Par Habib Batis – On admet souvent comme une évidence que la méthode scientifique est née dans un large mouvement nommé «révolution scientifique» des XVIème et XVIIème siècles. De plus, cette période est considérée comme un moment clé pour le développement des sciences expérimentales. Une manière de voir les choses qui laisse entendre qu’avant cette période, on faisait mumuse et on pensait à tout sauf à la science et à sa (ou ses) méthode(s). Mais à trop se couler dans les évidences, on risque de passer à côté des problèmes essentiels, qui sont aussi souvent les plus intéressants.
L’histoire des méthodes scientifiques est une longue quête de rationalité. Elle est passée d’une observation purement philosophique à une démarche structurée. Dans ce cadre, il est important de s’arrêter sur l’apport de savants antérieurs à la période de XVIIème siècle. Ibn al-Haytham (965-1039) est le premier à avoir décrit et utilisé une méthode systématique qu’on peut qualifier de méthode scientifique. Ses travaux publiés dans un ouvrage Kitāb al-Manāẓir (Traité d’Optique, traduit en latin sous le titre Opticae Thesaurus), ont transformé entre autres la connaissance de la lumière et de la vision et ont introduit la physique expérimentale. Ce fait lui vaut souvent d’être considéré comme le premier véritable scientifique de l’histoire.
Ce qu’on entend par méthode scientifique
Dans le langage courant des scientifiques et même du grand public, on utilise l’expression «méthode scientifique» pour parler de la «méthode hypothético-déductive». Elle consiste, grosso modo, à suivre le cheminement: une idée ou une intuition, hypothèse, prédiction, test de la prédiction par des expériences et des observations pour réfuter ou accepter l’hypothèse, refaire des hypothèses etc.
Au vu de ces étapes, deux remarques s’imposent: La premières est qu’en procédant ainsi, le scientifique essaye de se prouver qu’il a tort. Dans le cas contraire, il considère que l’hypothèse correspond à la réalité des faits jusqu’à preuve du contraire. La deuxième concerne le mot «expérience». Il est loin d’être innocent, il cache un immense débat en philosophie. Il charrie deux sens et une grande question: la science doit-elle croire ce qu’elle voit ou ce qu’elle pense? Le premier sens du mot «expérience» est l’expérience vécue qui consiste à regarder le monde avec nos cinq sens. Le second est l’expérience scientifique (l’expérimentation) qui consiste à fabriquer une situation artificielle en laboratoire. C’est une situation créée pour forcer la nature à répondre à une question précise.
Ce bref aperçu de la méthode scientifique qui est au fondement de la science contemporaine, permet de poser la question suivante: Cette méthode est-elle immuable à travers différentes périodes de l’histoire ou d’autres méthodes étaient-elles utilisées pour décider du caractère scientifique d’une proposition?
Pour répondre à cette question, il est important de jeter un bref regard sur le changement scientifique dans l’histoire. Cela dit, sans aller retracer le long chemin qui nous a menés des premières tentatives de compréhension du monde, on privilégie la Grèce antique comme point de départ même s’il y a eu de nombreux apports d’autres civilisations. C’est aussi à cette époque que l’on commence à recenser les activités scientifiques qui ont structuré la pensée théologique durant des siècles.
Aristote (IVème siècle avant JC): sa vision du monde et sa méthode
La science aristotélicienne reposait sur la logique et la discussion. On pensait qu’un raisonnement bien construit suffisait pour prouver la vérité. Qu’y-a-t-il au juste derrière cette vision? Ou plus précisément: quelles sont les attentes explicites et implicites de l’époque concernant ce qu’une théorie doit être, c’est-à-dire la méthode pour l’évaluer?
Scientificité d’une proposition
Dans la vision aristotélicienne, une proposition était considérée acceptable (ou scientifiquement valide) si elle répondait à l’un des deux critères suivants:
-La proposition atteint la nature d’une chose grâce à l’intuition.
-La proposition doit être déduite logiquement d’autres propositions intuitives.
Trois remarques à propos de ces critères. La première concerne l’intuition. C’est ce que pense quelqu’un qui a beaucoup d’expérience dans le domaine considéré. Exemple : si on veut connaitre la nature d’une graine, on demande à un jardinier. La deuxième concerne le deuxième critère. Celui-ci est une sorte de méthode «axiomatico-déductive». La partie du raisonnement logique y est déjà, mais la source de l’information est issue d’axiomes qu’on postule. Enfin, la troisième remarque est que derrière ces deux critères, il y a deux hypothèses implicites: La première concerne l’idée que chaque chose a une nature, c’est-à-dire, une qualité indispensable qui fait qu’une chose est ce qu’elle est. La nature de l’œil est de voir; la nature de l’homme est de raisonner. La deuxième hypothèse concerne l’idée que l’esprit humain peut atteindre la nature d’une chose par l’intuition après suffisamment d’exposition et d’observation de cette chose.
Une première idée à retenir de cette méthode aristotélicienne est la séparation très nette entre le «naturel» et l’ «artificiel». Une chose « naturelle » n’est pas produite par l’homme et contient donc sa propre source de changement. Les graines se transforment en plantes car c’est ce que leur nature leur impose de faire. Une chose «artificielle» a une source de changement externe à elle. Un char n’a pas de nature, il est conçu pour suivre ce qu’en fait l’aurige. C’est pourquoi, à cette époque, la mécanique ne faisait pas partie des sciences (car construit par l’homme donc n’a pas de «nature»).
La conséquence importante qui découle de cette vision est que l’observation était acceptable mais pas l’expérimentation. Car, comme souligné précédemment, l’expérimentation est une situation délibérément créée pour l’étude, donc introduit de l’artificiel dans le processus et, par-dessus tout, brouille l’intuition qui permet d’atteindre la nature des choses. Un scientifique de l’époque n’accepte donc aucune expérimentation. Ce qui peut paraître aujourd’hui paradoxal, était à cette époque une position tout à fait cohérente avec cette vision du monde.
En conclusion de ce paragraphe, on peut dire que la conception grecque de la science fut d’abord «désintéressée», dans la mesure où elle n’était nullement conçue comme un instrument susceptible de nous rendre maîtres de la nature et de nous l’approprier. Elle se refusait à toute intervention dans le cours de la nature. Elle ne se proposait pas de dominer, mais cherchait essentiellement à comprendre. C’est pourquoi elle fut étrangère à toute idée d’expérimentation, au sens où nous l’entendons aujourd’hui, c’est-à-dire comme recherche active de facteurs cachés mesurables, et par là, susceptibles d’une description en termes mathématiques.
Le processus de la vision dans le cadre de la pensée aristotélicienne
Les deux théories de la vision qui dominaient la pensée antique s’inscrivaient dans la science du moment qui se refusait à toute intervention dans le cours de la nature. La première théorie était celle des mathématiciens (Euclide, Ptolémée) qui schématisaient le regard par un cône de rayons efférents dont le sommet se trouve à l’intérieur de l’œil. Dans cette théorie, la vision est assurée par des rayons visuels (conçus comme une émanation de l’âme) émis par l’œil vers l’objet visible (théorie de l’émission). La deuxième théorie était celle des partisans de la philosophie naturelle (Aristote et ses disciples). Elle considère que la vision est assurée par une forme en provenance de l’objet observé et dirigé vers l’œil (théorie de l’intromission).
Disons tout de suite les deux conséquences essentielles qu’on peut tirer de ces deux théories. La première conséquence est que l’objet de ces théories sur l’optique, c’est la vision et non la lumière. En fait, rayon visuel ou pas, la lumière n’est le protagoniste d’aucune théorie antique de la vision. Elle n’est nulle part l’entité physique spécifique à laquelle l’organe visuel est sensible. Ce que l’œil voit donc est ce qui est dans la nature des choses et la vue, a en propre, d’être sensible à cette nature. Des propositions qui sont acceptables (donc scientifiques) puisqu’elles répondent au premier critère: par intuition, la nature de l’œil est de voir. La deuxième conséquence est que, les rayons visuels, issus de l’œil, (théorie de l’émission) sont considérés comme une abstraction mathématique. Donc la possibilité de géométriser la vision n’est qu’affaire de théoriciens. En effet, grâce à cette notion de rayon visuel, le mathématicien réussit à faire correspondre à un élément de l’objet, le point sur lequel tombe le rayon, un élément du regard. Il est dès lors possible, par un traitement géométrique, de définir la notion d’angle visuel et celles de réflexion et de réfraction du rayon visuel.
L’apport d’Ibn al-Haytham
Critique des deux théories du processus de la vision
Ibn al-Haytham s’est trouvé, plus de quatorze siècles plus tard, confronté à ces deux différentes théories pour expliquer le même objet : la vision. Dans l’introduction de son ouvrage Kitab al- Manazir (Traité d’optique), il formule une défense du scepticisme scientifique et explique pourquoi un chercheur doit remettre en cause les écrits de ses prédécesseurs: «La vérité est recherchée pour elle-même. […] Et celui qui cherche la vérité n’est pas celui qui étudie les écrits des anciens et, suivant son penchant naturel, met sa confiance en eux. Le chercheur de vérité est plutôt celui qui suspecte sa foi en eux et s’interroge sur ce qu’il retient d’eux, celui qui se soumet à l’argument et à la démonstration, et non aux affirmations d’un être humain dont la nature est empreinte de toutes sortes d’imperfections et de déficiences. Ainsi, le devoir de l’homme qui étudie les écrits des scientifiques, si la recherche de la vérité est son but, est de se faire l’ennemi de tout ce qu’il lit, et, appliquant son esprit au cœur et aux marges de son contenu, de l’attaquer de tous côtés. Il doit aussi se suspecter lui-même lorsqu’il procède à l’examen critique du texte, afin de ne pas sombrer dans l’indulgence ou la complaisance.»
Pour la méthodologie de recherche scientifique, ce texte est historique au moins pour les raisons suivantes:
– Le rejet de l’argument d’autorité: Ibn al-Haytham refuse de valider une théorie parce qu’elle vient d’un génie du passé. Aussi étonnant que cela puisse paraitre, ces propos viennent plusieurs siècles avant le «Discours de la Méthode» de Descartes où il s’adressait aux savants «qui profitent uniquement de leur intellect pur et naturel [et refusent] d’avoir foi uniquement dans les livres anciens c’est-à-dire sans confronter l’autorité à l’expérience et à l’expérimentation».
– La réfutabilité: Près de neuf siècles avant les philosophes des sciences modernes (comme Karl Popper), il explique que pour valider une théorie, il faut d’abord chercher par tous les moyens à la « détruire » (en être «l’ennemi») afin de voir si elle résiste à l’expérience.
– L’autocritique: Il rappelle que le chercheur doit se méfier de ses propres biais intellectuels et doit accepter de se fourvoyer.
Dans le texte intitulé «Doutes sur Ptolémée» (Al-Shukuk ‘ala Batlamyus), il a combattu la théorie de l’émission en prouvant, par l’expérimentation, qu’il est impossible que l’œil projetait ses propres rayons visuels pour «toucher» les objets. Il rejette aussi l’explication mécanique d’Aristote en qualifiant la «forme qualitative» (une sorte d’image globale ou d’enveloppe immatérielle) que les objets envoyaient dans l’œil, est une vue de l’esprit et n’a aucune réalité physique. De plus, cette théorie d’intromission était purement philosophique et était incapable d’expliquer mathématiquement les angles de vision, la perspective, la réfraction… En bref, Ibn al-Haytham semble rejeter aussi bien l’idée d’émission de «rayons visuels» que celle de l’intromission de «forme globale». Mais, il ne rejetait pas totalement la théorie de l’intromission dans le sens où Aristote avait raison sur la direction du mouvement (de l’objet vers l’œil). Il argumentait ce choix par la douleur que subit l’œil si l’on regarde fixement une source lumineuse intense. Ce qui va à l’encontre de l’idée que l’œil est source de rayons efférents.
Ibn al-Haytham et la méthode hypothético-déductive
Pour résoudre l’impasse, Ibn al-Haytham décrivait son approche systématique du processus de la vision en se démarquant de l’approche abstraite de ses prédécesseurs mathématiciens. Et sans ambigüité possible, le sujet devient la compréhension aussi rigoureuse que faire se peut, de comment se produit la vision. Pour cela, il se donne un aperçu important des conditions d’exercice de la vue: «La vue ne perçoit aucun objet sauf s’il existe un peu de lumière provenant de l’objet, soit que l’objet soit lui-même lumineux soit qu’il soit éclairé par la lumière rayonnant d’un autre objet. » De ce fait et contrairement à ses prédécesseurs, le processus de la vision ne se fait plus au bout du regard ou dans le regard, à l’extérieur de l’œil, il commence dans l’œil au niveau du cristallin. Dès lors, la lumière, à l’origine de la vision, peut être étudiée et définie en tant qu’entité physique dont les propriétés sont pensables indépendamment de la vision, et, sont par conséquent expérimentalement objectivables. Pour cette raison, l’insertion culturelle de l’optique change. Tout en restant, certes, science de la vision, devient expressément science de la lumière. L’œil devient champ d’étude. Contrairement à ce qu’on trouve chez ses prédécesseurs, la lumière est traitée comme une entité physique, conçue indépendamment de la sensation visuelle qu’elle provoque. Ainsi, ce n’est qu’une fois établi le problème de la nécessité de la lumière dans le processus de la vision que se pose la question de la manière avec laquelle elle se propage entre l’objet et l’œil. L’enjeu est de ne pas se contenter de l’antique rectilinéarité du rayon visuel émis par l’œil. Toujours dans l’introduction de son ouvrage, il détaille sa démarche méthodologique. Pour décrire la marche à suivre pour atteindre «la vérité scientifique», il a employé les termes tārīq (طريق – chemin/voie) et manhaj (منهج – méthode): «[…] Notre but est d’employer notre esprit à la recherche de la vérité, d’éviter l’erreur, et de ne pas nous presser dans nos conclusions. Nous devons initier notre recherche par une induction des choses existantes, une observation des conditions particulières, et rassembler par l’examen ce qui concerne les propriétés des éléments individuels. À partir de là, nous nous élèverons vers l’analyse de ce qui est général et constant, de manière graduelle et ordonnée, tout en menant des critiques sur les prémisses et en restant prudents face aux erreurs. […] Tel est le chemin (tārīq) vers la vérité, et la méthode (manhaj) par laquelle nous atteindrons la certitude.»
Il ressort de ce texte qu’Ibn al-Haytham décrivait progressivement sa méthode en insistant sur quelques piliers:
• L’induction (Istiqrā’): Partir des faits observés pour remonter vers des lois générales.
• L’expérimentation critique : Douter (Al-Shukuk) de ses propres sens et rejeter les dogmes non vérifiés.
• L’alliance des sciences : Fusionner la physique (ilm tabi’i) et les mathématiques (ta’alim).
Ibn al-Haytham s’attachait ensuite à caractériser le trajet de la lumière (que celle-ci soit émise par des objets lumineux par eux-mêmes ou non) et en proposait un modèle géométrique. Cette question constituait le tournant méthodologique chez Ibn al-Haytham puisque la recherche d’une réponse l’avait amené à formuler des hypothèses à soumettre à l’épreuve des faits:
H1- Quelle que soit la source d’émission, la lumière se propage de manière rectiligne.
H2- Chaque point d’un objet lumineux rayonne de la lumière de façon sphérique. Ces deux formulations sont de nature géométrico-physiques, énoncées dans un cadre conceptuel où la physique naturelle et les sciences mathématiques demeurent étroitement articulées.
La volonté de la mise à l’épreuve de ces énoncés peut être soulignée par la présence, dans son ouvrage, de séquences typiques d’observations des phénomènes. Celles-ci sont réalisées dans des conditions strictement contrôlées.
On peut trouver l’expression de cette démarche dans une série d’expérimentations sur la propagation de la lumière en mettant au point plusieurs outils dont la chambre noire (al-Bayt al-Muthlim, البيت المظلم). Une telle démarche a été rapprochée rétrospectivement, par plusieurs auteurs contemporains, d’une forme de méthode scientifique. En effet le terme (I’tibar) utilisé dans les écrits d’Ibn al-Haytham, renvoie à l’idée de «mise à l’épreuve» (Sabra A.I., Ibn al-Haytham’s Revolutionary Project in optics: the achievement end the obstacle. The Entreprise of Science in Islam : New perspectives, Cambridge (MA) MIT Press, 2003, p. 85-118 ; R. Rached «Ibn al-Haytham (Alhazen)» dans Helaine selin, (dir.), Encycloepedia of the History of Science, Technology and Medicine in non western culture, Springer, 2008, p.1090-1092) et, de ce fait, son approche posait déjà les jalons du modèle hypothèse-déduction dans la recherche scientifique. C’est ainsi que l’optique devient, avec Ibn al-Haytham, une science expérimentale à un degré jamais atteint jusqu’alors dans aucune autre science. Ceci est pour bien des raisons sans doute, mais fondamentalement parce que la lumière est l’un de ses objets propres d’investigation. Elle peut être conçue (et même analysée dans ses manifestations) indépendamment de la sensation visuelle qu’elle provoque. De plus, avec la chambre noire, on dispose, pour des siècles, d’un dispositif de base apte à se perfectionner et à se complexifier en fonction des questions qu’on se pose. Mais bien entendu, le corrélat le plus spectaculaire de l’étude expérimentale de la lumière est une révolution intellectuelle dont il est difficile ici de développer ni même d’esquisser toutes les implications à la fois philosophiques, médicales et esthétiques. Mais pour ce qui nous intéresse ici, la méthode scientifique, Ibn al-Haytham est le premier à avoir utilisé une méthode systématique basée sur la réfutation d’hypothèse par des expérimentations tout en employant une représentation mathématique (ou fonctionnelle) du phénomène physique en question. Il a été le pionnier de la méthode hypothético-déductive plusieurs siècles avant les scientifiques de la renaissance. Son apport est sans conteste un pas décisif par rapport à la méthode aristotélicienne qui rejette les expérimentations car elles sont artificielles et invalides.
Conclusion
Pour terminer, on peut se poser la question pourquoi l’expression «révolution scientifique» reste historiquement réservée à l’Europe des XVIème et XVIIème siècles (avec Galilée, Newton, Descartes…). Disons d’abord que pendant des siècles, l’histoire des sciences a été écrite par des historiens occidentaux. Ces derniers ont eu tendance à faire débuter la science moderne en Europe, en oubliant ou en minimisant l’impact des savants du monde musulman, de l’Inde ou de la Chine. Les idées d’Ibn al-Haytham ont directement allumé la mèche de la dite «révolution», mais son nom a parfois été relégué au second plan, au fil du temps.
Même si ceci ne diminue en rien l’apport d’Ibn al-Haytham, ce décalage pourrait aussi s’expliquer par des facteurs géopolitiques. Une révolution scientifique exige que toute la société et ses institutions du moment basculent définitivement dans cette nouvelle manière de penser. A l’époque d’Ibn al-Haytham, ses travaux sont restés l’œuvre d’un homme (et de quelques successeurs directs) au sein de l’âge d’or islamique. Mais les universités et les institutions de l’époque n’ont pas toutes réorganisé leur enseignement autour de la méthode expérimentale. Le modèle traditionnel est resté dominant. En Europe, la méthode expérimentale a été adoptée par plusieurs savants connectés entre eux. Des institutions ont été créées (à l’instar de l’Academia del Cimento de Florence, fondée en 1657) et des journaux scientifiques pour propager cette méthode à grande échelle. C’est ce basculement collectif et institutionnel qui a grandement contribué au qualificatif «révolution». De plus, la «révolution scientifique» européenne s’est accompagnée d’une rupture avec la philosophie religieuse et ancienne (modèle d’Aristote). Les savants européens ont affirmé que la science doit être indépendante de la théologie. Ibn al-Haytham, quant à lui, intégrait sa démarche scientifique dans sa vision du monde et sa foi. Pour lui, découvrir les lois mathématiques de la nature était une façon de contempler la perfection de la création divine. N’ayant pas provoqué de « crise » ou de guerre philosophique majeure avec les autorités de son époque, son travail a été vu comme une «évolution» brillante plutôt que comme une destruction de l’ordre ancien. Aujourd’hui, l’historiographie moderne corrige ce qui peut être considéré comme une injustice. De plus en plus d’historiens parlent désormais d’une «révolution scientifique médiévale islamique» pour qualifier cette période, remettant Ibn al-Haytham à la place centrale qu’il mérite: celle du premier ingénieur de la méthode scientifique moderne.
Habib Batis
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