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Théorie scientifique

"Les créationnistes veulent nous faire croire qu'une 'théorie' est quelque chose qui nous est venu en rêve une nuit où on était complètement ivre." -Isaac Asimov

Voir aussi -> Critères de scientificité -> Méthodologie scientifique -> Hypothèse Ad Hoc

Étymologie

Théorie vient du grec theorein, qui se subdivise en "thea" (un point de vue), et "horan" (regarder), donc "regarder avec un certain point de vue", "contempler", "spéculer". La définition a largement évolué, comme nous le verrons ici.

N.B. Le "theo" de théorie ne doit pas être confondu avec celui de théologie, qui vient du grec "theos" (dieux) et "logos" (discours articulé), donc "discours rationnel sur les dieux".

D'abord, qu'est-ce qu'une théorie?

Il y a plusieurs écoles de pensée en philosophie des sciences. Cet article tentera ne s'inscrire le moins possible dans une école en particulier et de rassembler des caractéristiques neutres ou communes de manière à cerner une définition fonctionnelle de ce qu'est une théorie scientifique. Voyons d'abord ce qu'en dit notre amie wikipedia:

Bref, un ensemble de propositions visant à expliquer des phénomènes. Dans un domaine philosophique, les propositions traiteront de philosophie. Dans un domaine scientifique, les propositions auront un objet scientifique, etc. Les théories scientifiques sont soumises à certains critères permettant de déterminer si elle sont ou non scientifiquement valides.

"C'est seulement une théorie!"

Dans le langage populaire, une théorie signifie généralement une conjecture plus ou moins aléatoire. En sciences, il s'agit d'un ensemble de données explicatives. Par exemple, l'ensemble des données expliquant la chute des corps s'appelle la ''théorie de la gravitation', l'ensemble de donnéex expliquant la relativité, "théorie de la relativité", et ainsi de suite.

La définition scientifique s'approche donc plutôt d'un autre usage courant: de la matière étudiée dans un cours et servant à expliquer la partie pratique. Par exemple: "Aujourd'hui en chimie nous avons fait deux heures de théorie et ensuite une heure de labo".

Testabilité

En sciences les théories reposent sur des hypothèses (scientifiques), elles-mêmes confirmées ou invalidées par des expériences qui servent à tester les hypothèses. Puisque la théorie repose sur ses hypothèses, qui reposent elles-même sur les expériences, il est crucial que les expériences soient liées à la théorie. Des expériences qui n'auraient pas de rapport avec la théorie ne peuvent lui fournir de support.

De plus, le test ne doit pas seulement confirmer une hypothèse. Il doit aussi, idéalement, infirmer une hypothèse adverse. Un test qui aurait le même résultat dans tous les scénarios? possible ne peut pas être concluant.

Les "pastafaristes" ont bien joué sur ces notions: pour eux le monde a été créé par un Monstre de Spaghetti et le test proposé pour valider cette "théorie" consiste à observer si le nombre de pirates est inversement proportionnel au réchauffement planétaire. Le test étant concluant, on en déduit que la théorie est valide.

Il importe aussi que d'autres expérimentateurs puissent conduire les même tests et arriver aux mêmes résultats. Des théories hermétiques, secrètes, que personne sauf l'instigateur ne peut tester... celles-là ne sont certainement pas scientifiques.

Étude de cas: Un exemple de théorie

Nous avons à présent suffisamment de connaissances pour nous risquer à étudier un exemple pratique. C'est, d'ailleurs, un exemple véritable, aujourd'hui désuet mais assez pertinent pour nous servir d'exemple. Voici donc notre candidat au titre de théorie, la théorie modulaire sérielle.

"Le cerveau fonctionne par "modules" indépendants, liés de manière sérielle, à travers lesquels l'information passe successivement."

Les propositions (hypothèses) qui forment cette théorie pourraient être :

• L'entendement humain est composé d'une structure modulaire dans laquelle circule l'information.
• Ces modules captent l'information, la traitent et l'envoient au module suivant.
• Les modules sont placés en série dans l'ordre suivant: 1) perception, 2) traitement, 3) mémoire à 4) court terme, 5) mémoire à long terme.

D'abord l'objet est scientifique (plus particulièrement, un modèle structurel de l'entendement humain en sciences cognitives) qui se circonscrit à un domaine d'action particulier : la psychophysiologie. On peut donc dire qu'on a un candidat au titre de théorie scientifique

Voici maintenant une expérience (composée de deux tests) qui pourrait tester le modèle :

Test 1 : On détermine combien de temps le sujet met à appuyer sur un bouton lorsqu'une forme quelconque (de n'importe quelle couleur) s'allume sur un écran d'ordinateur.

Test 2 : Ensuite on lui demande d'appuyer le plus vite possible, mais seulement lorsqu'il voit un carré rouge et on calcule le temps moyen nécessaire. En soustrayant le temps de réaction moyen au test 1 de celui du test 2, on présume obtenir le temps requis simplement pour déterminer si la forme perçue est un carré rouge ou non.

Résultat: le temps de réponse est significativement plus long quand on doit sélectionner si on appuie ou non. Cela vient renforcer l'idée de modules qui traitent l'information tour à tour. Dans ce cas-ci un "module" de plus serait nécessaire pour discriminer les formes invalides.

Nous avons donc un modèle, des hypothèses bien formées, la possibilité de tester ces hypothèses et de les falsifier. Conclusion : on a une théorie ici. Mais est-elle vraie, est-elle bonne ? C'est ce que nous saurons dans la section suivante !

Falsifiabilité

Pour qu'un ensemble de propositions soit considéré comme une théorie, il faut que ses tests puissent s'avérer non-concluants. Comme la validité de la théorie repose sur les expériences qui ont permis de vérifier ses prédictions, si un test n'est pas concluant, la prédiction est probablement fausse, et la théorie doit retourner sur la table à dessin. Il faut que la théorie puisse être amendée, modifiée, corrigée, et même supplantée. Une théorie qui est vraie peu importe les résultats observés n'en est probablement pas une, ce serait plutôt un dogme auquel on s'accroche.

Rares sont les théories pour lesquelles il y aurait une "balle de fusil magique" (magic bullet) un test échoué qui pourrait détruire entièrement tout le système. Les théories scientifiques contemporaines sont complexes et multiples. Une expérience peut donc mettre à mal un de ses aspects, une de ses propositions, mais au fond la théorie (si elle était bien construite) ne sera jamais réfutée en entier. Elle est plutôt abandonnée en faveur d'une autre théorie qui explique mieux les phénomènes et de manière plus élégante. On parle alors, pour reprendre le terme de Kuhn, de révolution scientifique.

Les révolutions scientifiques

On peut comparer cette situation à une vieille voiture. Au début elle fonctionne bien, elle fait le travail qu'on attend d'elle. Puis elle se brise et on la répare, pas de problème ; on ne va pas jeter la voiture et en acheter une autre juste pour une crevaison! Éventuellement on veut aller sur certains terrains que la voiture ne supporte pas (dans les bois par exemple) ou effectuer des tâches que la voiture accomplit mal (comme remorquer une roulotte.) On peut toujours modifier la voiture, lui ajouter quelques morceaux, mais à un certain moment cela devient confus, comme un gros ramassis de ferraille. Il est temps de changer de voiture et en prendre une plus performante, qui pourra effectuer ces nouvelles tâches qui sont apparues au fil du temps.

Appliquons ça à nos théories. On fait une théorie qui dit que les planètes orbitent autour du Soleil dans un mouvement parfaitement circulaire et uniforme. Puis on se bute à des situations où cette théorie est inefficace. C'est peu pratique, mais on tolère. Mais ces situations se produisent de plus en plus souvent au fur et à mesure que les observations astronomiques s'accumulent et se raffinent. On peut bien créer des exceptions pour accommoder notre théorie, reste qu'elle devient gênante. C'est à ce moment là qu'une nouvelle théorie, les orbites de Kepler, devient de plus en plus populaire. Étant plus élégante que notre vieille théorie rapiécée et plus explicative, elle finit par supplanter sa rivale.

Pièges à éviter

Dans le cas de l'exercice fait plus haut, si le temps de réaction était égal dans les deux tests, cela serait un coup dur pour la théorie, mais pas une raison pour l'abandonner. Il y a toujours moyen de corriger certains aspects. Mais il faut faire attention, il y a plusieurs pièges à éviter.

1. Ne pas sauter aux conclusions ! Le fait que ce test soit concluant ne va pas prouver la théorie. Plusieurs autres tests seront nécessaires pour avoir assez de support. À l'inverse, ne pas croire qu'un test échoué signifie la mort de toute la théorie.
2. Il se pourrait que l'on obtienne ces résultats pour des raisons autres que celles prétendues par la théorie, ou bien que la théorie soit seulement vraie en partie.
3. Si l'expérience ou l'hypothèse ne découle pas logiquement de la théorie, il est évident que le fait que le test soit concluant ou non n'a aucune incidence sur la vérité de celle-ci.

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