Histoire des sciences - Définition

Article de la série Histoire des sciences
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Sociologie des sciences
Méta
Projet

La science, en tant que corpus de connaissances mais également comme manière d'aborder et de comprendre le monde, s'est constituée de façon progressive depuis quelques millénaires. C'est en effet aux époques protohistoriques qu'ont commencé à se développer les spéculations intellectuelles visant à élucider les mystères de l'univers. L'histoire des sciences en tant que discipline étudie le mouvement progressif de transformation de ces spéculations, et l'accumulation des connaissances qui l'accompagne. Nous présentons ici quelques grandes lignes de cette évolution de la connaissance scientifique, ce qui constitue une histoire des sciences.

L'histoire des sciences n'est pas la chronique d'une série de découvertes scientifiques. C'est l'histoire de l'évolution d'une pensée, mais aussi d'institutions qui offrent à cette pensée les moyens de se déployer, et de traditions qui viennent l'enrichir.

L'histoire des sciences n'est pas l'histoire des techniques, bien moins encore des techniques artisanales. Les unes et les autres sont bien sûr liées, mais ne peuvent être identifiées. Lorsque l'homme maîtrise le feu, taille des silex ou invente l'agroculture, il ne fait pas oeuvre de science. Et les connaissances qu'il eut accumuler ne sont pas des connaissances scientifiques, mais des savoirs artisanaux traditonnels.

Préhistoire

Historiquement la technique précède la science. En s'appuyant sur une démarche empirique, l'homme invente très tôt des outils et découvre le feu, c'est la période du paléolithique (qui commence il y a environ 2,5 millions d'années et s'achève vers 10 000 ans avant notre ère). Aucune science à proprement parler n'existe à cette époque.

La science et la magie ont été durant plusieurs millénaires très liées l'une à l'autre ^[1].

Le développement de l'agriculture et de l'élevage ne sont pas non plus sans rapport avec l'émergence de certaines protosciences, le calcul et astronomie en particulier^{[réf. nécessaire]}. Il faut par exemple compter les animaux, mesurer les quantités de grains, ce qui implique un certain art mathématique, et aussi ce préoccuper de l'ordre des saisons pour les semailles et les récoltes, et la naissance de l'astronomie n'est peut-être pas étrangère à ces impératifs.

Si ces grandes étapes de l'histoire de l'humanité (élevage, agriculture, ...) participent à la construction de ce qui deviendra, bien des siècles plus tard, une pensée scientifique il est essentiel, pour comprendre l'histoire des sciences, de les tenir non pour des explications de l'apparition de la science, mais bien pour des éléments d'une histoire complexe. De manière générale, l'histoire des sciences n'est ni linéaire, ni réductible aux schémas causaux simplistes qui se retrouvent parfois dans certains livres de vulgarisation^[2]

Antiquité

L'homme pense son environnement depuis la nuit des temps, comme en témoigne les fresques préhistoriques. Mais ce n'est que quelques siècles avant l'ère chrétienne, tout au plus un millénaire, qu'a commencé à se former une véritable pensée scientifique, au croisement de diverses traditions : Grecque bien sûr, mais également Mésopotamienne, Égyptienne, voire Indienne ou Chinoise.

Pré-science mésopotamienne et babylonienne

C’est le sumérien qui devient pour la première fois une langue écrite, vers 3300 av. J.-C.. Cette écriture fut utilisée au début pour le commerce. Des pictogrammes représentaient des objets et petit à petit, le besoin s’est fait sentir d’étendre le système. L’étape suivante, qui fut le début de l’établissement d’une véritable langue écrite, fut d’associer les sons à des pictogrammes et enfin de ne les associer qu’à des sons, offrant ainsi l’équivalent écrit d’une langue parlée. L’invention de l’écriture est une chose très importante pour la préservation et la transmission des idées. Le support d’écriture en Mésopotamie était l’argile présente sous de nombreuses formes, en tablette bien sûr, mais aussi en forme de cylindres ou de prismes.

C’est sur des tablettes d’argile babyloniennes qu’on trouve la trace des premières mathématiques. Les quatre opérations de base se faisaient à l’aide de tables et la résolution de problèmes pratiques à l’aide de mots détaillant toutes les étapes. Bien que ces méthodes n’étaient pas pratiques à l'usage, elles avaient le mérite de fonctionner et de permettre de résoudre des équations allant jusqu’au troisième degré. Pas plus qu’en Égypte il ne semble y avoir eu de théorisation de ces algorithmes. On ne donnait que des exemples empiriquement constitués, certainement répétés par les élèves et les scribes. À ce titre, il s’agit donc d’un savoir-faire empirique, transmis comme tel, et non d’une science mathématique rationnelle. Cependant, cet algèbre ne sera pas étendu et il faudra attendre les travaux des mathématiciens musulmans pour développer cet aspect des mathématiques.

Toujours pour le commerce, il était nécessaire de nommer les animaux et les plantes. Mais ils ne se limitèrent pas à une simple énumération, ils les classifièrent et cela dépassait le domaine simplement marchand. C’est ainsi que des centaines d’animaux et plantes sont classifiés en " règnes " (les poissons, les crustacés, les serpents, les oiseaux ou encore les quadrupèdes).

Les mésopotamiens connaissaient plusieurs maladies et avaient des remèdes pour chacune d’entre elles. Des textes et manuels médicaux avaient même été écrits, mais il semblerait que l’expérience du médecin était la plus importante. Les remèdes, à base de drogues végétales comme des racines mais aussi de minéraux comme le sel, côtoyaient la magie. À cette époque, on pensait par exemple que certaines plantes devaient être cueillies à certaines dates, administrées un certain nombre de fois (des chiffres comme le 3, le 7 et leurs multiples étaient très prisés). La récitation d’incantations faisait aussi partie du remède. Tout cela s’explique très logiquement par le fait qu’en ces temps, on pensait que les maladies étaient d’origine divine. Ainsi, si l’on désirait soigner le malade, il fallait apaiser les dieux.

Des cartes géographiques sont également réalisées, comme celle de la ville de Nippour (qui fut même utilisée par les archéologues explorant les vestiges de la cité). Une carte du monde fut même retrouvée, plaçant Babylone au centre et les distances représentées par la durée du voyage et non par les distances réelles.

Sciences égyptiennes

L'Égypte ancienne, tout comme la Mésopotamie, est issue de la lointaine civilisation du Néolithique. Son existence et son maintien s'étendent sur plus de 3 000 ans. La civilisation égyptienne est liée à un lieu géographique unique qui la fonde entièrement : la vallée du Nil. C’est le Nil qui, par sa crue, apporte l’eau et le limon, c’est-à-dire la vie. L’irrigation/ drainage, technologie sophistiquée pensée à l’échelle du pays tout entier, permet le contrôle de l’inondation. L’existence d’une alternance entre années de bonnes et de mauvaises crues nécessite le stockage et la redistribution à l’échelle du pays, donc, dès 3000 av. J.-C., l’écriture. L’État s’organise à partir de nombreux fonctionnaires (scribes, prêtres, militaires) formés dans des écoles (l'école d'élite du kep fournit même un enseignement de haut niveau). Certains fonctionnaires, dans les Maisons de Vie, sont de véritables chercheurs pluridisciplinaires, en mathématiques, en astronomie, en médecine. Les scribes ne se cantonnent pas à l’empirisme, ils procèdent à une certaine conceptualisation des problèmes.

En mathématiques, le nombre pi est utilisé, depuis le Moyen Empire et probablement bien avant sous l'Ancien Empire, pour calculer le périmètre du cercle et sa surface : on lui attribue la valeur de 4 × (8 / 9) × (8 / 9), soit 3,16, ce qui donne sur pi une précision de 0,6 % (voir mathématiques égyptiennes). Les pyramides sont orientées par rapport à la course du Soleil (équinoxe) avec une précision de quelques minutes d’arc. C’est à Alexandrie, justement, que viendront se former les scientifiques grecs, et Euclide passera sa vie en Égypte, Thalès et Pythagore y étaient venus, Platon aussi semble-t-il. Mais les Égyptiens ne développent les sciences que dans une perspective pratique (construction architecturale, administration), et ne s'engage pas dans un examen "scientifique" du monde. De surcroît, ce n’est qu’avec les Grecs qu'apparaîtront les démonstrations. Certains auteurs^[3] remettent cependant en question l'idée d'une rupture nette entre science égyptienne et science grecque, et attribuent aux égyptiens une véritable pensée scientifique. Ces thèses sont encore assez peu reconnue par la communauté des historiens des sciences.

L’ingénierie égyptienne atteint une impressionnante efficacité : les Égyptiens ne mettent que trente ans à construire chacune des grandes pyramides. Le nombre d’ouvriers nécessaires, le volume de pierre à amener, le transport depuis les carrières, l’infrastructure nécessaire à la réalisation (rampes), la quantité de nourriture à apporter aux ouvriers, tout est calculé. La précision de la technique de taille des pierres, aussi, est réellement impressionnante et on ne comprend toujours pas comment les 20 000 ouvriers de la pyramide de Khéphren (que nous connaissons désormais par les fouilles) sont parvenus à rendre parfaitement jointifs des blocs aussi énormes en les montant là où ils se trouvent. Les temples, les obélisques et les tombeaux sont tout aussi impressionnants. Les scribes calculaient vite et bien, les ouvriers travaillaient vite et bien. Contrairement à une croyance tenace, l’esclavage n’existait pas en Égypte^[4] : ces ouvriers, détenteurs d’une haute technicité, sont particulièrement choyés^[5] par les pharaons.

Du fait de la pratique de l’embaumement, les médecins égyptiens ont une connaissance approfondie de l’intérieur du corps humain. Ils ont identifié et ont décrit un grand nombre de maladies dont ils ont trouvé ainsi les traces. Ils sont compétents en médecine cardiologique, gynécologique, des yeux, des voies intestinales et urinaires. Ils pratiquent avec succès des opérations. Ils sont les plus réputés de leur époque et on fait largement appel à eux, y compris depuis l'étranger. Comme pour les mathématiques, ils ont enseigné leur savoir oralement et au moyen d’un certain nombre de papyri (papyrus Ebers, papyrus Edwin Smith, papyrus Carlsberg). Ce n’est pas un hasard si les médecins grecs, comme leurs collègues mathématiciens ou astronomes, sont venus se former dans la maison de Vie de la célèbre bibliothèque d’Alexandrie.

L'astronomie égyptienne, outre la cartographie du ciel, maîtrise la description précise du mouvement du Soleil et le calcul exact des éphémérides. Le zodiaque, dont nous avons hérité, n'est autre que le calendrier des saisons égyptiennes^[6]. Le calendrier pratique de 365 jours 1/4 est différent du calendrier administratif civil de 365 jours, le moment le plus important en est le lever héliaque de Sothis (Sirius), qui coïncide avec le début de la crue du Nil (le Verseau). Il s'agit bien d'astronomie, sans aucune arrière-pensée liée à l'astrologie, pratique qui sera introduite sur le tard par les Grecs.

La science égyptienne a nourri la science grecque à Alexandrie. Les Égyptiens sont, via les Grecs, une des source de la science moderne.

Sciences grecques

Les sciences grecques héritent du savoir babylonien et, directement à Alexandrie, des connaissances scientifiques égyptiennes. Elles s'organisent autour des centres d'échanges que sont les grandes villes des colonies grecques, qui entourent alors le bassin méditerranéen. Les sciences grecques entretiennent un lien étroit avec la spéculation philosophique : la logique est née de la question de la cohérence du discours ; la physique de celle du principe de toutes choses.

Il n'y a d'ailleurs pas de frontière nette entre la science et la philosophie. La plupart des savants sont à la fois scientifiques et philosophes, pour la simple raison que la science n'est pas encore formalisée. Tout comme la philosophie, elle utilise exclusivement la langue naturelle pour s'exprimer. Ce n'est que plusieurs siècles plus tard avec Galilée que la science se formalisera, et commencera à se détacher de la philosophie. Cependant, on distingue deux grands mouvements de pensées, engendrés par deux écoles dont les influences s'entrecroisent :

• le monisme, ou idée de l'unité du monde pris dans sa totalité, historiquement introduit par les milésiens, propose une vision d'un monde s'organisant à partir d'un principe générateur (en découlent quelques aspects de la pensée atomiste et du matérialisme).
• le formalisme, historiquement introduit par l'école pythagoricienne, propose une vision mathématique d'un Cosmos ordonné par les nombres, où la composante mystique est bien plus explicite puisque le nombre est une sorte d'idée du dieu (l'atomisme découlerait également du pythagorisme, dès lors que le nombre devient une entité corporelle).

Les deux courants portent en eux un attachement très fort à l'expérience. On parle de science " contemplative " pour désigner l'attitude antique des scientifiques grecs. L'astronomie en est l'exemple parfait.

Les Grecs sont considérés comme les fondateurs des mathématiques, car ils ont inventé ce qui en fait l'essence même : la démonstration. Thalès est parfois considéré comme le premier philosophe qui eut l'idée de raisonner sur les êtres mathématiques en eux-mêmes, sans plus s'aider de figures empiriques. L'arrivée de la preuve mathématique est certainement liée à l'installation de la démocratie et à la nécessité de démontrer la véracité de son discours, mais c'est avec Euclide qu'elle apparaît comme une composante intrinsèque de la pensée mathématique. On notera aussi que les mathématiques grecques sont avant tout de la géométrie et de l'arithmétique. Sur les treize livres des Éléments d'Euclide, qui constituent une somme des connaissances mathématiques du III^e siècle av. J.-C., neuf sont consacrés à la géométrie et quatre à l'arithmétique. Il est donc essentiel de comprendre que, pour les Grecs, le calcul ne fait pas partie des mathématiques. C'est l'affaire des comptables — les " logisticiens " suivant le mot grec — et les Grecs sont d'ailleurs de très piètres calculateurs. Le calcul sera avec l'algèbre l'une des grandes avancées des mathématiques arabes.

On peut retenir parmi les savants Grecs les plus connus, dans l'ordre chronologique, Thalès, Pythagore, Hippocrate, Aristote, Euclide et Archimède.

Sciences chinoises

Si la science moderne est née dans l'Europe du XVII^e siècle, bon nombre d'inventions et découvertes scientifiques ont été faites en Chine et font aujourd'hui partie de notre quotidien.

C'est le cas par exemple de la circulation sanguine, attribuée à William Harvey, de la Première loi de mouvement redécouverte par Isaac Newton, ou de l'imprimerie à caractères mobiles, réinventée par Johannes Gutenberg. Un des scientifiques les plus importants de la Chine était Shen Kuo (1031-1095), et il bien avant lui Zhang Heng (78-139).

Ainsi, les fruits de près de trente siècles de développements technologique et scientifique chinois, ont été transmis de l'Orient à l'Occident par de nombreuses voies (comme de l'Inde vers le monde arabo-musulman pour venir vers l'Europe). Durant plusieurs années, ces découvertes ont été soient minimisées, soient amplifiées à l'excès. Mais depuis les années 1960, la barrière de la langue est franchie et permet ainsi à l'Occident de mieux connaître l'Histoire de la Chine et son évolution scientifique.

Sciences hindoues

Tout comme en Chine, l'histoire des sciences hindoues est mal connue.

L'astronomie, comme pour les autres civilisations, a permis de définir les calendriers et de s'intéresser à l'astrologie. Mais ils n'allèrent guère plus loin. Ainsi, contrairement aux grecs et chinois, ils ne cartographièrent pas le ciel.

En ce qui concerne les mathématiques, ils furent dans un premier temps purement pratique. Ainsi, pour le commerce, il fut nécessaire d'établir des étalons de mesures identiques, comme ceux découvert à Mohenjo-daro. Il est ainsi probable que de telles unités de mesures furent également utilisées par d'autres villes. Ils développèrent une série de mots pour exprimer les très grands nombres, jusqu'à 10¹². Ils maîtrisèrent les nombres irrationnels et les racines carrés de 2 et 3 avec plusieurs décimales. Ils découvrirent également ce que l'on appelle le théorème de Pythagore. Mais ce qui reste le plus dans les esprits aujourd'hui est le zéro représenté par un point. La notation décimale que l'on appelle couramment chiffre arabe est également leur œuvre et fut adoptée plus tard dans le monde arabe par Al-Khwarizmi. Les principaux mathématiciens hindous furent Âryabhata qui notamment calcula les quatre premières décimales de Pi, et Brahmagupta qui travailla sur les séries de nombres et la définition du zéro.

En chimie ils réalisèrent de remarquables travaux dans la fusion du fer. Ce qui leur permit notamment de fondre de grands objets comme le pilier de fer de Delhi, qui mesurent plus de sept mètres de haut pour un poids de plus de six tonnes. La particularité de ce pilier est qu'il ne présente aucune altération ou trace de rouille. Il a fallut attendre 2002 et les travaux du professeur R. Balasubramanian pour en connaître l'origine^[7].

En médecine, ils découvrirent que certaines maladies étaient dues à des changements dans l'environnement (changement de saisons, mauvaise hygiène, etc.), mais ils ne cherchèrent pas à classifier les maladies. Le traité fondamental de la médecine hindoue est l'Ayurveda. Ce dernier expliquait que les maladies sont dues à un déséquilibre et qu'ainsi pour guérir un malade il faut remplacer les éléments nuisibles par ceux qui sont harmonieux. Des explications sur diverses opérations chirurgicales sont également présentes.

Moyen Âge

Sciences arabes

Au Moyen Âge, les sciences grecques et indiennes sont préservées, notamment par la traduction en arabe de nombreux livres, présents dans la Bibliothèque d'Alexandrie. Ces sciences sont alors enrichies et diffusées par la civilisation arabo-musulmane qui vit alors un âge d'or (Al-Khwarizmi, Avicenne, Averroès).

On lui doit notamment de nombreux travaux en astronomie, en géographie, en optique, en médecine, mais aussi en mathématique (algèbre, analyse combinatoire et trigonométrie principalement).

Sciences de l'Europe médiévale latine

Dans le haut Moyen Âge, les sciences se structurent autour des arts libéraux, dont la partie scientifique est constituée par le quadrivium, défini par Boèce au VI^e siècle. Bède le Vénérable le reprit (avec le comput), puis Alcuin, principal conseiller de Charlemagne, l'introduisit dans les écoles de l'empire carolingien.

Après les invasions viking, arabes, et hongroises, l'occident médiéval (latin) s’approprie ensuite l'héritage grec et arabe. Vers l'an mil, Gerbert d'Aurillac (qui deviendra le pape Sylvestre II) rapporte d’Espagne le système décimal avec son zéro et réintroduit le quadrivium dans les écoles d'occident.

Au XII^e siècle, de 1120 à 1190 environ, un travail systématique de traduction des œuvres des scientifiques et philosophes grecs et arabes est effectué à Tolède et dans quatre villes en Italie (Rome, Pise, Venise, Palerme, voir par exemple Al Idrissi dans cette dernière ville), s'appuyant aussi sur les écrits philosophiques grecs (Platon, Aristote), eux aussi transmis par les arabo-musulmans (sauf Platon qui n'avait pas été perdu).

La diffusion progressive de ces connaissances au XII^e siècle dans tout l'occident aboutit à leur intégration par Albert le Grand dans les universités alors en création : Bologne, Paris (Sorbonne), Oxford, Salamanque, etc.), avec les disciplines du droit (voir Renaissance du XII^e siècle).

Au XIII^e siècle, la théologie de Thomas d'Aquin, à l'université de Paris, s’appuie sur les écrits d'Aristote qui vont longtemps faire autorité en matière de méthode scientifique et philosophique (on ne faisait pas vraiment la différence entre ces deux domaines). Paris acquiert un grand prestige pour son université très réputée, et devient une sorte de capitale de l'occident.

On note à cette époque certaines critiques sur les livres de physique d'Aristote (de la part de Roger Bacon notamment), qui cependant ne portent en aucune manière sur la méthode philosophique.

La grand peste qui ravage l'occident (1347-1351, qui se répète ensuite par vagues successives) puis la guerre de Cent Ans en France interrompent cette Renaissance, qui néanmoins reprend assez vite en Italie et à Avignon. Le Moyen Âge tardif annonce déjà, aux XIV^e et XV^e siècles, la Renaissance, et apporte encore beaucoup de connaissances en géographie et cartographie, disciplines où l'occident avait accumulé un grand retard. Pierre d'Ailly, au tournant des XIV^e et XV^e siècles écrit l'Imago mundi (1410), qui servira à un certain Christophe Colomb, et Fra Mauro alimente en connaissances cartographiques les premiers navigateurs portugais au milieu du XV^e siècle. Ils préparèrent les grandes découvertes par les navigateurs européens de la Renaissance.

Sciences d'Amérique du Sud

Renaissance

La Renaissance en Europe (qui commença en Italie), fut une période qui se termina par une véritable révolution scientifique. Des théories tout à fait nouvelles sont apparues, remettant en cause la façon dont l'homme voyait le monde et sa place dans ce dernier.

En fait, ce que l'on appelle couramment la Renaissance commença beaucoup plus tôt en Italie et à Avignon, que dans le reste de l'Europe (ce mot commença seulement à se répandre), et surtout en France, qui resta longtemps affectée par les soubresauts de la guerre de Cent Ans. Dès le XIV^e siècle (Trecento), on vit des foyers de Renaissance apparaître à Venise, Sienne, Florence, Rome et encore davantage au XV^e siècle (Bruges et les cités flamandes, Rhénanie, Alsace, Bourgogne, Portugal, Castille, Bourges, etc.).

Les raisons de cette Renaissance sont multiples, comme :

• la redécouverte dès le XII^e siècle des textes anciens (Aristote) conservés et enrichis par les Arabes (voir Renaissance du XII^e siècle),
• l'invention du papier (importé de Chine),
• l'invention de l'imprimerie (1453) (également importée et améliorée par Gutenberg) qui permit de diffuser en plus grand nombre des livres (les copies sur manuscrit prenaient du temps) et surtout de publier des livres en langues vernaculaires à la place du latin, donc de propager la culture,
• les progrès en géographie et en cartographie (Pierre d'Ailly et l'Imago mundi de 1410, cartes de Fra Mauro en 1457),
• les progrès techniques autour de la navigation (caravelle) et du positionnement (boussole, sextant, etc.),
• l'expansion de l'exploration maritime autour du continent africain (Portugais), puis vers le nouveau monde,
• la naissance du protestantisme et de l'hermétisme qui força l'Église catholique romaine à se remettre en cause, amorçant ce qui sera une séparation de la science et de la religion.

Copernic vécut pendant la Renaissance, mais les possibilités de diffusion de l'information n'étaient pas encore telles que ses idées, pas toujours si mal acceptées au départ, pussent être diffusées largement. On ne peut pas parler de révolution copernicienne au sens propre pour la Renaissance (elle fut un peu postérieure). Toutefois, il y eut bien un changement radical de vision du monde, qui portait davantage sur la prise de conscience par le plus grand nombre de la rotondité de la Terre (on le savait depuis le XII^e siècle au moins dans les milieux cultivés), dès l'instant que les navigateurs eurent traversé l'Atlantique. En particulier, les voyages de Christophe Colomb eurent un retentissement considérable.

Les progrès scientifiques et techniques de la Renaissance, ainsi que le renouveau dans les autres domaines (art) furent l'une des causes de l'extraordinaire période d'explorations par les navigateurs européens, d'abord portugais, et italiens, puis espagnols et français, qualifiée de grandes découvertes, qui permit à l'Europe de s'assurer la suprématie mondiale.

Époque moderne

XVII^e siècle

Dans l'Antiquité et jusqu'au XVIII^e siècle, la science est indissociable de la philosophie (on nommait d'ailleurs la science, la philosophie naturelle) et étroitement contrôlée par les religions. Sous la pression du savoir qui s'accumule, elle vient sans cesse heurter les dogmes religieux. Le contrôle de la religion sur les sciences va progressivement diminuer avec l'apparition de l'astronomie et de la physique modernes, faisant des sciences un domaine autonome et indépendant.

La transition entre les sciences médiévales et la Renaissance est souvent confondue avec la révolution copernicienne. En réalité, la révolution copernicienne, au sens propre, correspond plutôt à la transition entre la Renaissance et le siècle des Lumières, car il fallut un certain laps de temps pour que la découverte de l'héliocentrisme soit partagée et acceptée.

Du point de vue scientifique, c'est en effet l'astronomie qui déclenche le changement à cette époque. Après Copernic qui vécut avant la guerre de Trente Ans (l'année 1543 correspond à la parution de son principal traité), d'autres astronomes reprirent les observations astronomiques : Tycho Brahé, puis Kepler, qui effectua un travail considérable sur l'observation des planètes du système solaire, et énonça les trois lois sur le mouvement des planètes (lois de Kepler).

Voir l'article : Révolution copernicienne

On parlait depuis quelques décennies de l'héliocentrisme, mais on cherchait à la concilier avec l'ancienne théorie.

Cependant, il manquait encore à Kepler l'instrument, la lunette, qui, inventée en Hollande en 1608 à des fins de lunette d'approche simple, et perfectionnée par Galilée en 1609 pour des usages en astronomie, permit à ce dernier de réaliser des observations qui confirmaient une fois de plus que la théorie géocentrique était réfutable. L'apport de Galilée fut aussi très important en sciences (cinématique, observations astronomiques, etc.). Il était moins porté sur la scolastique, et considéra que, d'un point de vue épistémologique, il était nécessaire d'expliquer en quoi l'héliocentrisme expliquait mieux le monde que la théorie des anciens (dialogue sur les deux grands systèmes du monde, 1633). Il eut des cas de conscience au sujet de l'interprétation de la Bible (lettre à Christine de Lorraine). Son traité de 1633 lui valut le fameux procès avec les autorités religieuses (juin 1633), qui reçurent mal la théorie, jugée incompatible avec le texte de la Bible. Condamné à mort, son ami Urbain VIII commua sa peine en assignation à résidence.

René Descartes fit d'abord une carrière de scientifique (travaux en analyse, géométrie, optique). Apprenant l'issue du procès de Galilée (novembre 1633), il renonça à publier un traité du monde et de la lumière (1634), et se lança dans la carrière philosophique que l'on connaît (discours de la méthode, 1637), cherchant à définir une méthode permettant d'acquérir une science juste et exacte, son principe de base étant le doute et le cogito. Critiquant la scolastique, il poussa par la suite le doute jusqu'à remettre en cause les fondements mêmes de la philosophie de son époque (méditations sur la philosophie première, 1641).

L'héliocentrisme fut confirmé par les modèles mathématiques de Newton (1687), et d'autres observations le firent finalement accepter par l'Église catholique (Benoît XIV) en 1714 et 1741, écrits de Galilée retirés de l'Index).

Blaise Pascal fit des découvertes en mathématiques (probabilités), et en mécanique des fluides (expériences sur l'atmosphère).

D'autres scientifiques marquèrent cette époque : Leibniz est considéré, avec Newton, comme l'inventeur du calcul infinitésimal et intégral, qui fonde la mécanique classique.

Francis Bacon est considéré, avec le physicien et chimiste irlandais Robert Boyle, comme le fondateur de la méthode expérimentale. En outre, Robert Boyle est considéré comme le fondateur de la philosophie de la nature (voir la Wikipedia anglophone : en:Robert Boyle). Quoique empirique, la méthode expérimentale est extrêmement importante pour valider des théories, elle constitue l'un des fondements de la méthode scientifique moderne.

XVIII^e siècle

Au XVIII^e siècle, les sciences de la vie et de la terre connurent aussi un grand développement à la suite des voyages en Afrique et dans le Pacifique : on doit citer Georges Louis Leclerc, comte de Buffon (1707-1788), Carl von Linné (1707-1778), Jean-Baptiste Lamarck (1744-1829).

XIX^e siècle

Au XIX^e siècle, la science continue à se développer à un rythme soutenu :

• l'optique moderne voit le jour avec les travaux d'Augustin Fresnel (illustre polytechnicien) ;
• l'électricité et le magnétisme sont unifiés au sein de l'électromagnétisme par James Maxwell ;
• le principe des machines à vapeur, qui est au cœur de la révolution industrielle, est expliqué avec la naissance de la thermodynamique par Nicolas Léonard Sadi Carnot.

La biologie connaît également de profonds bouleversements avec la naissance de la génétique, suite aux travaux de Gregor Mendel, le développement de la physiologie, l'abandon du vitalisme suite à la synthèse de l'urée qui démontre que les composés organiques obéissent aux mêmes lois physico-chimique que les composés inorganiques. Et enfin, l'opposition entre science et religion apparaît une nouvelle fois avec la parution de L'Origine des espèces en 1859 de Charles Darwin.

Toujours en biologie, les travaux de Ernst Haeckel voient la naissance de l'écologie, avec l'étude des liens entre les êtres vivants et leur environnement.

Sur un plan purement philosophique, Auguste Comte (qui n'exerça jamais en tant que scientifique), dans sa doctrine positiviste, formule la loi des trois états qui, selon lui, fait passer l'humanité de l'âge théologique (connaissances religieuses), à l'âge métaphysique, puis à l'âge positif (connaissances scientifiques). Dans la deuxième partie de sa carrière philosophique, sa pensée se transforme en une sorte de religiosité.

Enseignement

L'enseignement a une part capitale dans le développement important que connaît la science, ainsi que les techniques, à partir de cette époque^[8]. Les États qui ont démocratisé l'enseignement, lui ont fourni un contexte et des moyens favorables à la recherche scientifique ont été ainsi à l'avant garde durant plusieurs années. L'exemple de la France est assez emblématique, qui suite à la Révolution fait de la science un des piliers de l'enseignement et où une véritable politique de la science voit le jour avec le développement d'institutions existantes (Collège de France, Muséum national d'histoire naturelle, etc.) ou la création de nouvelles (École polytechnique, Conservatoire national des arts et métiers, etc.). Alors que l'enseignement était principalement donné par l'Église, le développement de l'enseignement pris en charge par l'État servait également à laïciser le pays et accentue de ce fait encore plus la séparation de l'Église et de la science. Cette séparation de l'Église et de l'enseignement sera également présente dans d'autres pays comme au Royaume-Uni, mais quelques décennies plus tard.

Professionnalisation

C'est au XIX^e siècle que la science se professionnalise véritablement^[9]. Les institutions (universités, académies ou encore musées), bien qu'existant auparavant, deviennent les seuls centres scientifiques et marginalisent les apports des amateurs. Les cabinets de curiosités disparaissent au profit des musées et les échanges qui étaient courants entre savants, amateurs et simples curieux deviennent de plus en plus rares.

Pourtant, il reste bien certains domaines où les travaux des amateurs sont importants pour la science. C'est le cas de plusieurs sciences naturelles, comme la botanique, l'ornithologie ou l'entomologie, avec la publication d'articles dans des revues de références dans ces domaines. L'astronomie est également un domaine où les amateurs ont un certain rôle et ont ainsi découvert des comètes comme Hale-Bopp ou encore Hyakutake.

XX^e siècle

Tout comme le XIX^e siècle, le XX^e siècle connaît une accélération importante des découvertes scientifiques. On peut citer plusieurs raisons à cela :

• l'amélioration de la précision des instruments, notamment grâce à l'application de certaines découvertes ;
• la mondialisation des échanges, entraînant ainsi une mise en commun (autant intellectuelle que financière) des efforts scientifiques. La science devient ainsi de moins en moins une affaire d'homme seul et de plus en plus un travail d'équipe ;
• le développement rapide de l'informatique à partir des années 1950 (aux États-Unis), avec un décalage en Europe dû à la reconstruction (années 1960) qui permet un meilleur traitement d'une masse d'informations toujours plus importante.

De part le manque de recul, il est difficile de voir la science au XX^e siècle de manière historique. Il est donc délicat de déterminer les découvertes charnières, mais on peut tout de même noter plusieurs théories et découvertes d'importances :

• la physique est un domaine qui a connu de grandes avancées, notamment avec la physique atomique découvrant la structure du noyau atomique, la théorie de la relativité qui permit de poser les bases de la physique des objets de très grandes dimensions et l'élaboration de plusieurs théories expliquant la physique quantique qui est celle du monde à l'échelle atomique. Un des principaux objectifs actuellement est l'élaboration d'une théorie unifiant les quatre interactions fondamentales, qui permettrait d'expliquer au sein d'une même théorie, le monde de l'infiniment grand et celui de l'infiniment petit ;

• tout ce qui touche à la biologie a également connu de spectaculaires avancées. Une meilleure compréhension du cycle de vie des cellules, le rôle des gènes et autres éléments de base de la vie ont permis de grandes avancées et ouvert des perspectives totalement nouvelles. La découverte de la structure en forme de double hélice de l'ADN en est un des exemples les plus célèbres ;

• l'astronomie a connu de grandes avancées : grâce notamment aux nouvelles découvertes en physique fondamentale, et à la révolution dans les instruments d'observation : les radiotélescopes construits dans les années 1950-1960 ont permis d'élargir le spectre des rayonnements électromagnétiques observable, l'informatique traitant les grandes masses de données. Cela aboutit à de nouvelles théories cosmologiques, la théorie de l'expansion de l'univers étant actuellement généralement retenue dans la communauté scientifique. Les développements astronautiques ont également contribué à envoyer dans l'espace de véritables laboratoires d'observations et d'expériences ;

• les sciences de la vie et de la terre connaissent, depuis quelques décennies (en fait depuis le XIX^e siècle), un développement important, en raison de l'attention portée aux phénomènes naturels, avec notamment le rôle joué par René Dubos.

Interactions et spécialisations

Plus les sciences avancent dans la compréhension du monde qui nous entoure, plus elles ont tendance à se " nourrir " les unes des autres. C'est ainsi que, par exemple, la biologie fait appel à la chimie et à la physique, tandis que cette dernière utilise l'astronomie pour confirmer ou infirmer ses théories, entraînant au passage une meilleure compréhension de l'Univers. Et les mathématiques, un corps scientifique plus ou moins à part, deviennent la " langue " commune de bien des branches de la science contemporaine.

La somme des connaissances devient telle qu'il est impossible pour un scientifique de connaître parfaitement plusieurs branches de la science. C'est ainsi qu'ils se spécialisent de plus en plus et pour contrebalancer cela, le travail en équipe devient la norme. Cette complexification rend la science de plus en plus abstraite pour ceux qui ne participent pas aux découvertes scientifiques. Comme le souligne René Taton^[10], ces derniers ne la vivent qu'à travers le progrès technique, occasionnant ainsi un désintéressement vis à vis de certaines branches de la science qui ne fournissent pas d'application concrète à court terme.

Épistémologie

Le XX^e siècle a connu plusieurs philosophes et scientifiques qui ont voulu définir avec précision ce qu'est la science et comment elle évolue. C'est ainsi qu'est née l'épistémologie.

On peut citer deux philosophes des sciences, qui ont marqué de leur empreinte ce domaine :

• le premier est Karl Popper, qui a notamment déclaré que pour qu'une théorie soit scientifique, il faut qu'elle soit réfutable par l'expérience. Mais il a également précisé que la démarche inductive, qui est la base de la validation d'une théorie scientifique, ne garantit en rien de la véracité d'une théorie. Elle ne la confirme que dans le cadre de l'expérience. Ainsi, plus le nombre d'expériences validant une théorie dans différents cas est important, plus le niveau de confiance en cette théorie est élevé, mais jamais ultime.
• le second est Thomas Kuhn, qui a expliqué que l'évolution de la science est ponctuée de longues périodes calmes (appelées science normale), où une théorie communément admise par la communauté scientifique et a établit des paradigmes fondateurs qui ne peuvent être contredit sans effectuer une révolution. Ces révolutions scientifiques apparaissent lorsque les observations contredisent trop systématiquement les paradigmes en vigueur. Thomas Kuhn a notamment pris l'exemple dans son livre La structure des révolutions scientifiques, du passage de la mécanique newtonienne à celle de la relativité générale. Cependant, l'histoire récente de la physique, tiraillée entre deux théories incompatibles entre elles (relativité générale et mécanique quantique), montre qu'un tel éclatement est parfaitement compatible avec un progrès de plus en plus rapide des connaissances scientifiques. Le doute philosophique n'entache aucunement la certitude scientifique de ce qui est vrai et de ce qui est faux, les limites de validité de chaque calcul étant parfaitement connues^[11]. Ce progrès de plus en plus rapide des connaissances ne serait pas possible sans cette certitude.

Citations

• " Contentez-vous de nous dire comment on va au ciel, et laissez-nous le soin de dire comment va le ciel. " Galilée (s'adressant à ses interlocuteurs religieux du XVII^e siècle)

• " Au fil du temps se déroule la gestation cosmique. À chaque seconde, l'univers prépare quelque chose. Il monte lentement les marches de la complexité. " Hubert Reeves

Notes et références