LA THEORIE PHYSIQUE (1906)

SON OBJET- SA STRUTURE

PIERRE DUHEM

PREFACE SECONDE EDITION

INTRODUCTION

• D'emblée Pierre Duhem évoque le projet poursuivi dans son livre : « Cet écrit sera une simple analyse logique de la méthode par laquelle progresse la science physique. » 
• Il entend plus précisément étendre son analyse à deux choses :
  • il s'agit d'abord de fixer « l'objet » de la Théorie Physique
  • Puis il faudra examiner sa « structure » en étudiant « le mécanisme de chacune des opérations par lesquelles elles se constituent. »
• L'ouvrage se sépare en deux parties : la première sur l'objet de la théorie physique, La seconde sur la structure.
• L'analyse menée par Duhem n'est pas qu'une analyse logique, théorique de la physique. Le théoricien n'est pas coupé du « détail concret ». Au contraire, cette analyse « s'est développée par la pratique quotidienne de la science. »
  Ainsi le travail de l'épistémologue maintient uni la théorie et la pratique. Il établit la théorie de la théorie. C'est un travail long : plus de vingt ans « de labeur » pour Duhem.

PREMIERE PARTIE : L'OBJET DE LA THEORIE PHYSIQUE

chapitre 1 : la théorie physique et explication métaphysique

§1

• Quel est l'objet d'une théorie physique ?
• Réponse 1 :
  c'est l'explication d'un ensemble de lois expérimentalement établies.
  • Expliquer :
    c'est dépouiller la réalité des apparences qui voilent la réalité. Un ex : les théories acoustiques vont chercher à élaborer des lois expérimentales comprises comme rapport fixes fixes entre des notions générales et abstraites telles que hauteur, accord, octave. Ces lois expliquent ,révèlent la réalité matérielle qui se cachent sous les apparences
    sensibles données dans l'observation. Elles atteignent la certitude.
  • Les théories hypothétiques :
    quand la réalité matérielle échappe complètement à nos sens on fait « comme si » la réalité était ce qu'elle affirme.

§2

• Selon ce point de vue, la physique est dépendante d'une métaphysique.
  Si une théorie physique est une explication, elle n'a pas atteint son but tant qu'elle na pas écarté toute apparence sensible pour saisir la réalité physique.

• Le problème est le suivant :
  Ces théories expriment-elles sous une forme abstraite et générale -les notions- la réalité matérielle ? Ou bien représentent-elles seulement les caractères universels de nos perceptions ?

• Un théorie comme explication doit répondre à deux questions :
  • Existe-t-il une réalité matérielle distincte des apparences sensibles ?
  • De quelle nature est cette réalité ?
• Or ces questions dépassent la méthode expérimentale. Car celle-ci ne connaît que des apparences sensibles.

§3

• Les progrès de la science mathématique a un cours paisible. La force des mathématiques : le consentement universel.
• Or la métaphysique bénéficie-t-elle de de ce consentement ? Non ! le champ de la métaphysique est un champ de bataille.

• Conséquence de cette subordination de la physique à une métaphysique :
  « Les divisions qui séparent les divers systèmes métaphysiques se prolongeront dans le domaine de la physique. »

§4

• La querelle des
  causes occultes : les
  métaphysiques -Aristote, Newton, Les atomistes, les Cartésiens- s'accusent mutuellement de recourir à des causes occultes.
• « Chaque école cosmologique admet dans ses explications certaines propriétés de la matière que l'école suivante se refuse à prendre pour des réalités, qu’elle regarde simplement comme des mots désignant, sans les dévoiler, des réalités plus profondément cachées,
  qu'elle assimile, en un mot, aux qualités occultes créées avec tant de profusion par la scolastique. »

§5

• Aucun système métaphysique ne
  suffit à édifier une théorie physique.
• Or toute métaphysique n'est-elle pas condamnée aux causes occultes ?

CHAPITRE II : THEORIE PHYSIQUE
ET CLASSIFICATION NATURELLE

§1

• Quelle est la véritable nature
  d'une théorie physique et quelles opérations la constituent ? Ne pourrait-on assigner à la théorie physique un objet autonome ?
  Qui ne relèverait d'aucune métaphysique ?

• Définition de la théorie physique : Une théorie physique n'est pas une explication. C'est un système de propositions mathématiques, déduites d'un petit nombre de principes, qui ont pour but de représenter aussi simplement, aussi complètement et aussi exactement que possible, un ensemble de lois expérimentales.

• Quatre opérations par lesquelles se forme une théorie physique :   

1. La définition et la mesure
   des grandeurs physiques. On isole les propriétés simples. On leur donne un symbole
   mathématique.
2. Le choix des hypothèses. On
   relie ces symboles entre eux dans des propositions qui serviront de principes pour nos déductions. Ces principes sont des hypothèses, Etymologiquement les fondements sur lesquels s'édifiera la théorie. Ils ne prétendent pas énoncer les relations véritables entre les propriétés réelles des corps.
3. Le développement mathématique
   de la théorie. Les principes sont combinés ensemble suivant les règles de l'analyse mathématique.
4. La comparaison de la théorie
   avec l'expérience. Les conséquences déduites sont des jugement sur les propriétés physiques des corps. Ces jugement on les compare aux lois expérimentales. Si elles concordent avec lois, alors la théorie est bonne.

• Une théorie vraie ce n'est donc pas une théorie qui donne, des apparences sensibles, une explication conforme à la réalité  c'est une théorie qui représente d'une manière satisfaisante un ensemble de lois expérimentales. L'accord avec l'expérience est pour une théorie l'unique critérium de la réalité.

§2

• La théorie est une économie
  de la pensée.

• Elle condense un grand nombre de lois en un petit nombre de principes.
  C'est un immense soulagement pour la raison.
• La loi expérimentale est déjà elle même ce type de condensation : celle d'un nombre immense de faits concrets.

• La marche des progrès de la physique : l'expérimentateur
  met à jour des faits inconnus
  et formule des lois nouvelles  puis le théoricien
  imagine des représentations
  plus condensées.

§3

• La théorie comme
  classification. La théorie
  n'est pas qu'une économie, elle est encore une classification de ces lois. En outre, elle rend ces lois plus utilisables.
• Cet ordre amène avec lui la beauté.
• « Il est impossible de suivre la marche d'une des grandes théories de la
  physique, de la voir dérouler majestueusement, à partir des premières hypothèses, ses déductions régulières  de voir ses conséquences... sans éprouver vivement qu'une telle création
  de l'esprit est vraiment une œuvre d'art. »

§4

• Sans prétendre expliquer la réalité qui se cache sous les phénomènes dont nous ordonnons les lois, nous sentons que les groupements
  établis par notre théorie correspondent à des affinités réelles entre les choses
  mêmes : une classification naturelle.
  Plus la théorie physique se perfectionne, plus nous pressentons que l'ordre logique est le reflet d'un ordre ontologique. Mais nous
  restons ici dans l'ordre de la conviction, de la foi.
  Le physicien est incapable de l'expliquer, mais il est aussi incapable d'y soustraire sa raison.
• On retrouve Pascal :
  « Nous avons une impuissance de prouver invincible à tout dogmatisme  nous avons une idée de la vérité invincible à tout le pyrrhonisme. »

§5

• La théorie devance l'expérience.
• Cet acte de foi est renforcé par le fait que la théorie annonce les résultats d'une expérience avant que l'expérience n'ait été réalisé.
  Elle peut ainsi annoncer des lois expérimentales possibles.
  Ex : la chimie susceptible d'anticiper des synthèses nouvelles.

CHAPITRE III : LES THEORIES
REPRESENTATIVES ET L'HISTOIRE DE LA PHYSIQUE

§1

• La tradition continue :
  chaque théorie physique passe à celle qui la suit le flambeau allumé assurant à la science une perpétuité de vie et de progrès. Ce progrès est aussi comparé à une marée montante.
  Ex : les lois de l'optique.

§2

• Il faut distinguer la partie représentative de la partie explicative.
  Dès l'antiquité, chez Aristote, on distingue l'astronomie comme représentation qui doit « sauver les phénomènes » et la physique ou philosophie naturelle qui est explicative donc métaphysique. Idem chez Thomas d'Aquin.
• Mais c'est Descartes qui va confondre ces deux plans dans la partie 3 des Principes de la philosophie :
  La représentation s'enracine dans une connaissance vraie de la choses étendue.
• Puis Newton va s’opposer à Descartes. Il condense toutes les lois dans le principe de la gravitation universelle. Or une telle représentation n'est pas une explication. Ainsi ne cherche-t-il pas la cause de cette gravité. On peut qu'établir que cette force décroît en raison inverse du carré de la distance. Pour Newton, les hypothèses métaphysiques, les causes occultent n'ont pas « leur place dans la philosophie expérimentale. »
• Laplace rejettera aussi l'explication métaphysique.
• Pour Ampère, l'avantage à rendre une théorie physique indépendante de toute explication métaphysique, c'est qu'on la soustrait aux querelles on la rend acceptable à des esprits qui professent des opinions métaphysiques différentes.

CHAPITRE VI :
LES THEORIES ABSTRAITES ET LES MODELES MECANIQUES

§1.
Deux sorte d’esprits : les amples et les profonds.

• La constitution d'une théorie résulte d'un double travail, d'une double économie :
  • d'abstraction :
    l'esprit analyse un nombre immense de faits concrets et particuliers et les résume en une loi, autrement dit une proposition générale reliant des notions abstraites.
  • De généralisation :
    il contemple tout un ensemble de lois auquel il substitue un petit
    nombre de jugements  il choisit ces propriétés premières,
    il formule ces hypothèses fondamentales.

• Pascal distingue : « Les uns tirent bien les conséquences de peu de principes et c'est une droiture de sens. Les autres tirent bien les conséquences des choses où il y a a beaucoup de principes... »
• La théorie physique aura pour elle des esprits forts mais étroits et elle doit s'attendre à être repoussée par les les esprits amples mais faibles.

§2

• Un exemple d'esprit ample :
  Napoléon. Il correspond à l'esprit de finesse chez Pascal.

§3

• Nous retrouvons l'esprit ample chez le diplomate, chez les chroniqueurs comme Saint Simon, chez les romanciers comme Balzac ou Rabelais.

§4

• On trouve l'esprit ample à l'état endémique chez les Anglais. Descartes est un exemple d'esprit profond. Bacon, d'esprit ample.

§5-§10

• Chez les Anglais,
  la théorie physique est toujours accompagnée d'un modèle. Il est une sorte de matérialisation des notions abstraites. Comprendre un phénomène physique, c'est donc pour les Anglais composer un modèle qui imite ce phénomène. C'est créer une image visible, concrète et palpable des lois abstraites.
• Ainsi la théorie n'est pour l'Anglais ni une explication, ni une classification naturelle des lois physiques, mais un modèle de ces
  lois. Elle n'est pas construite pour la satisfaction de la raison, mais pour le plaisir de l'imagination. Elle échappe donc à la logique.
• Gassendi est un esprit ample et faible. Pour lui l'esprit se réduit à l'imagination.
• L'industriel est un esprit ample Le modèle anglais est pour lui le plus approprié. Idem pour les ingénieurs.
• Or cette confusion entre la science et l'industrie a des conséquences fâcheuses sur l'enseignement. 
• Le meilleur moyen de favoriser la science c'est de laisser chaque forme intellectuelle se développer. Libéralisme intellectuel.

FIN DE LA PARTIE 1