Classification et Méthodes des Sciences : Guide Complet

Classification des Sciences

Les sciences sont divisées en deux grands groupes :

Sciences formelles

Ces sciences ne se réfèrent pas à des faits ou à l'expérience. Ce groupe ne comprend que deux sciences : les mathématiques et la logique. Par exemple, l'énoncé « x + y = 25 » est une déclaration mathématique qui ne nous donne aucune information sur la réalité, ne fait référence à rien d'existant dans la nature, et dont la vérité ne dépend donc pas de sa correspondance avec l'expérience. Les variables x et y n'ont pas de contenu propre ; peu importe qu'elles représentent des sacs de farine, des livres ou des litres de lait, car elles ne désignent rien de concret dans la réalité. Les variables sont des cases vides où l'on insère ce dont on a besoin.

La méthode utilisée dans les sciences formelles est la déduction.

Sciences empiriques

Contrairement aux sciences formelles, ce sont celles qui se réfèrent à des faits ou à ce qui se passe dans le monde. Par exemple, l'affirmation « La Terre tourne autour du Soleil » est une déclaration qui parle du monde et peut être vérifiée empiriquement.

Les sciences empiriques regroupent toutes les sciences, à l'exception des mathématiques et de la logique, et possèdent ces trois caractéristiques :

• Aspect pratique : leur but est pratique, la connaissance est recherchée pour son utilité.
• Expérimentale : leur méthode est basée sur l'expérimentation.
• Mathématisation : les sciences empiriques utilisent un langage mathématique.

Elles sont divisées en deux groupes :

• Sciences de la nature : Elles ont pour objet la nature. Par exemple, la physique, la chimie, la biologie, l'astronomie, etc.
• Sciences sociales et humaines : Leur objet est l'être humain. Par exemple, la psychologie, la sociologie, l'histoire, la géographie, etc.

Il existe deux méthodes principales dans les sciences empiriques : la méthode inductive et la méthode hypothético-déductive.

L'Origine des Sciences

Origine des Sciences formelles

Au IVe siècle av. J.-C., le philosophe grec Euclide a rassemblé dans un traité intitulé Les Éléments toutes les connaissances mathématiques de l'époque dans le monde occidental. Il a également créé une géométrie, qui est celle que les élèves apprennent au secondaire.

Au même siècle, la logique est née en Grèce, grâce à Aristote, qui a écrit l'Organon, le premier traité connu sur la logique.

Origine des Sciences empiriques

La physique, modèle des sciences naturelles, apparaît en Occident avec le philosophe Aristote, qui rédige le traité Physique, en se concentrant sur le thème du mouvement. Il établit un système géocentrique : Aristote croyait que la Terre était le centre de l'univers et que toutes les planètes et le Soleil tournaient autour d'elle. Il a fallu attendre Copernic (1473) pour corriger la terrible erreur d'Aristote et mettre en place un système héliocentrique (avec le Soleil au centre).

La prochaine étape importante dans les sciences physiques s'est produite avec Galilée (1564-1642), qui a stipulé que la Terre se déplace, et Newton (1642-1727), qui a écrit un traité de mécanique, la science des relations entre les mouvements et les forces. Les derniers changements importants en physique sont survenus avec Einstein et sa théorie de la relativité.

La plupart des sciences sociales sont apparues en Grèce, mais n'ont acquis le statut de science qu'au XIXe siècle, lorsqu'elles ont commencé à utiliser la méthode scientifique.

La Méthode Déductive

C'est la méthode des sciences formelles, et c'est une méthode par laquelle on procède logiquement de l'universel au particulier. Par exemple, dans le raisonnement suivant :

Tous les hommes sont mortels
Socrate est un homme
Alors Socrate est mortel

La conclusion découle nécessairement de ces deux déclarations précédentes, car le fait que Socrate est mortel (particulier) est en quelque sorte contenu dans le fait que tous les hommes sont mortels (universel). Il n'y a donc aucune possibilité d'erreur ; on peut conclure sans crainte de se tromper.

Les mathématiques et la logique sont ce qu'on appelle des systèmes axiomatiques, c'est-à-dire des systèmes composés de deux types d'énoncés : des axiomes (déclarations évidentes et indémontrables) et des théorèmes (déduits des axiomes ou d'autres théorèmes).

Par conséquent, ces sciences ont un degré élevé de certitude ; il est très difficile de se tromper, elles sont très fiables, car toutes leurs déclarations sont des axiomes (évidents) ou des théorèmes (déduits des axiomes).

Notez que la méthode déductive ne recourt pas à l'expérience (elle n'est pas empirique et ne peut l'être), car une déclaration générale ne peut jamais être empirique. L'empirique est le particulier (voir 1 cheval, ou 24, ou 58) ; l'universel ne l'est pas (nous ne verrons jamais tous les chevaux, c'est-à-dire tout ce qui existe maintenant, tout ce qui a existé et tout ce qui existera).

La Méthode Inductive

Elle est typique des sciences empiriques et permet la formulation de déclarations générales à partir de l'expérience. Elle est donc fondamentalement opposée à la déduction.

Considérons l'exemple :

Un scientifique cherche à déterminer la couleur des corbeaux. Il déclare avoir effectué 10 observations (il est allé sur le terrain 10 fois, c'est-à-dire qu'il a fait 10 observations empiriques, 10 observations basées sur l'expérience). Dans toutes ces observations, il a prouvé que la couleur des corbeaux était noire. Ainsi, le scientifique conclut que tous les corbeaux sont noirs.

Les observations du scientifique sont particulières. La déclaration finale (« tous les corbeaux sont noirs ») est générale.

Le Problème de l'Induction et le Falsificationnisme

La méthode inductive pose un grave problème : comment justifier que tous les individus d'une classe (les corbeaux) possèdent une propriété (être noirs) qui n'a été observée que chez certains ? Peut-on être sûr que tous les corbeaux qui existent, ont existé ou existeront sont noirs ? La réponse est NON. Nous avons une garantie de 99 %, mais pas une certitude absolue.

Pour contourner ce problème, le philosophe des sciences Karl Popper (1902-1994) a déclaré qu'une déclaration générale ne peut pas être vérifiée empiriquement, mais seulement réfutée (c'est-à-dire contredite ou contestée par des arguments). Cette théorie est connue sous le nom de falsificationnisme.

Jusqu'à très récemment, on pensait qu'une fois qu'une déclaration générale (par exemple, « tous les corbeaux sont noirs ») était établie, il suffisait qu'elle soit vérifiée empiriquement (en trouvant des corbeaux noirs) pour la considérer comme vraie. Mais nous avons vu qu'il n'est pas possible de vérifier empiriquement une déclaration générale.

Une déclaration générale est considérée comme vraie tant qu'elle n'est pas réfutée, c'est-à-dire tant qu'il n'y a pas de preuve contraire (par exemple, un corbeau orange). Popper tient à souligner que toutes les déclarations de la science empirique (par exemple, les lois de la physique) sont basées sur la méthode inductive, et que nous n'avons donc pas une confiance totale dans leur certitude. Simplement parce qu'aucune preuve n'a encore été découverte pour les falsifier. Pour Popper, la plupart des lois sont des conjectures, des bases provisoires ; nous ne saurons jamais avec certitude si elles sont vraies.

Ainsi, les lois et les théories scientifiques sont falsifiables, ce qui signifie que nous ne devrions jamais les prendre pour absolument vraies ; nous devons toujours envisager la possibilité qu'elles soient fausses (et cela est très grave, imaginez que la loi de la gravitation ne soit pas vraie...).

Selon Popper, la méthode scientifique ne fournit pas de certitude absolue, comme on le croyait auparavant, mais nous invite simplement à accepter les conclusions jusqu'à preuve du contraire.

Plusieurs critiques ont été formulées à l'encontre de la réfutabilité :

• La falsifiabilité concerne les déclarations isolées, pas les théories⁴. C'est-à-dire qu'on pourrait trouver des preuves falsifiant une loi, mais pas un test qui falsifierait une théorie entière.
• Une théorie n'est abandonnée que s'il en existe une meilleure. Même si une ou plusieurs lois d'une théorie sont réfutées, la théorie reste valide tant qu'il n'y a pas de remplacement.

La Méthode Hypothético-Déductive

Cette méthode est également typique des sciences empiriques et combine les deux méthodes précédentes : la déduction et l'induction. Elle se déroule en 5 étapes :

1. Observation des phénomènes : Un phénomène naturel (la foudre, par exemple) est observé, et on se demande comment il se produit.
2. Hypothèse : Le scientifique élabore une tentative d'explication du phénomène (par exemple, la foudre se produit lorsque les nuages se heurtent).
3. Déduction des conséquences de l'hypothèse : On déduit les conséquences de l'hypothèse (par exemple, la collision des nuages provoque des éclairs).
4. Expérience : Le phénomène est reproduit, le plus souvent en laboratoire, pour vérifier les conséquences de l'hypothèse (par exemple, on fait entrer en collision des nuages et on observe que des éclairs se produisent réellement).
5. Formulation de la loi : L'hypothèse (la foudre se produit lorsque les nuages se heurtent) devient une loi.

Loi et Théorie Scientifique

⁴ Une théorie est un ensemble de lois.