Nous nous restreindrons ici au domaine des sciences expérimentales, dans la mesure où le fait de savoir ce que pourrait être une science non expérimentale est loin de faire l'unanimité. Tout le problème est déjà dans ces deux mots : « science » dit savoir, connaissance, et donc construction abstraite et verbale, « expériental » dit recours à l'expérimentation, et donc confrontation au réel.

Pour montrer que le problème se pose de manière très générale, je prendrais deux exemples élémentaires (niveau collège) relatifs à la notion de masse.

Premier exemple, fort connu : d'un kilo de plomb et d'un kilo de plumes, qu'est-ce qui pèse le plus ? Par définition, il s'agit de la même masse, donc du même poids. Or l'énoncé de cette petite énigme montre que nombre de personnes, y compris qui connaissent la "bonne" réponse, sont gênées par celle-ci. Il faut donc chercher plus loin. On pourrait montrer que la conception de "lourdeur" qui est mobilisée par les sujets est autre chose que la masse ou que le poids (on pourrait aussi parler de conception incorrecte de la masse ou du poids) : c'est une conception qui fait intervenir également la densité. Quand on dit « peser » le physicien entend « poids » ; le non-physicien entend autre chose.

Prenons un second exemple, en apparence mieux cadré. Une balance de Roberval^[1] est sensée mesurer la masse,... presque. Prenons un sac de 20 L que nous remplissons d'air, que nous fermons et que nous plaçons sur l'un des plateaux d'une balance. L'autre plateau contient un sac identique mais vide. L'air a une densité^[2] d'environ 1,2 g/L (^[3]), le sac fait donc environ 25 g ; or on constate que le fléau ne bouge pas, même pour une balance usuelle, sensible au décigramme. Réponse 1 : il faut prendre en compte la poussée d'Archimède. Réponse 2 : il faut soit compter les 20 L hors-sac au dessus du second plateau soit ne pas compter les 20 L ensachés du premier. Ces deux réponses, formellement équivalentes, nous permettent de tirer deux morales : Primo, même si certaines approximations sont généralement possibles (voire souhaitables), il faut parfois les abandonner : dans notre cas, la balance de Roberval n'est pas un instrument mesurant la masse mais un instrument mesurant la masse à la poussée d'Archimède près. Secundo, une mesure nécessite toujours une théorie pour s'interprêter.

La science semble souvent indissociable du progrès. Elle est souvent vu comme un parcours historique ayant un sens (une direction) accumulant des connaissances au fur et à mesure qu'elle nous affranchit de nos erreurs ­ c'est, en particulier, ce modèle de construction du savoir qu'emploie l'enseignement scientifique. Par exemple : « l'existence de la science se définit comme un progrès du savoir, que le néant symbolise avec l'ignorance » [cité in Bachelard 1971b, p. 15]. Rien n'est plus faux historiquement : la science est un tissu extrêmement ramifié de représentations qui se croisent, s'opposent et, parfois, triomphent les unes des autres. Nous n'aborderons que peu cet aspect des choses dans ce cours ; nous nous bornerons à donner quelques exemples, pour fixer les idées.

On se figure souvent que c'est Galilée qui introduisit l'idée que la Terre tourne autour du Soleil. Certains savent qu'il ne faisait que défendre là une théorie développée par Copernic. Peu nombreux sont ceux qui savent que cette idée avait déjà été défendue (et argumentée) par Aristarque de Samos à l'époque hellénistique (III^e s. AEC).

En fait, l'accumulation n'est même pas vraie dans le cas des techniques. Qui sait que la machine à vapeur n'a pas été inventée par Papin à la fin du XVII^e s. (^[4]), mais par Héron d'Alexandrie à la fin du I^e s. (EC) ? On peut penser que cette technique ne s'est pas développée faute de besoin : la main d'œuvre des esclaves était abondante, ou faute d'un contexte technique suffisant : l'invention du mécanisme bielle-manivelle date du XVI^e s. Autre exemple : imagine-t-on que les anciens égyptiens pratiquaient (avec succès) des opérations de la cataracte ? On n'imagine pas que le besoin se soit tari... Il faut, dans tous les cas, aller voir de plus près !

L'épistémologie est, littéralement, la science du connaître, en grec epistêmê (ε̉̉πιστήμη).

L'épistémologie dans ce sens large comprend principalement : l'histoire des sciences, qui vise à décrire le déroulement historique de la construction scientifique, de l'institution scientifique ou du savoir savant, la philosophie des sciences, qui a pour vocation à élucider le contexte conceptuel des modèles scientifiques, à tracer des perspectives dans le savoir savant, à mettre en lumière les conditions philosophiques de la science, et l'épistémologie au sens strict, qui étudie la méthodologie scientifique, la structure humaine de la science, les modes de diffusion, d'évolution et de renouvellement du savoir savant. Mais elle comprend ou rejoint également, à des degrés moindres : la logique, la psychologie, notamment cognitive, la pédagogie et les didactiques, l'histoire des sociétés, la sociologie, en particulier la sociologie de la recherche scientifique,...

Au sens strict, l'épistémologie se pose la question « qu'est-ce que la science ? » Cependant, elle le fait dans un contexte qui n'est pas neutre : l'image de « la Science » est souvent celle d'un appareil de production de vérité et non d'un appareil d'observation, de recherche. Par ailleurs cette « Science » est connotée d'autant plus positivement que sa production est examinée par des philosophes, plus ou moins exclus de celle-ci. En conséquence, la question sera beaucoup plus souvent « que doit être la science ? ». On parle alors de méthodologie quand il s'agit de savoir comment en faire. Mais question des parasciences ou de certaines philosophies est toujours plus ou moins présente : « que doit être une pratique pour être scientifique ? », entendez « pour produire de la vérité.» La question n'est plus alors de méthodologie mais de jugement ; on parle alors de norme.

Pour parler des sciences expérimentales, on trouve également la locution « sciences exactes » ou "dures". Pour s'entendre sur ce terme, on peut le définir, au niveau le plus simple, comme la représentation autorisée que se fait, à un moment donné, une société sur la réalité concrète qui l'entoure. L'adjectif « exact » indique que l'on se réfère seulement à une partie du savoir d'une époque. L'adjectif « autorisé », c'est à dire d'autorité, indique que l'on ne prend pas en compte toutes les croyances de cette époque mais seulement une partie, qui correspond à une norme. Cette norme, dans le cas de la science, vise à produire un corpus fiable et adéquat.

Nous allons, dans ce cours, évoquer ce qu'est la science, à peu près dans l'ordre des grandes évolutions de la pensée épistémologique. Il faut voir ce parcours comme un raffinement progressif : les visions ultérieures n'effacent pas complètement les visions antérieures ; elles les complètent, les précisent. (^[5])