Les Lieux

des erreurs scientifiques

Girolamo Ramunni

Auteur

Girolamo Ramunni est professeur d'histoire des sciences et des techniques au Conservatoire national des arts et métiers et conseiller scientifique du Musée du Cnam. Après des recherches en physique moléculaire, il a soutenu une thèse en philosophie (1978) et, depuis, ses recherches portent sur l'histoire de la mécaniwue quantique, de l'électromagnétisme, de l'informatique et de l'électronique, et de la politique scientifique en France. Il a participé à la création du Musée du temps (Besançon) et a été commissaire de plusieurs expositions. Actuellement, il prépare une exposition sur les robots.

Du même auteur :

– Les Conceptions quantiques, Paris, Vrin, 1981.

– La Physique du calcul : histoire de l'ordinateur, Paris, Hachette, 1989.

– L'Analyse et la Recherche, choix de textes d'Henri Poincaré, avec une introduction, Paris, Hermann, 1991.

– Cents Ans d'histoire de l'École supérieure d'électricité, Paris, Éditions Supélec, 1995.

– Avec G. Gemelli et V. Gallota, Isole senza arcipelago. Imprenditori scientifici, reti e istituzioni tra Otto e Novecento (« Îles sans archipel. Entrepreneurs scientifiques, réseaux et institutions entre XIXe et XXe siècles »), Bari, Palomar, 2004.

– Toujours plus vite : les défis du rail, catalogue de l'exposition, Paris, Musée des arts et métiers et La Vie du rail, 2009.

Florence, 1632 - Galilée et les marées

Je remercie Jean-Claude Ruano-Borbalan, le directeur de cette collection, pour avoir accepté d’ouvrir un débat. Je remercie aussi Jessie Magana pour avoir lu attentivement ce texte et l’avoir émaillé de remarques judicieuses, en m’obligeant à prendre position. Je remercie évidemment les éditions du Cavalier Bleu d’avoir accepté de publier ce manuscrit. Quant à moi, je serais ravi si un débat s’ouvre et je ne serais pas offusqué d’apprendre que des erreurs se sont glissées dans ce texte.

préface

La science s’est historiquement bâtie contre l’erreur. Et « l’erreur » qu’a combattue la science est de deux ordres : l’irrationalité et l’imprécision, ce qui n’est pas la même chose, mais peut s’ajouter, comme on l’imagine. Dans une lutte séculaire, la pensée scientifique s’est en premier lieu extraite de « l’irrationalité » religieuse. Qui plus que Galilée, dont la figure illumine la belle histoire de la science, pourrait illustrer cette évidence. « Eppur si muove », aurait-il persisté contre l’Inquisition dit la légende, malgré son renoncement en 1633 face à des juges ecclésiastiques, qui, contre les évidences de l’expérimentation et au nom de la doctrine, persistaient à vouloir que le système céleste ne soit pas héliocentré.

La crainte de l’erreur, et peut-être autant d’une prise en compte de l’erreur, demeure aujourd’hui bien présente, comme l’illustre la séance solennelle de l’Académie des sciences tenue le 21 juin 2011 à l’occasion de la réception des nouveaux membres « sous la coupole de l’Institut de France ». Le secrétaire perpétuel de l’Académie a prononcé un discours fort emblématique sur l’erreur scientifique. Pour ce dernier, immunologiste au curriculum institutionnel et scientifique impeccable, l’erreur scientifique est bien toujours cette hydre à deux têtes menaçante et renaissante, quoique – se réjouit-il de moins en moins : le modèle contemporain de la science en laboratoire circonscrit grâce à ses procédures de contrôle (l’œil vigilant du « chef de laboratoire » et le regard des pairs, au sein des systèmes de publications d’articles dans les revues à comité), et ce, malgré la persistance de quelques biais et dérives… L’erreur est toujours aussi néfaste et, après avoir été combattue, doit être éradiquée. Ce point de vue du représentant de la science institutionnalisée, notamment pour ce qu’il engage les communautés professionnelles à une rigueur méthodologique partagée, demeure donc la conception dominante.

Tout au contraire, comme le montre le livre de Girolamo Ramunni, l’erreur est la sœur, voir la condition de la science et non son ennemie. Pour les sciences sociales, les sciences cognitives ou la philosophie des sciences, dont le présent ouvrage peut se réclamer, la construction du savoir scientifique est précisément soumise à des contraintes institutionnelles, organisationnelles (le laboratoire) et biographiques (psychologie, cognition). Le point de vue développé dans ce livre s’inscrit également, au regard d’un historien des sciences, dans la réflexion de l’épistémologie, pour qui, par exemple, rien ne permet d’affirmer que le réel est entièrement connaissable, ni a fortiori mathématisable, ce que soulignait Étienne Klein dans un débat récent organisé par l’IHEST (Institut des hautes études pour la science et la technologie).

Quoi qu’il en soit, le débat autour de l’erreur et de la rationalité est récurrent – il s’est réactivé autour de quelques moments emblématiques comme celui dit de la « mémoire de l’eau ». Dans ce débat, le statut de l’erreur, l’acceptation ou le refus d’un débat autour de la construction du discours scientifique et des contraintes institutionnelles de la science et des techno-sciences sont centraux. L’erreur, si elle était reconnue comme possible, pourrait être vue comme consubstantielle au progrès scientifique, et de ce fait conduire au relativisme, dont sont porteuses par exemple quelques théories épistémologiques radicales. Cela reviendrait à tout le moins à reconnaître la force de « sciences molles » voire de « charlataneries » comme l’homéopathie, que dénonce le secrétaire de l’Académie des sciences, et de ce fait affaiblir la force des sciences et de leurs méthodes, à une époque où notamment, le risque techno-scientifique est une donnée permanente des sociétés, tant sur le plan environnemental et industriel que sur le plan médical.

Le livre de Girolamo Ramunni est de ce fait une pierre supplémentaire de très grande valeur à la compréhension des sciences et à la construction des savoirs techniques et scientifiques dont il montre qu’ils sont contraints par les biais idéologiques, culturels ou cognitifs de leur époque. La théorie galiléenne par exemple, est certes la « première pierre » de la physique moderne, mais Galilée raisonnait tout de même dans un champ de connaissance limité, par analogie et non « scientifiquement » : notamment lorsque contre toute évidence d’observation, pour respecter sa conception héliocentrique, il décrète qu’il n’y a qu’une marée par jour.

Girolamo Ramunni montre que la connaissance du contexte et de la démarche globale d’un penseur est essentielle pour comprendre la théorie ou ses résultats. Les historiens ont par exemple réévalué la place de l’alchimie et des croyances dans la pensée de Newton. L’hypothèse d’une séparation totale entre erreur/irrationalité et vérité/sciences ne permet pas de comprendre l’histoire des idées et des pratiques scientifiques. La théorie de l’attraction des corps développée par Newton, sans l’outillage mathématique adéquat, est en effet à mettre en rapport avec sa conception « alchimique », erreur au plan scientifique.

Ces exemples pourraient être vus comme lointains, comme « préscientifiques ». Il n’en est rien. Le recours par Max Planck en 1900 à la notion de quantum d’énergie, si essentielle à toute la physique contemporaine, fut développé, montre précisément Girolamo Ramunni, dans un contexte scientifique et politique très spécifique à l’Allemagne de la fin du XIXe siècle. Max Planck y vit en outre une sorte d’artifice théorique inélégant qui, s’opposant aux théories dominantes, ne devait pas être suivi. Planck, comme ses collègues de l’Académie des sciences, tout en reconnaissant la valeur de ses travaux, continuèrent d’en faire reproche à Einstein qui s’en servait pour sa théorie de la lumière, lorsqu’ils le cooptèrent en 1913. Ce que nous nommerions aujourd’hui un « biais » ou mieux un « conflit socio-cognitif » ne permettait pas à Max Planck de prendre en compte sa propre avancée théorique. Processus évident, qui a conduit, dans un registre inverse, le physicien Robert A. Millikan à éliminer des données d’observations pour déterminer une valeur moyenne de la charge de l’électron, et de ce fait (mais on admettra qu’il n’y songeait pas !) à décrocher le prix Nobel.

Le livre de Girolamo Ramunni est non seulement important, il est de plus passionnant. C’est que le professeur Ramunni travaille depuis des années en liaison directe ave le Musée des arts et métiers, promeut un « gai savoir » accessible et fascinant, sans pour autant sacrifier les interrogations scientifiques, la rigueur, à la pédagogie. Qu’on ne confonde donc surtout pas l’accessibilité de ce livre, qui est grande, avec une quelconque faiblesse argumentative. C’est une excellente introduction à la méthode critique et à la compréhension des théories scientifiques.

Jean-Claude Ruano-Borbalan

Directeur de la collection

Professeur associé au CNAM

introduction

Les erreurs sont les portes de la découverte, a écrit James Joyce. Voilà qu’est dit de manière lapidaire le projet de ce livre, qui décline, sous forme d’exemples, cette intuition de l’écrivain. Le nombre est nécessaire car il n’existe pas un seul type d’erreur mais plusieurs.

Une remarque s’impose : les scientifiques ne sont pas les seuls à se tromper. Ceux qui parlent des sciences se trompent également, tout en croyant dire juste. Un exemple pour illustrer ce propos : le pendule de Foucault et la preuve de la rotation de la Terre. Il ne s’agit pas d’une démonstration simple, et on s’évertue à force d’exemples discutables à donner la preuve de son évidence. Le problème est que tout cela est valable en adoptant l’hypothèse d’un espace absolu, d’un centre de l’univers. Mais on sait bien, actuellement, que cela n’est pas le cas. Alors, on s’obstine, négligeant la nouveauté, à ramener toute idée nouvelle dans le giron de ce qui est connu : dans le cas du pendule, au XVIIIe siècle !

Pour ce livre, il a été indispensable de choisir un échantillon, car les erreurs sont plus nombreuses que les résultats positifs. À tel point que l’on peut affirmer qu’il n’existe pas de résultat scientifique sans qu’il soit associé à une erreur. Il y avait aussi un écueil, que j’espère avoir réussi à éviter : ne pas tomber dans l’anachronisme. Ce qui veut dire qu’il faut bien repérer qui sont ceux qui se trompent et montrer à quel point ils sont bien ancrés dans la culture de leur temps. Toujours dans le cas du pendule, ce sont les commentateurs actuels de cette expérience qui répètent une explication plus tenable, non pas Foucault qui pensait correctement dans le cadre théorique de son époque. Comment aurait-il pu faire autrement ?

Ce projet est le résultat d’un constat, fait au moins depuis une dizaine d’années : on parle peu d’erreurs. Mieux, on parle des erreurs qui sont plutôt de mémorables bévues, pas des erreurs courantes et subtiles qui cohabitent avec les résultats que l’on peut qualifier de positifs. Un exemple classique est le cas de l’homme de Piltdown. La découverte de ces restes d’un homme préhistorique avait suscité l’enthousiasme des paléo-anthropologues. Après quelques dizaines d’années, il s’est révélé être un canular sinistre, car il a servi comme base empirique à la théorie des deux origines de l’homme, distinguant ainsi l’homo britannicus des autres, ceux issus de la filière africaine. J’ai préféré détailler une erreur semblable : les rayons N de Blondlot car elle est non seulement révélatrice de la culture d’un lieu à une époque donnée, mais aussi parce qu’elle a poussé les contemporains à trouver une explication. Le psychologue Piéron a fait appel à des facteurs sociaux : ce n’est pas uniquement Blondlot qui est responsable de l’erreur, mais l’ensemble de la communauté scientifique de l’époque.

L’idée de l’erreur en science comme en technique semble gêner profondément, car l’idée la plus répandue sur le fonctionnement de la recherche semble être remise en cause. On parle souvent de méthode scientifique, qui mettrait ceux qui pratiquent la science à l’abri des erreurs commises par les autres mortels. Intuitivement, l’idée de résultat positif, d’acquisition de nouvelles connaissances, est associée à celle de méthode de la science. Habitués à l’idée de progrès, nous associons à l’idée de résultat de la recherche celle d’avancement dans la connaissance. C’est pourquoi il ne peut pas y avoir d’erreur, mais uniquement des résultats positifs. On exclut ainsi que des erreurs puissent contribuer à augmenter la connaissance dans des disciplines scientifiques. D’où le refus de prendre en compte les erreurs. Et pourtant, l’entêtement de Galilée sur les marées ou l’attitude foncièrement hérétique de Newton ont imposé en science des notions difficiles à justifier comme pur résultat de la méthode scientifique.

Un exemple de ce refus de montrer l’erreur est fourni par l’exposition permanente du Musée des arts et métiers ou Musée national des techniques. Des objets sont présentés qui, à un regard averti, sont les témoins de la permanence d’erreurs non seulement de conception, mais du cadre culturel à la base des connaissances en mécanique comme en physique. Mais les cartels n’indiquent pas qu’il s’agit d’erreurs. Jamais la question n’est posée de savoir si on peut construire un objet technique qui marche, mais qui est en réalité une erreur. Un objet qui fonctionne est-il la validation d’une idée qui, par ailleurs, est fausse ? Parfois, le fait qu’une machine tourne n’implique pas qu’on en accepte les conséquences sur le plan conceptuel. Le cas du transformateur est typique. Des scientifiques de valeur sont allés jusqu’à nier la possibilité de son fonctionnement. Voilà alors le paradoxe : l’invention ne conduit pas à des innovations mais à un refus de prendre en compte le changement. On s’évertue à trouver des points positifs, alors que la question essentielle est de tout autre nature. Bref, la hantise de l’erreur est dure à mourir et peut conduire sur des chemins qui ne mènent nulle part.

Quand on retrace l’histoire des sciences, l’entrée par l’erreur est un choix d’optique qui permet non seulement de s’interroger en quoi un résultat vient s’ajouter au corpus des connaissances, ce qui est essentiel, mais aussi de découvrir les liens, souvent peu évidents, car les scientifiques font tout pour les cacher, avec la culture de la société à un moment donné et dans un lieu donné. Car l’erreur n’est pas le fait d’un individu, mais d’un individu qui vit dans une société donnée. C’est pourquoi on ne peut pas parler d’erreurs, mais de lieux qui ont offert un contexte à des erreurs. Le cas des anomalons est typique de cette constitution d’une communauté locale qui se voit capable d’apporter une découverte digne d’un prix Nobel.

L’erreur est partout. S’il y avait une méthode, il serait facile de le découvrir, car il y aurait déviation de la méthode. On n’aurait pas suivi les bonnes règles. Or, des événements récents nous prouvent le contraire. La découverte d’une erreur d’Einstein par une expérience a fait la une des quotidiens. N’avait-il pas affirmé que la vitesse de la lumière, finie mais très grande, serait une constante ? Or on a cru découvrir que des vitesses supérieures à celle de la lumière peuvent être détectées avant de s’apercevoir que les expérimentateurs s’étaient trompés. Inconsciemment, le bruit autour de cette affaire portait à mon avis une idée qui n’a pas été menée jusqu’au bout. Car la vraie question est celle-ci : si Einstein s’est trompé, et il ne serait pas le seul dans ce cas, alors que dire de tous les écoliers qui font la triste expérience de l’erreur, et en portent les conséquences, car l’erreur n’est pas tolérée ? Le débat à ce propos a été vite escamoté, car si une mesure s’est révélée entachée d’erreurs, une autre, la détection du boson de Higgs, a prouvé que l’on sait poursuivre ce que l’on cherche jusqu’à sa détection. Bref, l’image classique a été restaurée et on continuera à terroriser l’écolier qui se trompe.

Ces éléments relatifs à la possibilité et à la permanence d’erreurs conduisent à une considération sur la démarche scientifique. Une sorte de travail de catharsis est constamment effectué sur la contribution de tel ou tel chercheur, de tel ou tel groupe de recherche. Bref, l’acquisition de résultats est une question de temps et surtout le travail de plusieurs. Dans le cas des marées, il faut passer de Galilée à Lord Kelvin, c’est-à-dire plus de deux siècles de travaux, pour aboutir à un premier palier de résultats stables, à partir desquelles on va poursuivre dans de nouvelles directions. En d’autres termes, le temps est une des données essentielles dans la fabrication des résultats. Le prend-on en compte lors de l’évaluation des chercheurs ? Et reconnaît-on aux chercheurs le droit à l’erreur ? Comme le dit Planck au sujet d’Einstein, se tromper est presque une condition de la créativité.

Pour traiter de l’erreur, j’aurais pu choisir de faire appel aux divers points de vue épistémologiques sur la science. Le plus naturel aurait été de faire appel à Karl Popper (1902-1994). Après tout, dénicher une erreur, n’est-ce pas une forme de falsification de ce qui semble acquis ? La recherche de l’erreur serait alors une nécessaire élimination des scories de l’ensemble d’une discipline. Le problème est que la donnée qui sert à corriger peut être elle aussi entachée d’erreurs. Alors, à la correction succéderaient d’autres erreurs, qu’il faudrait, tel Sisyphe, un jour corriger et ainsi de suite, jusqu’à ce que le sujet n’intéresse plus les chercheurs. On cohabite alors avec l’erreur, comme ces formules dont on sait qu’elles ne sont pas calculables. Mais, et l’objection m’a été déjà faite, ces formules sont là pour nous rappeler qu’il y a certaines corrélations, et c’est tout. Bref, plus que dire « juste » ou « non valable », disons qu’on traîne des formules mnémotechniques. On aurait pu faire appel à la notion de paradigme de Thomas Kuhn (1922-1996). Pourquoi ne pas admettre que tout paradigme comporte sa part de « vérité » et sa part d’erreurs ? Mais alors que pouvons nous dire du fonctionnement de la recherche ? Que la part d’erreurs contribue aux travaux des chercheurs, les aide à imaginer des résultats positifs ? Cela choquerait ceux qui parlent de la science comme apportant la lumière dans les ténèbres d’erreurs si diffusées. Mais cela ne permettrait pas de résoudre la question : résultats mêlés d’erreurs ? Certes, on pourrait prendre une position relativiste, afficher qu’un résultat, valable ou erroné, donne origine, de toute manière, à un débat avec épreuve de force. Oui mais de quel côté se ranger ? Et si de manière souterraine, l’erreur, ou le résultat correct, continuait à « gangrener » ce qui apparemment est bien accepté par tous ? Je pourrai ainsi dresser la liste d’autres conceptions de la science, mais on voit bien un problème de fond : tous réfléchissent à partir des résultats acquis, faisant partie de la science, peu travaillent sur la science telle qu’elle se fait.

En effet, la question est plutôt celle-ci : que nous apprend l’étude des erreurs sur la démarche scientifique ? Or cette question ne vise ni à critiquer les scientifiques ni à prendre des positions anti-science. La question pour moi essentielle porte plutôt sur le lien avec la société.

Parfois, mal supportant la place envahissante de la science dans la vie contemporaine, on se réjouit un peu quand on découvre que les chercheurs se trompent. Certes, ceux-ci ont l’habitude d’assener des certitudes, restes d’un XIXe siècle scientiste, attitude qui provoque une réaction de rejet. Or, sortir de ce schéma est indispensable, non pas pour accabler les scientifiques, mais pour rendre la science plus acceptable pour les profanes dont je suis, et probablement comme l’est la majorité des lecteurs. « Aujourd’hui, les mathématiques, les sciences naturelles et la philosophie sont entremêlées à tel point les unes avec les autres que mêmes les profanes doivent s’occuper de ce nœud gordien. Si nous laissons les physiciens, les mathématiciens et les philosophes à eux-mêmes, nous les repoussons définitivement dans leurs retranchements disciplinaires, où, non défendus et non observés, ils sont exposés aux interventions de techniciens et idéologues […]. » C’est ainsi que l’écrivain Friedrich Dürrenmatt (Una partita a scacchi con Albert Einstein, 2005) justifiait le nécessaire questionnement du profane vis-à-vis des chercheurs. Plus que de remplir les têtes des auditeurs de résultats de la recherche, il est plus important de montrer comment cette dernière fonctionne. Or la spécialisation poussée du travail du chercheur fait qu’un biologiste est un profane pour le physicien des particules, mais on pourrait même dire qu’un mathématicien l’est pour un physicien. Et que dire de la majorité des gens qui n’ont que de vagues idées sur la science, ses démarches, ses besoins de structures conçues pour faciliter le travail de recherche, de crédits, sans pour autant que le résultat soit assuré au bout du compte.

La question essentielle est : quelle image de la science doit faire partie de la culture contemporaine ? On connaît, parce qu’on l’a étudiée, celle qui a été élaborée au XIXe siècle. Mais au XXIe siècle ? Ce défi est le nôtre. Or, il est important de se dire que la science et la technique font partie de la culture. Peut-on le vérifier ? Si tel est le cas, alors on doit accepter qu’il s’agit, par rapport aux siècles qui nous ont précédés, d’un changement important : il faut créer une culture de masse. Car la culture, y compris la part de science et de technique, est un droit. Alors parler de l’erreur est une manière d’initier ce travail de création d’une culture. Démythifier la science, provoquer pour que de telle sorte on parvienne à se sortir des idées reçues, favoriser l’abandon des idées qui appartiennent aux siècles passés, tout cela constitue un début encourageant. Mais, et c’est important, il faut mettre à l’honneur la capacité de se tromper et l’utilité de ne pas avoir peur de se tromper. Car nombreux sont ceux qui, par peur de se tromper, se taisent, alors qu’ils auraient des choses très intéressantes à soulever, y compris la non-compréhension de ce que disent les chercheurs. Cela à une condition, certes : se soumettre à la critique, être en mesure de revenir sur ses idées, abandonner toute position dogmatique, accepter le point de vue des autres. Or, et cela a été déjà souligné par des historiens, en particulier par Kuhn, les scientifiques ont une fâcheuse tendance aux affirmations dogmatiques. C’est comme ça, nous le savons ; voilà des prises de positions tranchantes. Ce qui veut dire : je ne sais pas sortir du langage technique et mettre en avant l’aspect culturel. Et, vu la possibilité qu’ils se trompent, on leur demande de justifier l’origine de leurs affirmations. Galilée avait pris cette attitude en pensant que tous se trompaient. Mais il n’a pas réussi à faire la preuve que lui, contre tous, avait raison. En cela aussi, il est d’une modernité étonnante.

Florence, 1632

Galilée et les marées

Galilée devant l’Inquisition, Joseph-Nicolas Robert-Fleury, 1847.

À Sienne, étant jeune, j’ai vu des gens du bâtiment changer, après une discussion de cinq minutes, une coutume millénaire de déplacer les blocs de granit grâce à un agencement nouveau et plus efficace des cordages. Là, en cet instant-là, je l’ai su : l’ancien temps est passé, voici un temps nouveau.

Bertold Brecht, La Vie de Galilée, 1938

La preuve par l’observation

Au soir de sa vie, Galileo Galilei (1564-1642) continue d’afficher sa certitude : la rotation de la Terre est prouvée par les marées. Depuis qu’il s’est engagé dans la défense du système héliocentrique de Nicolas Copernic (1473-1543), il croit détenir la preuve du mouvement de la Terre, qui serait la cause des marées, observées depuis l’Antiquité.

En 1616, au moment où l’Église est devenue méfiante envers les partisans de l’héliocentrisme, Galilée a reçu un avertissement. Le problème remonte à la publication de l’œuvre de Copernic, De Revolutionibus orbium celestium, en 1543 : pour amoindrir l’impact de cette vision de l’univers, le théologien protestant Andreas Osiander (1498-1552) avait alors ajouté une préface affirmant que le système héliocentrique était une commodité mathématique plus qu’une réalité physique. Dans le débat philosophique qui s’en suit sur le rôle des mathématiques par rapport à la réalité physique, le cardinal Robert Bellarmin (1542-1621) lance à Galilée un défi : prouver expérimentalement que la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil. Défi essentiel pour celui qui a fait de la « lecture du livre de la Nature » le principe méthodologique de sa pratique de savant et du rejet de toute autre autorité. N’avait-il pas écrit dans Il Saggiatore (L’Essayeur, en 1623) : « La philosophie est écrite dans cet immense livre qui continuellement reste ouvert devant les yeux (ce livre qui est l’Univers), mais on ne peut le comprendre si, d’abord, on ne s’exerce pas à en connaître la langue et les caractères dans lesquels il est écrit. Il est écrit dans une langue mathématique […] » ?

Le système héliocentrique de Copernic

La question de l’héliocentrisme ou du géocentrisme provoque de vives réactions et il n’est pas rare, à l’époque, d’écouter des prêcheurs en chaire condamner l’héliocentrisme parce que contraire aux Écritures. Galilée se veut philosophe, en plus d’être mathématicien. Il a prouvé, par l’observation avec sa lunette, que la philosophie aristotélicienne défendant l’idée de deux mondes, celui sublunaire de l’imperfection et celui supralunaire, ou monde de la perfection, n’est plus tenable, au vu des observations. Les satellites de Jupiter, jamais vus jusqu’alors, prouvent aussi qu’il y a dans le ciel plus de choses qu’on ne l’avait imaginé. Ce ne sont pas uniquement les philosophes qui se trouvent mis à mal par les observations de Galilée, mais toute la culture de l’époque : de la théologie à la médecine – qui fait appel à l’influence des astres –, de l’astrologie – si en vogue à la cour de Florence –, à la mécanique. Si Nicolas Copernic a proposé de remplacer le monde géocentrique de Ptolémée (v. 90-v. 168) par un univers héliocentrique en s’inspirant de certains philosophes grecs, tels Aristarque de Samos (310-230 av. J.-C.) et Philolaos (Ve siècle av. J.-C.), Galilée, lui, veut apporter la preuve expérimentale de la rotation de la Terre et se fonder uniquement sur l’observation. Il est fier d’avoir« ridiculisé » la philosophie dominante par des observations astronomiques ou des phénomènes physiques, comme la chute des corps. C’est pourquoi, quand Cosme II de Médicis (1590-1621) lui avait proposé de venir à Florence, il avait demandé un poste inférieur uniquement aux théologiens, mais supérieurs à tous les autres savants qui gravitaient autour des Médicis. À la preuve, Galilée ajoute l’ironie pour mieux atterrer les opposants. Ainsi, il ne s’agit plus de soutenir uniquement une hypothèse mathématiquement commode, mais d’en faire une réalité physique. L’héliocentrisme ne doit pas être une hypothèse mais correspondre à la réalité observable.

Galilée doit relever le défi posé par Bellarmin ; s’il ne réussit pas, toute sa bataille contre les aristotéliciens serait vaine. Il fait preuve d’imagination pour apporter une réponse basée sur des observations nouvelles et détruisant les explications couramment données de l’immobilité de la Terre. Parmi les nouvelles données, les marées occupent une place importante car il pense pouvoir relier la variation de hauteur de l’eau de la mer à la rotation de la Terre. Or, pour que le phénomène soit en accord avec l’hypothèse du mouvement de la Terre, il lui faut aller contre l’observation acceptée par tous. En effet, tous savent bien qu’il y a deux marées par jour, et une variation annuelle de l’amplitude de la marée. Une relation empirique reliait la position de la Lune et les marées. Le Soleil a-t-il lui aussi une influence sur les marées ? Certains le pensent. Les marins et ceux qui s’occupent de navigation connaissent bien le phénomène. Les philosophes aussi qui, comme les Stoïciens, voient dans les marées la preuve de la sympathie dominant dans le cosmos, de la présence d’une âme du monde. Mais comment expliquer ce phénomène à peu près régulier dans le cadre de l’héliocentrisme ? Pour Galilée, le phénomène est une conséquence du mouvement de la Terre. Dit autrement, il lui faut prouver que ce que l’on a observé jusque-là (le phénomène des marées) correspond à ce qu’on peut déduire en admettant que la Terre tourne. Or cela est possible si l’on admet une seule marée par jour, et non deux comme tout le monde l’observe.

Schéma donné par Galilée dans Le Dialogue pour montrer la composition des mouvements de la Terre autour du Soleil et de la rotation de la Terre.

Seul contre tous ?

Dans une lettre au cardinal Alessandro Orsini (1592-1626), datée du 16 février 1616, Galilée explique comment il pense s’y prendre. Le modèle qu’il adopte relève lui aussi de l’observation que tout le monde peut faire : un seau contenant de l’eau soumis à un mouvement de rotation. Ce sera son système expérimental et il raisonne par analogie. Il dit en effet : « Si l’on attribue un mouvement à la Terre, on pourrait déduire de ce mouvement ceux de la mer. » Les marées seraient donc la conséquence de la rotation du globe terrestre. Ainsi, on aurait la preuve que la Terre tourne. Dans la démonstration qu’il s’apprête à faire, il existe quelques principes dont il ne peut pas se servir, pour des raisons essentiellement philosophiques. Le premier de ces principes, qui est au cœur de la démonstration courante du lien avec les positions de la Lune, est de faire appel à une quelconque attraction à distance. La nouvelle mécanique refuse d’inclure cette explication, car elle fait partie du raisonnement typique des astrologues, donc inadmissible pour un partisan de la nouvelle philosophie. De même, seule la rotation autour du Soleil est admissible, pas une quelconque influence du Soleil sur la Terre. Ces prémisses posées, il montre que la combinaison de la rotation sur elle-même et de celle autour du Soleil produit deux situations. Donc une seule marée, contre toute observation faite à différents endroits du globe.

Selon l’accélération et le ralentissement de la Terre dans son mouvement de rotation, si l’on imagine les eaux des mers contenues dans des cuvettes, il y a augmentation du niveau de l’eau au point d’accélération maximale d’un côté, et diminution dans la situation opposée.

Pour prouver que son raisonnement correspond à ce qui se passe en nature, Galilée nous dit qu’il a construit « une machine telle qu’on peut apercevoir parfaitement les effets de ces meilleures compositions du mouvement ». Galilée est fidèle à sa méthode. S’il a détruit des conceptions anciennes, c’est par l’expérience, par l’observation directe ou grâce à un instrument comme la lunette. Mais il est confronté à une contradiction : s’il se fonde sur la rotation de la Terre, il y a une seule marée ; si on se fie à l’observation de tous, il y a deux marées par jour. Quelle hypothèse rejeter ? Galilée choisit de refuser l’observation de la très grande majorité. Ses résultats précédents lui ont prouvé qu’il faut se méfier de ce que la majorité croit observer. N’a-t-on pas longtemps cru que la Lune est un corps parfait, alors qu’il a prouvé qu’elle est comme la Terre ? La croyant un corps parfait, on a trouvé des explications qui semblaient, aux yeux de tous, plausibles pour les « taches » qu’on voyait sur la surface lunaire. Du bon sens permettait d’attribuer cette observation aux nuages qui passaient devant l’astre.

De même pour les marées. Si tous observent deux marées, c’est que probablement il y a des effets locaux qui perturbent le mouvement régulier de l’eau. C’est pourquoi, localement il faut prendre en compte la nature du bassin, les divers courants qui agitent l’eau, etc. Bref, tout ce qui fait l’unicité du bassin observé contribue à faire croire qu’il y a deux marées, alors qu’en réalité il n’y en a qu’une. « L’avoir pendant longtemps cru que les périodes de flux et de reflux s’alternent de six heures en six heures a été une opinion trompeuse, laquelle a stimulé l’imagination des écrivains de fables doués de beaucoup d’imagination », affirme Galilée dans son (Dialogo sopra i due massimi sistemi del mondo (Dialogue concernant les deux principaux systèmes du monde). Le style de la critique rappelle celui de l’Essayeur : tourner en dérision les affirmations des adversaires, de l’opinion dominante. Contre toutes les explications fantaisistes, le seul remède est la lecture du grand livre de la Nature. Quant à Galilée, c’est sur la seule autorité de ce livre qu’il s’appuie.

Faute de convaincre, Galilée défie les opposants à son système. Il accepte la critique éventuelle, uniquement si les contradicteurs apportent leurs raisons et indiquent sur quelles données issues de l’observation ils appuient leurs arguments. En d’autres termes, en bon scientifique contemporain, il défie ses contradicteurs de faire la preuve qu’il se trompe.

La quatrième journée du Dialogue concernant les deux principaux systèmes du monde est consacrée aux marées. On est en 1632, et l’objectif de ce traité est de défendre la théorie copernicienne, en ridiculisant celle de Ptolémée. Cette quatrième journée s’ouvre avec un résumé de l’enjeu :« Quand le globe terrestre est immobile, on ne peut pas en déduire le flux et le reflux de la mer, alors que quand on pense le globe soumis aux mouvements de rotation sur son axe et autour du Soleil, la mer est “obligée” de se soumettre à ces mouvements de flux et de reflux, conformément à tout ce qui a été observé. » Dans toute explication des phénomènes naturels, le premier critère est d’éliminer toute cause, toute opération, qui fasse appel au miraculeux. Les analogies utilisées par Galilée n’ont pas changé : une barque remplie d’eau, l’idée que les mouvements ne sont pas réguliers mais influencés par la nature du lieu. Dans sa démonstration, Galilée prend en compte tous les éléments qui pourraient intervenir dans l’explication : le retardement et l’accélération de la rotation de la Terre, les vents ou toute perturbation de l’air, les fleuves qui se déversent dans les mers, etc.

Cette journée paraît conforme à la philosophie galiléenne : soumission du réel à la raison mathématique, par le biais de l’analogie, critique de l’autorité, en particulier de Johannes Kepler (1571-1630) qui se laisse aller à attribuer à la Lune le phénomène, alors qu’il connaît les mouvements de la Terre, rejet de la perception brute. « Parmi tous les grands hommes qui ont réfléchi au sujet d’un tel étonnant phénomène de la nature [la marée], je m’étonne surtout que Kepler[…] qui pourtant possédait les mouvements attribués à la Terre, ait ensuite prêté attention et donné son assentiment à l’idée de l’influence de la Lune sur l’eau, et à des propriétés occultes, et semblables infantilismes », affirme Galilée en guise de conclusion de son traité. Mais si tout cela nous paraît révolutionner les paradigmes dominants, ce même programme induit en erreur, si l’on en fait une sorte de méthode absolue, unique. Si l’on n’admet pas non plus les limites. Étrange situation qui fait que, pour rester cohérent avec ce qui lui a permis d’avoir le succès que l’on sait, Galilée s’embourbe dans une prémisse intenable : rejeter tout ce qui fait partie de l’observation courante.

L’histoire ne s’arrête pas à Galilée

La suite de l’histoire est instructive. Pierre Simon de Laplace (1749-1827) lui aussi traitera des marées dans sa célèbre Mécanique céleste. Isaac Newton (1642-1727) a introduit entre-temps la notion de gravitation universelle, notion qui sera tenue pour aberrante par ceux qui refusent l’idée d’action à distance. Laplace ne veut pas trancher entre la philosophie continentale, qui rejette toute notion d’action à distance, et celle de Newton, qui s’appuie sur l’action à distance de la gravitation. Probablement pour ne pas prendre position, Laplace raisonne, sans le dire, à l’aide d’un modèle et cache ainsi le cheminement de sa pensée. Le résultat est que la manière dont il traite de la question paraît particulièrement incompréhensible aux lecteurs. Nombreux ont dû être ceux qui l’ont laissée de côté.

Mais la maîtrise des marées, ce qui pour les marins signifiait la prévision de l’approche aux côtes, ainsi que le choix des lieux où créer les ports, devient une demande socio-économique importante. Dans le deuxième quart du XIXe siècle, William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907), prend le problème à bras-le-corps, alors que la Grande-Bretagne domine les mers. Sa manière de faire de la physique se traduit par la conception de modèles, dont on teste la valeur sur des questions techniques. Il traduit Laplace en un modèle : il y a autour de la Terre, au niveau de l’équateur, plusieurs lunes. Le modèle est de toute évidence non réaliste. Mais cela lui permet d’écrire des équations. Il en trouve les solutions et d’un coup, il a la prévision des marées sur un an, en un lieu. Il construit même un calculateur, le marégraphe, une machine qui prévoit, une fois ajustée au lieu, les marées sur un an. On comprend alors que ce type de solution n’était pas imaginable pour Galilée, qui défendait bec et ongles la primauté de l’observation réaliste. Comment justifier l’hypothèse d’une multitude de lunes ? Ici, la solution à une question scientifique est apportée par l’efficacité de ce qui est suggéré sur le plan technique et industriel, solution qui permet de contourner les obstacles qui, pour des raisons diverses, ont été posés sur sa route. On découvre ainsi le rôle de l’erreur qui défie tous ceux qui, par la suite, même s’ils ne partagent pas l’a priori de Galilée en faveur de la seule observation, et refusent des modèles peu réalistes, doivent néanmoins apporter des solutions à des problèmes qui marquent la puissance économique d’une société. Le résultat impose le modèle qui est vidé de ce qui pourrait le rendre d’un réalisme impossible à défendre.

Marégraphe de Lord Kelvin (copie).

Pour aller plus loin

Paul Acloque, « Les marées et le mouvement de la Terre » Revue d’histoire des sciences, n° 36, 1983, pp. 265-283.

Mario Biagioli, Galileo, courtier: the practice of science in the culture of absolutism, Chicago, University of Chicago Press, 1993.

Maurice Clavelin (éd.), Galilée copernicien, Paris, Albin Michel, 2004.

Roger Hahn, Le Système du monde : Pierre Simon Laplace, un itinéraire dans la science, Paris, Gallimard, 2004.

Serge Moscovici, « Les développements historiques de la théorie galiléenne des Marées », Revue d’histoire des sciences et de leurs applications, 1965, n° 18, pp. 193-220.

bibliographie générale

Michel de Pracontal, L’Imposture scientifique en dix leçons, Paris, La Découverte, 1986. Les scientifiques seraient-ils si différents dans leurs comportements que le reste de l'humanité ? Pourquoi des imposteurs habillent-ils leur imposture des robes de la science ? Ce sont deux des questions auxquelles l’auteur cherche à apporter une réponse.

Pierre Thuillier, La Revanche des sorcières : l’irrationnel et la pensée scientifique, Paris, Belin, 1997. En huit chapitres : les rapports de la science à l’irrationnel, à la religion, à la magie sont abordés.

Jean-François Bach, Secrétaire perpétuel de l’Académie des sciences, L’Erreur scientifique, consultable : http://www.academie-sciences.fr/academie/membre/s210611_bach.pdf. Une communication sur les différents types d’erreurs, émaillée d’exemples.

Marie-Claire Amouretti, « L’attelage dans l’Antiquité. Le prestige d’une erreur scientifique », Annales, 1991, 46-1, p. 219-323. L’analyse de l’œuvre de Richard Lefebvre des Noëttes sur les liens entre la faiblesse technique des attelages antiques et l’esclavage.

Nicolas Chevassus-au-Louis, Un iceberg dans mon whisky, Paris, Seuil, 2009. Une analyse des causes qui mènent au succès ou à l’échec d’une technologie, émaillée d’exemples rocambolesques, comme le remorquage des icebergs pour lutter contre le manque d’eau en Arabie Saoudite ou encore le rail de béton de l’aérotrain entre Paris et Orléans.

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Éditeur : Marie-Laurence Dubray
Remerciements de l’Éditeur à : Jessie Magana, Anne-Laure Marsaleix et Coralie Albinet

Couverture : © Mademoiselle - annbordenave@yahoo.fr

ISBN : 978-2-84670-528-8

ISSN : 2115-516X

Cette édition numérique du livre Les Lieux des erreurs scientifiques de Girolamo Ramunni a été réalisée le 08 mai 2013 par Inovcom.

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Elle repose sur l’édition papier du même ouvrage.