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Sciences, technologies et sociétés de A à Z

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Frédéric Bouchard
, 
Pierre Doray
, 
Julien Prud’homme

Théorie scientifique

Luc Faucher

Texte intégral

1La notion de théorie est centrale à la compréhension de l’activité scientifique. En effet, une bonne partie de l’activité scientifique consiste dans l’élaboration, la mise à l’épreuve, la défense ou la révision des théories. Les théories sont employées pour décrire, contrôler, prédire, expliquer et/ou comprendre les phénomènes appartenant à un domaine particulier. Comprendre ce que sont les théories, c’est donc éclairer une bonne partie de l’activité scientifique.

2Les philosophes se sont intéressés aux théories scientifiques pour plusieurs raisons. D’abord, ils ont cherché à décrire de façon abstraite leur structure commune et la façon dont elles participent à l’explication et à la compréhension scientifiques. Ensuite, ils ont tenté de comprendre comment s’opéraient les révisions et les changements théoriques : comment on modifie une théorie pour la rendre plus conforme aux faits et/ou comment et dans quelles conditions on passe d’une théorie à une autre (voir Paradigme). Ils ont finalement tenté de préciser les types de rapports pouvant exister entre les théories appartenant à des domaines différents, c’est-à-dire les modalités du pluralisme théorique (voir Discipline et Migration conceptuelle). Dans ce qui suit, on ne s’intéressera qu’à la première question, soit celle de la structure des théories et de leur contribution à l’explication et à la compréhension scientifiques. Je présenterai deux façons de concevoir ces structures, l’une ayant eu cours jusqu’à tout récemment (le modèle syntaxique) et une autre qui s’impose de plus en plus auprès des philosophes (le modèle mécaniste). Pour des raisons d’espace, nous ne décrirons pas un autre modèle important, soit le modèle sémantique des théories (voir Modèles scientifiques).

3Le premier modèle est le modèle syntaxique des théories. Selon celui-ci, les théories sont des systèmes axiomatiques déductifs, partiellement interprétés empiriquement. Les théories sont des structures linguistiques composées d’un vocabulaire logique et extra-logique. Le vocabulaire logique comprend des opérateurs de calcul des prédicats de premier ordre (et, ou, etc.) et des quantificateurs (tous, aucun). Le vocabulaire extra-logique comprend les prédicats qui forment les termes descriptifs de la théorie. Les prédicats des théories comprennent un vocabulaire observationnel (Vo), décrivant des entités et leurs attributs, et un vocabulaire théorique (Vt), qui pose des règles de correspondance. Ce sont ces règles qui donnent le contenu empirique des théories. On dit le système « partiellement interprété empiriquement » parce que la signification ultime des théories se ramène à ce qu’elle dit du monde, même si une théorie peut faire des prédictions non encore réalisées et qui ne se réaliseront peut-être jamais – d’où le caractère partiel de l’interprétation empirique.

4Dans le modèle syntaxique, les théories sont construites par un processus de généralisation/abstraction, qui passe d’une étape de description et de généralisation empiriques à une volonté de compréhension plus théorique, et donc de l’emploi d’un vocabulaire surtout observationnel à l’introduction d’« entités théoriques postulées », selon la formule de Hempel, plus ou moins éloignées de l’observation directe. Ainsi, une généralisation ou loi empirique de la chimie pourrait décrire la formation régulière d’un certain composé à la suite de la réaction entre deux substances chimiques, avant qu’une loi plus théorique n’invoque des concepts, comme ceux de liaison ionique, d’électron, de valence et de couche électronique, afin d’expliquer pourquoi ces substances peuvent former un composé.

5Selon ce modèle, expliquer un phénomène consiste à le déduire d’une loi (ou d’une conjonction de lois) et d’un ensemble de conditions initiales. Ce modèle « déductif nomologique » ne va pas sans problème : il néglige certains patrons causaux et ne décrit pas bien l’usage concret des théories par les scientifiques dans nombre de domaines, des lacunes largement débattues parmi les philosophes (voir Lois scientifiques).

6Le second modèle est le modèle mécaniste. Dans ce modèle, une théorie est une représentation décrivant un mécanisme et sa contribution au phénomène que l’on souhaite expliquer. Un mécanisme peut être conçu comme un ensemble d’entités (ou de parties) et d’activités (ou de processus) organisées de telle façon qu’elles produisent conjointement, dans certains contextes, des changements réguliers d’un point de départ (état initial) à un état final. L’explication procède donc en représentant les entités et leurs activités ainsi que les étapes par lesquelles on passe de l’état initial à l’état final. Ces explications peuvent aider à comprendre comment le système se comporte, mais aussi comment il pourrait se comporter dans une variété de situations contrefactuelles (si le système avait cet intrant-ci, il se comporterait de cette façon-ci ; s’il avait celui-là, il se comporterait plutôt de cette façon-là).

7Selon ce modèle, le scientifique cherche d’abord à identifier les parties du mécanisme et à décrire le type d’activité qui les caractérise. Dans un second temps, il cherche à comprendre l’organisation particulière de ces parties et la façon dont se coordonnent leurs activités pour produire le phénomène. Dans certains cas, il pourra aussi chercher à reconnaître les contextes dans lesquels le mécanisme fonctionne normalement, ou chercher à comprendre la contribution de l’environnement au fonctionnement du mécanisme.

8L’explication mécaniste considère habituellement le phénomène étudié comme une variété d’un type idéalisé de mécanisme : on explique donc le fonctionnement d’un mécanisme particulier en disant qu’il est un mécanisme de tel ou tel type. On pourrait, à partir de la représentation du fonctionnement typique d’un cœur, expliquer le fonctionnement du cœur d’Ulysse en disant que c’est un mécanisme du même type, malgré quelques légères différences (voir Analogie et métaphore en sciences). Dans certains cas où le mécanisme peut produire le même résultat de plusieurs façons, ou encore plusieurs résultats différents, on considère l’explication du phénomène comme l’« instantiation d’un réseau causal » d’un modèle mécaniste particulier. Ce peut être le cas du patient se plaignant d’un ulcère : notre représentation du mécanisme menant à l’ulcère décrit plusieurs voies vers ce résultat, comme la consommation d’antihistaminiques ou l’action d’une bactérie. Expliquer le cas de ce patient précis consistera à préciser le type de réseau causal responsable de cet ulcère précis.

9Enfin, on peut distinguer l’explication qui invoque un mécanisme « uni-niveau », c’est-à-dire dont les composantes et activités sont toutes du même type et au même niveau explicatif (par exemple, l’explication d’une capacité psychologique qui n’invoquerait que l’interaction de composantes cognitives), et l’explication qui invoque un mécanisme « multi-niveau », où les composantes et activités sont réparties sur plusieurs niveaux (par exemple, une explication du cancer qui mentionne à la fois le rôle de l’environnement, de l’alimentation, des cellules souches et des mutations génétiques). On dira d’une explication qu’elle est réductionniste si elle privilégie un niveau fondamental du mécanisme (les gènes, par exemple), qu’elle est holiste si elle stipule qu’il faut donner un poids égal à chaque niveau, ou qu’elle est pluraliste si elle n’accorde pas de privilège explicatif a priori à un niveau en particulier, c’est-à-dire si le choix d’un niveau particulier ou l’intégration de plusieurs niveaux dépend des questions auxquelles le scientifique tente de répondre ; on parle alors parfois de pluralisme pragmatique ou de pluralisme sur une base empirique.

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