Une des façons de dépasser ce niveau d'analyse est de partir de la notion de simplicité. C'est à elle qu'a recours Einstein pour se convaincre de l'adéquation de la relativité restreinte puis générale, avant leurs vérifications expérimentales. On peut parfois même parler d'une valeur de la communauté scientifique. Elle est particulièrement cultivée par l'école française de mathématique, qui la qualifie d'« élégance ». C'est ainsi que les trajectoires épicycliques qui avaient été conçues pour décrire le mouvement des planètes dans le système ptoléméen apparaissent aujourd'hui comme extrêmement compliquées, et même comme une création ad hoc de sauvetage de l'ancienne théorie. Pour autant, à leur époque, elles ont pu apparaître, au moins à certains, comme plus simple, dans la mesure où les cercles étaient considérés comme simples, et même parfaits.

La notion de simplicité est donc une notion délicate, tant elle est facilement rétrospective (et donc culturelle). Qu'est-ce qui est simple ? Qu'est-ce qui est ad hoc ? De Pracontal [1986, pp. 239 sq.] considère, par exemple, que la rotondité de la Terre est une notion très difficile, « pas tellement plus simple que la mécanique quantique » : qu'est-ce qu'une sphère ? pourquoi avons-nous une impression de plat ? gravitation ? etc.; en fait toutes ces questions, une fois posées, font que la Terre plate a une complexité similaire à la Terre ronde. Bien entendu, la question se transpose aux préconceptions des élèves : gravité plate, gravité sphérique, difficulté d'imagination des antipodes,...

Un nouvel ensemble de modélisations de la science vise à ce concentrer sur ce type de difficultés. La principale sur ce point, celle d'Imre Lakatos [cf. Lakatos 1970], est de considérer que la science se structure en programmes de recherche dont le critère principal est celui d'une cohérence interne autour d'un noyau dur non négociable. Bachelard : « Le doute universel pulvériserait irrémédiablement le donné en un amas de faits hétéroclites. Il ne correspond à aucune instance réelle de la recherche scientifique. La recherche scientifique réclame [...] la constitution d'une problématique. » [cf. Bachelard 1971b, p. 124]

La théorie des programmes de recherche est une théorie structuraliste de la science : les théories, dans leur ensemble, doivent être considérées comme des structures. Tel terme, tel énoncé joue dans telle théorie un rôle précis. Le sens des termes s'acquiert plus par leur interrelation que par de réelles définitions qui supposeraient un substrat extérieur ou antérieur, ce qui n'est jamais possible. Seule la structuration interne d'une théorie est à même de donner un sens à ses concepts et, finalement, construire une abstraction : « [...] la pensée philosophique, comme la pensée scientifique, ne peut s'intéresser qu'à des phénomènes structurés, qu'à des systèmes qui, par une suite d'approximations bien conduites, peuvent être définis dans un isolement » [Bachelard 1971b, p. 150].

Une théorie, pour se développer, a besoin d'une bonne cohérence interne mais elle doit également être un programme, c'est à dire un projet à long terme. Par exemple, la sociologie actuelle est bonne du point de vue falsificationiste ou inductiviste : elle se préoccupe suffisamment des données empiriques, mais il lui manque un programme de recherche qui guiderait son développement, le développement de ses concepts. À l'inverse, Galilée a effectué peu d'expériences mécaniques réelles, mais beaucoup d'expériences de pensée, tout comme Einstein plus près de nous. Autre exemple : la physique newtonienne pêchait par beaucoup d'aspects. Toutefois, dans ces deux cas, ces penseurs promouvaient un programme à long terme donnant des directions de recherche.

Un programme de recherche est donc la donnée d'une heuristique positive, les directions dans lesquelles il faut chercher, et d'une heuristique négative, ce à quoi on ne peut toucher dans une théorie, sous peine de lui faire perdre sa cohérence. Par décision méthodologique des protagonistes, le noyau dur d'une théorie est infalsifiable.

Une autre grande théorie structuraliste de la science, plus connue, insiste sur des aspects sociologiques de la science : la théorie des révolutions scientifiques, de Thomas Kuhn [1972].

Pour Lakatos [1970], le choix se fait plus entre suivre un programme de recherche ou l'abandonner qu'entre croire ou non à telle théorie ou hypothèse. Kuhn [1972], en revanche, pose la question de l'émergence de la structuration des corpus théoriques.

Pour Kuhn, la science est précédée par une activitée désorganisée qui finit par se structurer peu à peu (étape de pré-science). Puis, quand la communauté scientifique s'arrète sur une matrice disciplinaire, c'est à dire des hypothèses théoriques générales et des lois et techniques permettant de les appliquer, la discipline passe en phase de science normale. Bensaude-Vincent et Stengers [1993] emploient, pour cette période, une expression parlante : « la science des professeurs ». Durant cette période il s'agit pour le scientifique d'expliquer de plus en plus de phénomènes. Le mot « normal » est le même que dans la locution « École Normale » : il s'agit de donner le la, de véhiculer une norme, de transmettre une grille de lecture du monde. Ce faisant, les scientifiques rencontrent de plus en plus de difficultés qui finissent par engendrer un état de crise. Cette crise est surmontée par une révolution scientifique qui promeut une nouvelle matrice disciplinaire et le cycle reprend.

Freud [[Métapsychologie cité dans Perdijon 1998, pp. 66 sq.]] exprime une idée similaire : « Nous avons souvent entendu formuler l'exigence suivante : une science doit être construite sur des concepts fondamentaux clairs et nettement définis. En réalité aucune science, même la plus exacte, ne commence par de telles définitions. Le véritable commencement de toute activité scientifique consiste plutôt dans la description de phénomènes, qui sont ensuite rassemblés, ordonnés et insérés dans des relations. Dans la description déjà, on ne peut éviter d'appliquer au matériel certaines idées abstraites que l'on puise ici ou là et certainement pas dans la seule expérience actuelle. [...] Ce n'est qu'après un examen plus approfondi du domaine de phénomènes considérés que l'on peut aussi saisir plus précisément les concepts scientifiques fondamentaux qu'il requiert et les modifier progressivement pour les rendre largement utilisables ainsi que libres de toute contradiction. C'est alors qu'il peut être temps de les enfermer dans des définitions. »

Une science mûre est guidée par une matrice unique qui définit, légitime et coordonne l'activité. La science normale se distingue de la pré-science par l'absence de désaccord sur les fondements. Kuhn note que, comme le jeu pour Wittgenstein, une matrice ne peut pas être définie explicitement par des règles ou des orientations. La plus grande partie de la connaissance d'un homme de science normale sera tacite. Que l'on se souvienne de l'exemple de Galilée et des reliefs de la lune, évoqué plus haut : le profane et l'initié ne voient pas la même chose de la même scène. Chacun "vit" (voit) dans son monde ; la matrice disciplinaire inclut tout : présupposés (surtout implicites), croyances, méthodes (et normes), appareils et usages expérimentaux, attentes et valeurs,... Comme la connaissance matricielle est essentiellement tacite, elle n'est guère accessible à la critique de l'intérieur : il faut en sortir pour la critiquer. Pour cette raison, Kuhn compare les révolutions scientifiques aux révolutions politiques qui « visent à changer des institutions par des méthodes qu'elles-même interdisent. » Le progrès n'est plus ici simplement cumulatif.

Sur la phase de crise, J. Perrin souligne que « tout concept finit par perdre son utilité, sa signification même, quand on s'écarte de plus en plus des conditions expérimentales où il a été formé » [Les éléments de la physique, cité in Perdijon 1998, p. 76].

Il faut noter, parce que le terme est connu, que Kuhn a d'abord appelé la matrice disciplinaire un "paradigme", avant de se rendre compte de son erreur (un contre-sens). Aujourd'hui le terme est répandu parce que personne n'apprend plus le grec,... Dans ce cas, la période de pré-science peut être appelée "pré-paradigmatique" et la période de crise "post-paradigmatique". Nous déconseillons fortement d'utiliser ces termes impropres, même s'ils permettent de briller pour pas cher.

Ces théories vont de plus en plus vers la description de l'activité scientifique plus que du corpus disciplinaire proprement dit. On s'éloigne, de ce seul fait, de la méthodologie et de la norme. Outre cela, par leur dimension diachronique, elles développent intérêt particulier pour la rupture et les corps conceptuels identifiés. Pour ces deux raisons, il devient de plus en plus difficile de cerner, de définir, de comprendre ce qui est/fait science. Cela ne gène guère ces théories : ce n'est simplement pas leur question.

Pour Kuhn, ce qui fait une science, mais il vaudrait mieux parler de discipline, c'est d'abord sa capacité à atteindre un programme de science normale. Popper : Kuhn met trop l'accent sur le rôle de la critique. Lakatos : Kuhn néglige la compétition entre programmes de recherche (ou matrices ou "paradigmes"). Feyerabend : ce "critère" amène à conclure que le crime organisé et la philosophie d'Oxford sont de la science.

Le choc entre les théories de Kuhn, d'une part et Popper et Lakatos de l'autre, a polarisé le débat autour de deux notions parfois qualifiées de "rationalisme" (à tort) et de « relativisme » (un peu moins à tort).

Ce "rationalisme" (il vaudrait mieux parler d'universalisme) pose l'existence d'un critère universel permettant de comparer les mérites de théories rivales. Dans ce cadre la différence entre science et non-science dépend de ce critère. L'induction et le falsificationisme (Popper) rentrent dans ce cadre. Lakatos se place dans cette perspective : « [sans cet absolu,] la vérité se trouverait dans le pouvoir », « la méthodologie des programmes de recherche peut nous aider à inventer des lois pour endiguer [...] la pollution intellectuelle ». Mais Lakatos reconnaît que sa méthodologie n'est pas suffisante pour guider la science.

En revanche, partant du fait que l'on ne peut édicter de critère absolu de vérité ou que la vérité ne saurait exister de façon objective, le relativisme nie l'existence d'une norme de rationalité universelle et ahistorique. On parle de relativisme cognitif quand il est question du savoir, de la vérité en général. Kuhn exprime un certain relativisme par rapport aux communautés (de savants). Les critères de qualité des théories apparaissent comme des valeurs de la communauté. Kuhn, lui, ne se conçoit pas comme relativiste dans la mesure où il théorise néanmoins un progrès des sciences. La forme la plus extrême du relativisme est le nihilisme (du latin nihil : rien), qui ne croit pas en une réalité objective indépendante^[12].

Insistons simplement, pour conclure sur ce point, que la science nécessite la confiance entre chercheurs : il est impossible de tout critiquer systématiquement. Il faut admettre, ne serait-ce que les bases sur lesquelles construire, qu'elles soient théoriques ou expérimentales. Dans l'enseignement, le problème est souvent inverse : on admet trop, on n'exerce pas assez son sens critique. Précisons que le sens critique n'est pas le fait de tout critiquer, mais de critiquer à propos et de la bonne manière. En matière de raison, tout est affaire d'équilibre. Evry Schatzman : « Un enseignement de la science qui n'apprend pas à penser n'est pas un enseignement de la science ; il est un enseignement de la soumission. »

Le transfert est une question essentielle en pédagogie : comment transférer un concept (ou notion), une méthode de résolution ou une procédure (ou compétence) d'un cadre ou d'un exemple concret à un autre. Exemple : la maîtrise de tel traitement de texte est-elle transférable à tel autre. Il se pose également en épistémologie entre disciplines. Comme en pédagogie, cette notion n'est pas absolue et dépend d'un arrière-plan cognitif : tel transfère sans difficulté, parce qu'il voit la similarité de deux situations, là où tel autre ne voit que deux situations différentes [Tardif et Meirieu, 1996].

Quand une notion se transfère d'une discipline à une autre, on dit qu'elle est transversale à ces disciplines. Quand une approche met en œuvre plusieurs disciplines, en utilisant donc des notions transversales, on dit qu'elle est transdisciplinaire. Quand une approche vise à mettre en relation des discipline, pour les inter-féconder, on dit qu'elle est interdisciplinaire.

Ce qui permet les tranferts entre disciplines est encore très mal compris et peu abordé par les théories épistémologiques. Toute la difficulté est de penser ce qui fait la continuité de la science. Depuis les épistémologies structuralistes (Lakatos, Kuhn), à force de se concentrer sur les liens à l'intérieur d'une discipline on perd de vue les liens entre théories, en particulier entre théories successives du même domaine, qui sont souvent considérées comme incommensurables, c'est à dire dont les contenus ne peuvent être comparés. Ce n'est qu'en partie vrai : le "parcours" du soleil dans le ciel, la gravitation, le phlogistique et tant d'autres nous montrent qu'il y a souvent dans la science une certaine permanence, qui de loin permet de la percevoir cumulative.