La recherche de lois synthétiques ? Faisons simple, avant de faire compliqué

Pour la physique classique, la première des lois est la proportionnalité, ce qui se fonde sur l'idée de base du calcul différentiel et intégral, lequel repose lui-même sur la continuité des phénomènes. Dans une variation d'un paramètre, si l'on suppose la continuité, un petit intervalle fait apparaître des variations quasi linéaires.
On m'objectera que les fractales montrent que cette idée n'est pas juste, mais je propose que l'on s'intéresse d'abord au gros avant de s'intéresser aux détails. Au premier ordre, la courbe compliquée trouvée par Klaus von Klintzing pour l'effet Hall quantique s'approche d'une droite, celle qui avait été identifiée par Georg Ohm. Au premier ordre, la force est proportionnelle à la masse et à l'accélération. Au premier ordre, le poids est proportionnel à masse. Au premier ordre...
Evidemment on sera bien avisé de dépasser un jour ce premier ordre et de douter de la proportionnalité, mais ce sera un jour seulement, quand le premier ordre aura été fait. Et c'est donc une bonne pratique que de ne pas plonger au deuxième ordre avant d'avoir résolu le premier ordre, de ne pas plonger au troisième ordre avant d'avoir résolu le deuxième, etc.

La question de la stratégie scientifique

Comment choisir les phénomènes que l'on veut explorer, sous-entendu parce qu'ils sont prometteurs de découvertes ?
La question est difficile, et le recours à l'histoire des sciences est utile. Par exemple, récemment, il y a eu ces prix Nobel donnés à la découverte du graphène ou des fullérènes. Dans les deux cas, il a fallu des moyens d'observation nouveaux pour voir des objets qui étaient sous nos yeux. Sous nos yeux, mais pas observables avec les outils d'observation anciens. On conclut que la mise au point d'objets qui s'apparentent aux microscope est utile pour la découverte scientifique.
Un autre cas est celui des formalismes, et, là, il s'agit plutôt d'abstraire et de généraliser, comme disaient les logiciens. Sur le cas de la chimie supramoléculaire ou des dynamères, où Jean-Marie Lehn a excellé, je crois que l'on peut décrire le mécanisme du travail par : considérer tout résultats expérimental, tout fait expérimental, tout fait de calcul, comme des cas particuliers dont il faut inventer des cas généraux.
Dans ce mouvement, on décrit un objet par un cadre général, une théorie, et le fait qu'un formalisme soit comme une machine à calculer qui permet à celui qui tient la manivelle de produire des formules nouvelles, qui correspondront ou non à des objets. Si l'on tombe sur des objets connus, alors on aura décrit ces dernier et trouvé des relations. Si l'on tombe sur des objets inconnus, on les cherchera, et parce qu'on les aura vus par avance, on les découvrira.  C'est en quelque sorte le mouvement qui porta Dmitri Mendeleiev vers de nouveaux éléments.
Il existe un troisième cas, à savoir affiner les analyses des phénomènes pour voir en quoi ils échappent aux descriptions théoriques, et ce troisième cas se rapproche du premier. Par exemple, l'emploi des méthodes de dynamique moléculaire pour le calcul de la capacité calorifique de l'eau ne trouve la valeur expérimentale qu'à 25 % près. C'est la preuve qu'il y a à travailler pour réformer cette technique qui reste insatisfaisante.

Questions de stratégie scientifique

Cela fait des décennies que je ne cesse de poser cette question  : comment faire des découvertes ?

La question est évidemment essentielle, en science, et, pragmatique, j'ai fait une collection d'idées stratégiques, pour avancer dans la réponse.

Voici ce que j'ai à ce jour :

(1) Transforming adjectives and adverbs into quantitative parameters (introduction of new concepts);
(2) Looking for the mechanisms of phenomena;
(3) Focusing on oddities, contradictions, discrepancies and ''symptoms'';
(4) Designing ''microscopes'';
(5) Making science from a technical question;
(6) Refuting a theory;
(7) Solving a problem;
(8) Assuming that any fact, result, observation, phenomenon should be considered as a particular example of general categories that we have to invent;
(9) Looking behind the â ordinary: this means not accepting what was accepted;
(10) Making the contrary of what was always proposed;
(11) Looking deeply enough to what an experiment can reveal, and work deep enough to see the impact.
(12) It is good to see the tree but one should also see the forest
Which ones are missing ?

On voit que c'est en anglais... mais la communication scientifique se fait dans cette langue.
Je ne détaille pas... mais cela est fait dans un article que l'on trouve en ligne :
http://www.chemistryireland.org/docs/news/Irish-Chemical-News-2017-Issue-5.pdf

N'hésitez pas à me communiquer des idées supplémentaires !

Tous les chemins mènent à Rome

Comment faire une découverte scientifique ? Pour montrer que la question est difficile, j'ai comparé le scientifique à un marcheur dans une région qui serait divisée en deux par la "ligne du présent" ; derrière, le passé, et devant le futur. Notre scientifique peut se tourner vers le passé, c'est-à-dire regarder l'histoire des sciences, et il voit alors des montagnes, qui sont les grandes découvertes du passé : la relativité, la mécanique quantique... Mais il n'est pas historien des sciences, et il doit regarder plutôt vers l'avant, où se trouvent les montagnes qu'il doit découvrir. Où sont-elles ? Evidemment, il ne les voit pas... sans quoi elles seraient déjà découvertes : nous devons faire l'hypothèse qu'il y a, devant lui, un épais brouillard dans lequel il doit avancer.
Avancer... Mais dans quelle direction ? Quel chemin le conduira-t-il vers une montagne ? La question est bien difficile, d'autant que même la méthode qui consisterait à avancer dans une direction d'élévation n'a rien de sûr : après quelques pas en montant, il pourrait y avoir une descente.

Alors ?

 Alors il y a cette image merveilleuse :

Oui, tous les chemins mènent à Rome, dit le dicton... et c'est peut-être dans le cheminement plutôt que dans la direction qu'il faut chercher les découvertes. Et la métaphore précédente, aussi séduisante qu'elle soit, n'est peut-être pas juste. Bien sûr, il y a des "faits", mais on lira utilement, à cette occasion, les réflexions d'Antoine Lavoisier, de Michel Eugène Chevreul ou de Jean-Baptiste Dumas, qui, plus ou moins s'accordent sur la nécessité de ne pas se limiter à recueillir des "faits", mais à les rapprocher, pour en chercher des analogies, tout en sachant bien que le fait est déjà une abstraction.