Avant d'en arriver à l'expérience et à l'induction, commençons par un peu de vocabulaire,...

L'abstraction est le fait de ne considérer qu'une partie des "qualités" de "parties" de la "réalité" pour en tirer une idéalité. Il s'agit de construire une représentation en négligeant certains aspects de cette "réalité", quoi qu'elle soit. Le cercle mathématique est ainsi une abstraction possible de tous les cercles que l'on peut tracer ou lire dans le monde qui nous entourre.

Les sciences visent à représenter la "réalité", donc à construire des abstractions. Les théories produites ne sont pas une copie mais une représentation de la "réalité". Pour autant, cela n'impose pas, pour les comprendre, de croire à la "réalité" comme un objet, au même titre que tables ou chaises (selon la conception commune), de la même manière qu'une carte représente un territoire sans que celui-ci soit donné comme objet^[6]. Les représentations produites par les sciences ne sont que des images imparfaites dont rien n'impose qu'on les considère de même nature que la "réalité".

Certaines philosophies, dites idéalistes, considèrent que la "réalité" et ses représentations sont essentiellement de même nature : des "idées"^[7]. Nos perceptions sont alors des images dégradées d'une idéalité originale (cf. l'allégorie de la caverne de Platon [République, VII 514a-519d]). Poussé à l'extrême, l'idéalisme peut affirmer que chercher et apprendre ne sont que des formes de ressouvenir, comme Socrate dans le Ménon de Platon [80d-86c]. Une autre forme d'idéalisme peut énoncer que notre connaissance du monde répond à des formes a priori, comme chez Kant.

Ces diverses formes d'idéalismes ne sont pas normativement opérant pour la science. Les chercheurs et enseignants préfèrent donc souvent adopter, au moins à titre méthodologique, une métaphysique réaliste, qui suppose l'existence d'une réalité indépendante de la pensée, de nature matérielle (^[8]). Mentionnons brièvement que le réalisme peut prendre de nombreuses formes selon le niveau de réalité qu'il accorde à tel ou tel "objet". Par exemple : le concept de table existe-t-il en soi (réalisme des universaux) ou bien n'est-il qu'une désignation arbitraire pour désigner une collection disparate (nominalisme) ?

Toutes ces conceptions alternatives sont de l'ordre de la métaphysique, et non de l'épistémologie, mais elles sous-tendent tout travail épistémologique. Par prudence, et par méthode, nous avons adopté une attitude neutre dans notre présentation ; toutefois, la philosophie des sciences et, dans une certaine mesure, la sociologie des sciences, ne peuvent tenir cette neutralité. Nous y reviendrons plus loin.

Francis Bacon (XVII^e s.) : La science vise à l'amélioration du sort de l'Homme sur Terre. Elle est obtenue par une observation méthodique, dont découlent des faits. Cette opinion est probablement répandue à la même époque chez les pionniers de la science moderne : Galilée, Newton,...

On peut lire chez ceux-ci (rétrospectivement) une volonté de se détacher de la préconception. L'induction naïve veut croire qu'il n'y a pas de préconception : les théories scientifiques reposent sur une observation sincère et neutre. Les lois et théories sont des généralisations de faits objectifs. Comme le dit Ernst Mayr, « Dans les sciences naturelles, les deux éléments qui contribuent le plus à la formation d'une théorie nouvelle sont la découverte de faits inédits et le développement de concepts nouveaux.»

David Hume (XVIII^e s.) : les "lois" sont des habitudes psychologiques acquises au contact de l'expérience.

La physique est souvent considérée comme le "paradigme", l'archétype, de la vision empiriste : collecter des faits et en tirer des lois et théories par des procédures logiques : l'induction. Ceci implique qu'il n'y aurait pas place en science pour l'opinion, les goûts, la spéculation. En ce sens, le savoir scientifique serait objectif.

La science va des faits aux lois par induction et des lois aux prédictions par déduction. Dans cette vision la logique rassemble la déduction et l'induction (John Stuart Mill, fin XIX^e s.).

Problème : comment généraliser ? En général, les critères de l'induction sont :

De ces critères découle, notamment, l'exigence de reproductibilité : toute expérience, pour valoir, doit pouvoir être reproduite par les pairs. Toutefois, on a conscience que quand certaines expériences ne marchent pas cela peut être également un effet de l'habileté d'expérimentation. Par exemple, les expériences de Joule ne sont guère reproductibles tant elles demandent de savoir-faire, de brasseur, en l'occurrence.

On retient souvent, en France, comme point culminant de la méthode inductive, la méthode O.H.E.R.I.C. de Cl. Bernard [1865], largement vulgarisée dans le monde scolaire : « observation, hypothèses, expérimentation, résultats, interprétation, conclusion ». En fait cette méthode, comme d'autres méthodes empiristes, commence déjà à répondre à quelques critiques qui seront formulées à l'encontre de la méthode inductive, nous y reviendrons. Il s'agit d'une méthode empiriste, ou inductive, parce que l'observation reste première.

Suite (surtout) au développement de la logique au début du XX^e s. et (marginalement) aux critiques formelles contre l'induction, s'est développé le positivisme logique surtout au début du XX^e s. (Rudolf Carnap, A.J. Ayer). Il s'agit d'un inductivisme idéologique poussé extrêmement loin. Une théorie n'y a pas même de sens sans induction. Ce "courrant" s'est épuisé faute de "combattant".

Poussé à l'extrême, ces positions excluent ce qui est (ou semble) inobservable. Ainsi Claude Bernard estimait impossible que l'on sache jamais la composition des étoiles alors que l'on sait maintenant étudier leur composition (externe) de façon très précise. Il faut se souvenir que le domaine même de la connaissance, outre les faits proprement dits, n'est jamais que temporairement admis.

Selon l'inductiviste naïf la science va toujours de l'avant, progresse toujours. Or, ce n'est pas ce qu'on observe (cf. l'introduction).

Le « problème de l'induction » : L'induction est en général justifiée... par induction (critique de David Hume, XVIII^e s.). Exemple de la dinde inductiviste (Bertrand Russell, philosophe des science, première moitié du XX^e s.): « Une dinde arrive dans une ferme, est nourrie tous les jours à 9h. En bonne inductiviste elle recueille un grand nombre de données pour conclure (jour, climat,...). Elle finit par conclure qu'elle est toujours nourrie à 9h du matin,... jusqu'à la veille de Noël où on lui tranche le cou. » L'induction ne prend pas en compte les circonstances présupposées (puisqu'elle les nie).

Pour éviter ces critiques, l'induction (notamment le positivisme logique) s'est rabattue sur les probabilités : les conclusions sont seulement probablement vraies (programme de recherche très développé). Il existe, également, des techniques (plus anciennes) basées sur les covariations.

Le paradoxe des corbeaux (de Hempel) est, d'un point de vue logique, le coup de grâce porté à l'induction : du point de vue logique « tous les corbeaux sont noirs » équivaut à « tout ce qui n'est pas noir (une table bleue, un cygne blanc,...), n'est pas corbeau » donc observer une pomme rouge est une confirmation de cette "loi", ce qui est gênant, pour le moins.

Autre difficulté : la question de savoir combien d'observations font « beaucoup » ? Avec Hiroshima on a compris du premier coup le danger, de même pour la main dans le feu : une seconde observation est inutile pour déduire une loi. Plus généralement, le problème est de savoir quels sont les paramètres significatifs ? Et, de là, quelles sont les expériences pertinentes. Pour le savoir, il faut une connaissance théorique préalable à l'observation, contrairement aux présupposés de l'induction.

Exemple de l'astrologie : Nous reprenons ici des éléments que l'on pourra trouver avec grand profit dans [Charpak & Broch 2002, op. laud., pp. 24 sqq.] ; on y trouvera également quantité d'informations sur ce sujet, des démystifications en particulier. Vous verrez, en particulier, comment faire de vous de "parfaits" devins (médium, astrologue ou autre). « La preuve que l'astrologie fonctionne, et fonctionne même bien, c'est que mon horoscope m'a prédit des choses vraies, des choses qui se sont effectivement produites, qui ont été réalisées.» Tel est le discours fréquemment véhiculé et que vous entendrez probablement en cours à ce sujet ou à d'autre (la sourcellerie, par exemple). C'est une application naïve de l'induction, qui montre que cette théorie ne peut être appliquée telle quelle. En fouillant un peu, on peut voir que nombre de pseudo-sciences se basent sur une même application simple de l'induction. C'est un des exemples des limites de cette méthodologie : voyons maintenant que ces limites sont plus profondent et ne se limitent pas à ces possibilités de mimétisme.

Notons, par parenthèse que ceci n'est en rien anecdotique, comme le montrent les chiffres suivants [Charpak & Broch 2002, p. 188, DEUG A1, B1 et A2, Univ. Nice, 1982-1983]^[9] :

Toute observation est sélection d'informations. Cette sélection se fait nécessairement selon un cadre théorique. En classe, il est donc important de contextualiser toute expérience : l'expérience arrive après un enseignement, qui donne un cadre, et avec des objectifs, qui vont permettre de spécifier des variables à observer, selon un protocole expérimental. Pour établir un énoncé d'observation, il faut se reposer sur d'autres "mieux établis". De ce fait, les observations, ne serait-ce que parce qu'elles reposent sur des présupposés, sont faillibles (ex. du mauvais génie de Descartes ou de la « matrice » dans Matrix).

Au delà de ce fait, il existe généralement de nombreuses façon de décrire un même fait concret, différentes abstractions de ce fait. C'est ce qu'on appelle la sous-détermination des modèles par rapport à l'expérience. Ce n'est pas une idée neuve : Galilée (XVI^e-XVII^e s.) disait déjà que « La vérité est fille du temps.» Même quand les lois sont identiques, leur interprétation peut changer. Par exemple, le concept de phlogistique, héritier de l'élément « feu » antique, a été remplacé en chimie par la notion de nombre d'oxydation mais garde un certain pouvoir explicatif (Lavoisier utilisait encore cette notion).

En classe, une définition ne sert à rien sans un minimum de théorie pour la comprendre, c'est à dire dans laquelle l'insérer, sans un arrière-plan conceptuel minimum à quoi la relier.

Autre difficulté : dans la vie courante, ce n'est pas parce que nous disons quelque chose de bonne foi que cela est vrai, ni parce que nous mentons que nous disons quelque chose de faux ; même si certaines langues ne font guère la différence (l'anglais, par exemple). Les sourciers, par exemple, sont le plus souvent de bonne foi, ce qui permet de faire facilement la preuve de leur absence de "don" [Charpak & Broch 2002, pp. 136 sqq.]. Voyons brièvement que cette difficulté dépasse largement ce cas élémentaire.

« La connaissance scientifique est toujours la réforme d'une illusion » [cité in Bachelard 1971b, p. 12]. N. R. Hanson : « Il y a plus a voir que ce qui arrive dans le globe occulaire. » Notre vision, des cratères de lune, de la perspective dans les schémas, des organes en radioscopie, de l'harmonie en musique, etc. est déterminée par notre formation préalable. Voici une expérience célèbre de psychologie : « On demande à des sujets d'identifier rapidement des cartes à jouer, puis on introduit des cartes "anormales", du genre : as de pique rouge. Les sujets les perçoivent comme des cartes normales. Puis, quand ils se rendent compte de la présence de ces cartes (ou quand on leur dit), ils n'ont plus aucun problème pour les identifier. » Nous observons avec nos attentes. Il n'y a pas seulement interprétation différente, mais réellement perception différente.

Le cas existe aussi chez les plus grands. Ainsi, au début des lunettes astronomiques, Galilée "voyait" la même chose que ses contemporains en termes d'images sur sa rétine, mais il ne "voyait" pas du tout la même chose en termes de réalité. Ses contemporains voyaient des différences de couleur ou de texture du sol lunaire, tandis que Galilée voyait des reliefs à la surface de la Lune. La différence : Galilée avait donné des cours de dessin en perspective. Les reliefs de la Lune sont au moins autant découverts à cette époque parce que ce sont les débuts de la perspective systématique que parce que ce sont les débuts de la lunette astronomique, d'ailleurs largement répandue comme attraction à l'époque. Plus généralement, les linguistes et philosophes du langage du XX^e siècle ont montré à quel point tout langage est, par nature, "cousu" de théorie.

Pour Hume, nous avons vu que les "lois" sont des habitudes psychologiques acquises au contact de l'expérience. Bergson : « Notre esprit a une irrésistible tendance à considérer comme plus claire l'idée qui lu sert le plus souvent.»

Bien entendu, puisque toute lecture du monde se fait à l'aide d'un arrière-plan conceptuel, cet arrière-plan peut constituer une entrave aux changements, en particulier à l'apprentissage. C'est la notion d'obstacle épistémologique, développée par Bachelard notamment : « Quand on cherche les conditions psychologiques des progrès de la science, on arrive bientôt à cette conviction que c'est en termes d'obstacles qu'il faut poser le problème de la connaissance scientifique. [...] c'est dans l'acte même de connaître [que résident] des causes de stagnation et même de régression, [...] des causes d'inertie que nous appellerons des obstacles épistémologiques. [...] En fait, on connaît contre une connaissace antérieure [...]. Un obstacle épistémologique s'incruste sur la connaissance non questionnée. Des habitudes intellectuelles qui furent utiles et saines peuvent, à la longue, entraver la recherche. » [Bachelard 1971b, pp. 158 sq.]

En termes pédagogiques : « Dans l'éducation, la notion d'obstacle pédagogique est [tout autant] méconnue. J'ai [dit Bachelard] souvent été frappé du fait que les professeurs de sciences, plus encore que les autres si c'est possible, ne comprennent pas qu'on ne comprenne pas. [...] Les professeurs de sciences imaginent que l'esprit commence comme une leçon, qu'on peut toujours refaire une culture nonchalante en redoublant une classe, qu'on peut faire comprendre une démonstration en la répétant point par point. Ils n'ont pas réfléchi au fait que l'adolescent arrive dans la classe de physique avec des connaissances empiriques déjà constituées : il s'agit alors, non pas d'acquérir une culture expérimentale, mais bien de changer de culture expérimentale, de renverser des obstacles déjà amoncelés par la vie quotidienne. Un seul exemple : l'équilibre des corps flottants fait l'objet d'une intuition familière qui est un tissu d'erreurs. D'une manière plus ou moins nette, on attribue une activité au corps qui flotte, mieux au corps qui nage. Si l'on essaie avec la main d'enfoncer un morceau de bois dans l'eau , il résiste. On n'attribue pas facilement, la résistance à l'eau. Il est dès lors assez difficile de faire saisir le principe d'Archimède dans son étonnante simplicité mathématique si l'on n'a pas d'abord critiqué et désorganisé le complexe impur des intuitions premières.» [cité in Bachelard 1971b, pp. 161 sq.]

Finalement, l'inductivisme sera d'abord rejeté parce que l'on disposera de théories plus adéquates, plus qu'à cause de ses défauts (ne serait-ce que parce que les autres théories en ont de similaires). Ce rejet est un rejet dû au progrès de la science épistémologique ; il ne signifie pas que l'inductivisme ne comporte rien de vrai. L'image du soleil comme lampion se déplaçant dans le ciel d'est en ouest n'est plus admise mais elle est encore adéquate dans nombre de cas (pour garer sa voiture en été, par exemple). De même, l'inductivisme permet de répondre commodément à certains cas pratiques, même si la théorie qui le sous-tend est abandonnée. Il peut rester, en tout cas, une bonne description de certaines réalités historiques : par exemple, Darwin restera longtemps un naturaliste, parcourra la moitié du globe en qualité d'observateur (lequel observe, mais également réfléchit), avant de formuler explicitement ces théories sur l'évolution des espèces.