoire du CNRS, Paris.
michel.blay@ens.fr

© CNRS Éditions, 2011

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