Observation et science de la nature


L’observation est la démarche scientifique

L’observation est la première étape dans la démarche scientifique et expérimentale , c’est pourquoi elle doit être développée chez les apprenants dés le petit àge, pour qu’ils puissent comprendre sa portée et son intérêt dans le questionnement de la nature.

Tout le reste de la démarche dépendra de la pertinence des observations faites et des hypothèses qui en résulte

Une définition de l’observation scientifique

Klein Bottle

L’observation scientifique est toujours une observation polémique, elle confirme ou infirme une thèse antérieure, un schéma préalable, un plan d’observation ; elle montre en démontrant ; elle hiérarchise les apparences ; elle transcende l’immédiat ; elle reconstruit le réel après avoir reconstruit ses schémas

Le bâton et la carottes 🥕
Beauté de Dieu est dans sa création

Documents en pdf sur le rôle de l’observation en physique chimie

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Observation scientifique (GP)

Comment citer ?

Publié en mai 2016

1. Observation et connaissance scientifique

L’observation est l’une des activités fondamentales en sciences, par laquelle la connaissance scientifique s’ancre dans les faits. C’est en observant que les scientifiques s’informent sur les états de chose du monde : par exemple, que la lune est pleine ce soir ou que le pelage de cet animal est tacheté de blanc.

Observation et création dans la nature

Ces connaissances particulières, obtenues par l’observation, tiennent une place importante dans l’architecture de la connaissance. Plus exactement, il est courant de leur attribuer un double rôle vis-à-vis de la connaissance scientifique. Premièrement, elles servent de points de départ aux connaissances plus générales, à visée théorique. Dans le domaine de l’astronomie par exemple, ce n’est qu’après avoir identifié certains astres et en avoir relevé les positions respectives au cours du temps grâce à des observations successives, que l’on a cherché par différents systèmes à théoriser ces mouvements pour les expliquer et les prédire. Développer une théorie astronomique sans partir des faits observés n’aurait aucun sens, cette théorie ne s’appuierait sur rien et n’aurait valeur que d’exercice intellectuel stérile. Il en va de même dans tous les autres domaines des sciences dites empiriques. Par définition, ces sciences sont celles qui requièrent chez les scientifiques une attention aux états de chose qui doivent être décrits avant d’être expliqués et prédits. En cela, l’observation intervient en amont de la théorie pour nourrir et motiver celle-ci.

Le deuxième rôle que remplit l’observation vis-à-vis de la connaissance scientifique est sans doute le plus débattu en philosophie. Il s’agit de mettre en place des observations qui permettent de tester des théories, c’est-à-dire de vérifier si les prédictions de ces théories se réalisent ou non dans les faits. Ainsi, après avoir construit une théorie qui puisse rendre compte des observations déjà effectuées, on peut se demander si ce que la théorie nous dit au sujet d’événements non encore survenus est vrai. Par exemple, une théorie astrophysique nous dévoile quand le prochain alignement entre la terre, la lune et le soleil aura lieu. Si ce jour-là nous n’observons pas une éclipse, notre observation de la non-éclipse invalide la théorie et nous demande de la repenser.

Étant donné l’importance de ce double rôle de l’observation pour la connaissance scientifique, il n’est guère étonnant que d’importants efforts aient été déployés en philosophie pour développer une conception de l’observation adéquate. Dans cet article, seront exposés successivement quelques éléments généraux relativement bien admis en philosophie sur l’observation scientifique (section 2) puis un débat qui porte sur le rôle fondamental de l’observation. Ce qui est disputé porte sur les moyens mis en œuvre dans l’observation qui en assurent le rôle fondamental. C’est en particulier l’utilisation d’instruments tels que le microscope, l’IRM ou encore le télescope à rayons X qui est parfois contestée dès lors que l’on prétend faire usage de ces instruments à des fins d’observation. Ainsi, certains philosophes pensent que l’observation doit reposer sur les moyens les plus épurés possible, et qu’aucun instrument ne devrait venir assister la perception. Cette position et les critiques qu’on lui a adressées seront exposées dans la section 3. Enfin, la section 4 présente la position antagoniste, libérale, qui défend l’usage d’instruments à des fins d’observation et les difficultés auxquelles se heurte une telle position.

2. Éléments de convergence sur l’observation

À coup sûr, l’observation est liée à l’expérience. C’est grâce à nos expériences que nous pouvons sonder le monde, et connaître ainsi certaines des qualités que possèdent les entités qui le composent. Parmi ces expériences, il en est qui sont suffisamment claires pour nous permettre de nous prononcer sur un état de choses. Nous allons alors affirmer que, par exemple, nous avons reconnu un cygne, et qu’il était blanc. Nous pouvons formuler des énoncés à caractère singulier et non général, qui sont relatifs à une situation particulière que nous avons rencontrée. Dire que j’ai observé un cygne blanc est bien différent de l’affirmation selon laquelle tous les cygnes sont blancs. Je ne fais ainsi référence qu’à un unique individu que j’ai rencontré, en un lieu et à un temps bien déterminés. Je pourrais même aller jusqu’à ne pas vouloir me prononcer sur la couleur de ce cygne à une date ultérieure : il pourrait virer au gris. De même, un cygne rencontré sous d’autres latitudes pourrait avoir un plumage aux caractéristiques adaptées à d’autres climats. J’ai donc vu ce cygne ici et maintenant et mon observation ne dépasse pas le cadre de mon expérience.

Comment alors des éléments de connaissance aussi ténus peuvent-ils être si importants pour la connaissance scientifique qui vise elle à la généralité ? Comment articuler des types de connaissance aussi radicalement différents que ceux qui sont exprimés par des énoncés singuliers, portant sur des états de choses particuliers et ceux qui sont exprimés par des énoncés généraux ? Popper a proposé une telle articulation par l’idée suivante. L’observation aboutit certes à la formulation d’énoncés singuliers (ce cygne est blanc) mais la multiplication des observations peut suggérer des généralisations. Après avoir observé en différents lieux, tout au long de ma vie, des cygnes blancs, je peux proposer l’hypothèse selon laquelle tous les cygnes sont blancs. Cet énoncé n’a valeur que d’hypothèse, mais cette hypothèse peut désormais être testée. Toute nouvelle observation de cygne blanc viendra corroborer l’hypothèse, tandis que l’observation d’un cygne de couleur différente, noire par exemple, viendra infirmer ou falsifier mon hypothèse. En conséquence, de manière très schématique, le singulier a bien un pouvoir sur le général : de suggestion dans un premier temps (formulation d’une hypothèse à caractère général) et de falsification dans un deuxième temps. Nous retrouvons donc ici les deux rôles de l’observation évoqués en introduction, en amont et en aval de la connaissance à caractère général.

Pourtant, cette articulation schématique pose un problème quant à la définition plus précise de l’observation. Si la connaissance observationnelle doit permettre de falsifier la connaissance générale, par exemple une théorie, c’est que nous pouvons placer une confiance plus grande dans nos observations que dans nos théories, y compris les mieux confirmées. Qu’est-ce qui confère à nos observations une telle autorité et quelles sont les conditions qui leur garantissent une sûreté maximale ? La prochaine section évoque une réponse courante à cette question selon laquelle c’est le caractère épuré de nos observations qui les rend si sûres.

3. L’observation épurée

Principe de fonctionnement d’une cafetière

Lorsqu’il s’agit de concevoir l’observation de manière plus précise, nombreux sont les philosophes à penser l’autorité de l’observation comme résultant d’une mise en contact directe avec le monde. C’est en tout cas l’impression que nous avons lorsque nous voyons de nos propres yeux que telle chose est le cas. Si je vois la tasse posée sur la table, se pourrait-il qu’il y ait un moyen plus direct et plus sûr d’accès à la connaissance qu’il y a une tasse posée sur la table ? Il nous semble que non, qu’il s’agit-là de l’observation directe, sans intermédiaire, et du chemin le plus court menant vers la connaissance. On peut parler d’une conception hygiéniste de l’observation, qui cherche à ce que l’observation ne soit pas entachée des incertitudes qui sont apportées dès lors que nous ne sommes pas témoins directs des événements. Le témoignage d’une personne, la lecture d’un livre énonçant certains faits mais aussi l’usage d’un instrument posent le problème de la confiance accordée à des intermédiaires, mais pourquoi ne pas supprimer tous ces intermédiaires pour aboutir à une observation pure ? En définissant l’observation de manière limitative, de sorte à n’autoriser que l’usage de la perception non assistée, l’obtention de connaissance semble aussi directe qu’il est possible. C’est ainsi qu’au sein du Cercle de Vienne, Carnap a tenté de définir les énoncés protocolaires, ces rapports d’observation qui mettent en mots, à l’aide d’un vocabulaire adapté, le contenu de nos expériences.

Cette conception limitative de l’observation a néanmoins rencontré des obstacles de plusieurs ordres. Premièrement, l’aspect direct de l’observation n’est pas avéré. C’est notamment Sellars qui, dans les années 1950, a fourni une critique rigoureuse de la notion de donné (the Given), le donné désignant la connaissance qui serait directement obtenue par l’expérience. Selon lui, il n’est pas possible qu’une connaissance nous soit offerte par l’expérience sans qu’interviennent d’autres connaissances et des inférences. De manière générale, la philosophie de la deuxième moitié du XXe siècle a abouti à de nombreux travaux visant à élaborer la notion de « charge théorique » de l’observation. La charge théorique de l’observation désigne la part nécessaire de connaissance requise chez le sujet pour parvenir à une observation concluante. Par exemple, l’expérience de cette tasse que je vois sur la table et qui me fait dire « il y a une tasse sur la table » ne me donne pas à elle seule la connaissance qu’il y a une tasse sur la table. J’ai besoin pour cela de connaissances antécédentes portant sur les tasses et sur les tables pour la reconnaissance de ces objets. Il en est de même dans le domaine scientifique : voir le Soleil est une chose commune pour Tycho Brahé comme pour Kepler, mais décriraient-ils leur expérience de la même manière alors que l’un a une conception du Soleil comme astre mouvant et l’autre comme astre fixe ? La critique qu’adressent beaucoup des philosophes de la seconde moitié du XXe siècle à la conception de l’observation fondée sur les sens non assistés est que l’épuration des moyens d’observation n’aboutit pas véritablement à une connaissance obtenue directement. Nos connaissances, nos conceptions, tout cela joue sans que l’on y prête attention, même dans nos observations les plus simples. Ce n’est donc qu’en apparence que l’observation épurée serait le chemin le plus court et le moins semé d’embûches vers la connaissance.

Une autre critique souvent adressée à cette manière de concevoir l’observation scientifique est qu’en mettant l’accent sur les moyens les plus épurés (la perception non assistée), elle exclut tout usage d’instrument alors que les instruments de mesure et surtout d’imagerie ont véritablement envahi les laboratoires dans à peu près tous les domaines des sciences empiriques. Conçue ainsi, l’observation n’entre plus du tout en résonance avec les pratiques réelles de la science et devient au mieux une notion de peu d’intérêt pour analyser la science du XXIe siècle.

Ces deux critiques, qui ne sont pas les seules, ont été suffisantes pour motiver de nouvelles conceptions de l’observation scientifique qui soient plus libérales.

4. Les conceptions libérales de l’observation

Des variantes de la conception épurée de l’observation émaillent l’histoire de la philosophie des sciences et de la connaissance au moins depuis les empiristes classiques du XVIIIe siècle, si bien que l’on peut la qualifier de dominante en philosophie. À l’inverse, des conceptions plus libérales ont été rendues particulièrement visibles à partir de la fin des années 1950 avec les travaux de Hanson, Kuhn, puis par la suite Hacking ou maintenant Paul Humphreys. Pourtant, il ne s’agit pas pour autant d’une nouveauté en philosophie. Il faut noter en effet dès la première moitié du XXe siècle l’émergence d’une philosophie des sciences attentive aux pratiques scientifiques et qui prend donc très au sérieux la présence déjà massive d’instruments venant suppléer la perception humaine. On trouve par exemple chez Pierre Duhem des passages venant annoncer certains arguments de la charge théorique de l’observation en 1906. Chez lui, Bachelard, Neurath ou encore Fleck (connu autant pour ses travaux scientifiques que philosophiques), l’impulsion philosophique vient déjà d’une attention très soutenue portée à ce que font les scientifiques. Ces auteurs ne peuvent admettre qu’une philosophie surplombante impose le sens d’un mot contre son emploi dans les sciences. Dès lors, si les pratiques de l’investigation empirique laissent la part belle à l’instrumentation mais aussi aux procédures expérimentales complexes et exigeantes pour les chercheurs, un concept d’observation limité aux sens non assistés et par lequel on prétend obtenir une connaissance « pure », non infestée de théorie, n’a pas grand intérêt.

Suffit-il alors d’autoriser l’usage des microscopes, des télescopes ou encore des appareils de radiographie à des fins d’observation pour que ce concept devienne pertinent pour la science ? Plusieurs travaux philosophiques en forme de réquisitoire pour l’usage d’instruments à des fins d’observation ont été publiés ces cinquante dernières années, mais il ne s’agit pas que d’un point sémantique visant à établir par convention si l’observation recouvre oui ou non l’usage d’instruments. Cette question révèle également comme on l’a vu un souci épistémologique, celui d’assurer à nos connaissances observationnelles une autorité forte, notamment vis-à-vis des théories scientifiques. La question devient alors la suivante : peut-on satisfaire en même temps ces deux demandes, épistémologique d’un côté et pratique de l’autre, pour coller à la science telle qu’elle se fait ? En voulant intégrer les instruments dans les pratiques observationnelles, ne se condamne-t-on pas à charger nos observations de la théorie de l’instrument et à les mettre ainsi sur le même plan épistémologique que les théories ?

La réponse à cette question se trouve peut-être dans les travaux philosophiques consacrés à l’expérimentation. Franklin par exemple a fourni un certain nombre d’arguments visant à démontrer que des résultats expérimentaux obtenus en physique à l’aide de protocoles expérimentaux instrumentés et fort complexes pouvaient néanmoins être validés et en cela, remettre éventuellement en question des théories. La justification de l’autorité de telles observations diffère alors radicalement de celle proposée par les tenants de l’observation épurée. Ce n’est plus l’immédiateté, l’absence d’intermédiaire entre objet de la connaissance et sujet connaissant, qui est au fondement de l’autorité de la connaissance observationnelle. Bien au contraire, c’est un long et minutieux travail de calibrage de l’instrument, une compréhension profonde de son fonctionnement, en théorie et en pratique, qui permettrait de former rationnellement la conviction que le résultat est validé, au-delà de tout soupçon. Mais une telle approche inclut potentiellement tellement de nouvelles techniques, d’instruments d’imagerie, de détection et de mesure et de procédures informatiques que la compréhension du terme « observation » s’en trouverait très changée. À voir alors si l’usage très implanté en philosophie et dans la vie courante du mot observation, souvent attaché à l’œil nu, admettra ou non une telle évolution.

Bibliographie

Littérature en français:

Bachelard, Gaston, Le nouvel esprit scientifique, P.U.F, Paris, 1934.L’un des ouvrages majeurs de l’auteur en philosophie des sciences, dans lequel il analyse notamment le rôle que joue la théorie dans l’expérimentation instrumentée.

Carnap, Rudolf, Philosophical foundations of Physics : An Introduction to the Philosophy of Science, Basic Books, 1966. Les fondements philosophiques de la physique, traduction par Jean-Mathieu Luccioni et Antonia Soulez, Armand Colin, 1973.Un manuel de philosophie des sciences dont le chapitre 23 porte sur l’observabilité et expose de manière accessible les préceptes de l’empirisme logique.

Duhem, Pierre, La théorie physique, son objet, sa structure, Marcel Rivière et Cie, 1914. Deuxième édition revue et augmentée.Le chapitre 4 porte sur l’expérience en physique et affirme la nécessité d’une interprétation théorique de toute résultat d’expérience.

Fleck, Ludwik, Genèse et développement d’un fait scientifique, préface de Ilana Löwy, postface de Bruno Latour, traduit de l’allemand par Nathalie Jas, Paris, Les Belles Lettres, 2005, 322 p. (1re édition française; édition originale allemande, 1935).Les aspects sociologiques du développement de la pensée scientifique y sont particulièrement mis en avant.

Hacking, Ian, «Est-ce qu’on voit à travers un microscope?», éd. Sandra Laugier et Pierre Wagner, Philosophie des sciences vol. II : naturalismes et réalismes, Vrin, 1981, p. 235-274.Plusieurs arguments sont avancés en faveur de l’utilisation du microscope à des fins d’observation.

Israel-Jost, Vincent, L’observation scientifique, aspects philosophiques et pratiques, Classiques Garnier, Paris, 2015.Un ouvrage généraliste sur la notion d’observation scientifique.

Popper, Karl, La logique de la découverte scientifique, Payot, 1973.Cet ouvrage met en avant la falsifiabilité comme critère de scientificité d’une théorie. Pour falsifier une théorie, l’observation joue un rôle central.

Littérature en anglais

Franklin, Allan, The neglect of experiment, Cambridge University Press, 1986.Présentation du champ expérimental en physique, des problèmes que rencontrent les scientifiques pour valider leurs résultats et des solutions mises en œuvre en pratique.

Humphreys, Paul, Extending Ourselves : Computational Science, Empiricism and Scientific Method, University Press, 2004.Les méthodes computationnelles y sont abordées pour évaluer leur impact sur les sciences.

Sellars, Wilfrid, « Empiricism and the Philosophy of Mind », Minnesota Studies in the Philosophy of Science, vol. I, éd. H. Feigl et M. Scriven, University of Minnesota Press, 1956, p. 253-329.Une critique de la notion de « donné », c’est-à-dire de connaissance qui serait indépendante de toute autre connaissance.

Vincent Israël-Jost

IHPST, Paris 1 – Sorbonne

visraeljost

Scientific method

mathematical and experimental technique employed in the sciences. More specifically, it is the technique used in the construction and testing of a scientific hypothesis.

The process of observing, asking questions, and seeking answers through tests and experiments is not unique to any one field of science. In fact, the scientific method is applied broadly in science, across many different fields. Many empirical sciences, especially the social sciences, use mathematical tools borrowed from probability theory and statistics, together with outgrowths of these, such as decision theorygame theory, utility theory, and operations researchPhilosophers of science have addressed general methodological problems, such as the nature of scientific explanation and the justification of induction.

The scientific method is critical to the development of scientific theories, which explain empirical (experiential) laws in a scientifically rational manner. In a typical application of the scientific method, a researcher develops a hypothesis, tests it through various means, and then modifies the hypothesis on the basis of the outcome of the tests and experiments. The modified hypothesis is then retested, further modified, and tested again, until it becomes consistent with observed phenomena and testing outcomes. In this way, hypotheses serve as tools by which scientists gather data. From that data and the many different scientific investigations undertaken to explore hypotheses, scientists are able to develop broad general explanations, or scientific theories.

hypothesis

hypothesis, something supposed or taken for granted, with the object of following out its consequences (Greek hypothesis, “a putting under,” the Latin equivalent being suppositio).

In planning a course of action, one may consider various alternatives, working out each in detail. Although the word hypothesis is not typically used in this case, the procedure is virtually the same as that of an investigator of crime considering various suspects. Different methods may be used for deciding what the various alternatives may be, but what is fundamental is the consideration of a supposal as if it were true, without actually accepting it as true. One of the earliest uses of the word in this sense was in geometry. It is described by Plato in the Meno.

The concepts involved in the hypothesis need not themselves refer to observable objects. However, the initial conditions should be able to be observed or to be produced experimentally, and the deduced facts should be able to be observed. William Harvey’s research on circulation in animals demonstrates how greatly experimental observation can be helped by a fruitful hypothesis. While a hypothesis can be partially confirmed by showing that what is deduced from it with certain initial conditions is actually found under those conditions, it cannot be completely proved in this way. What would have to be shown is that no other hypothesis would serve. Hence, in assessing the soundness of a hypothesis, stress is laid on the range and variety of facts that can be brought under its scope. Again, it is important that it should be capable of being linked systematically with hypotheses which have been found fertile in other fields.Get a Britannica Premium subscription and gain access to exclusive content.Subscribe Now

If the predictions derived from the hypothesis are not found to be true, the hypothesis may have to be given up or modified. The fault may lie, however, in some other principle forming part of the body of accepted doctrine which has been utilized in deducing consequences from the hypothesis. It may also lie in the fact that other conditions, hitherto unobserved, are present beside the initial conditions, affecting the result. Thus the hypothesis may be kept, pending further examination of facts or some remodeling of principles. A good illustration of this is to be found in the history of the corpuscular and the undulatory hypotheses about light.

Publié par zeggaoui el mostafa

professeur agrégé de physique et chimie ; militant pour l'apprentissage et la diffusion de la culture scientifique en général , physique chimique essentiellement , ainsi que , je contribue à développer un projet d'apprentissage scientifique à distance , en aidant les élèves en publiant un ensemble de leçons et des exercices de physique chimique , du cycle secondaire qualifiant marocain

Un avis sur « Observation et science de la nature »

  1. L’observation à pour objectifs de déceler les particularités d’un phénomène naturel, et qui poussent le chercheur à trouver des solutions, en élaborant un ensemble d’hypothèses, qui après la phase d’expérimentation il peut arriver à une solution

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