Combien d'expériences ont-elles été faites ?

 Dans  un livre sur les expériences fondatrices de la science moderne, l'auteur évoque "des milliers, voire des millions d'expérience qui ont été faites depuis le début des activités scientifiques".

Evidemment, quand on me présence des nombres tels que ceux-ci, je me pose évidemment la question de savoir comment ils sont proposés, sur quelles bases sérieuses, quantitatives, ils ont été proposés... et ce qu'ils signifient, parce que, au fond, des milliers ne sont pas des millions !

Ce que je sais, personnellement, c'est que j'avais calculé que l'ordre de grandeur du nombre de pesées que faisait un stagiaire dans le Groupe de gastronomie moléculaire au cours d'un stage de deux mois était de l'ordre de 10000,  de sorte que quand je lis la phrase "des milliers d'expérience", je sais que l'on est bien loin du compte  ! Car s'il y en a 10 000 pour un seul étudiant et que je considère que j'ai encadré le travail d'environ 500 étudiants, on arrive déjà à 5 millions pour moi tout seul.

Cinq millions de pesées, mais évidemment pas 5 millions d'expérience au sens de plan construit et mené à son terme, car la pesée n'est qu'un élément de l'expérience ou du moins
de l'expérience telle que je la pense... et c'est là l'objet de ce billet, qui est de savoir ce que c'est qu'une expérience  : est-ce réduit à une pesée ou bien désigne-t-on aisi toute une chaîne de manipulations et de calculs, de réflexions théoriques, qui aboutissent à une sorte de oui ou non donné par la nature que l'on interroge ?

Dans un billet précédent, je m'interrogeais sur l'importance des expériences, mais ici, il y a lieu  de s'interroger sur leur nature même, car au fond, dans la démarche scientifique, la caractérisation quantitative d'un phénomène, dans une première étape d'un travail, est déjà une expérience, bien que d'une nature différente des tests epxérimentaux des prévisions théoriques.
 
 Et à ces mots,  je vois bien des expériences de différents types, de différentes amplitudes.
 
Reprenons, par exemple, l'expérience que Louis Pasteur publia en 1846 à propos de la séparation de deux des acides tartriques. Il s'agissait  de partir d'un mélange racémique, où les
cristaux des deux types étaient mélangés, et d'observer que certaines de leurs facettes étaient symétriquement opposées. Il s'agit là d'une expérience rapide, qui nécessite une pince et une loupe, mais qui doit être prolongée par la dissolution des cristaux des deux sortes dans  de l'eau et la mesure de la rotation de la polarisation de la lumière que l'on fait traverser la solution. Cela tient facilement dans une petite semaine de travail, car on n'oublie pas que les cristaux avaient été préparés - au terme d'une longue préparations- par avance par Auguste Laurent, comme cela est publié dans les comptes-rendus de l'Académie des sciences, dans un texte de réclamation de Laurent que son élève n'avait pas cité dans sa publication !

Mais passons, et comparons cela à la découverte de la désaimantation adiabatique nucléaire par Nicholas Kurti et ses amis  : cette fois le dispositif expérimental occupait une pièce entière, comme on le voit sur des photographies de l'époque, que Nicholas m'a données, avec des pièces qu'il avait fallu tourner, des électroniques qu'il avait fallu assembler, brancher, alimenter électriquement en fournissant d'ailleurs une énergie  considérable. Bref, il s'agissait du travail de toute une équipe de  physiciens, avec des contributions par les techniciens du laboratoire pour arriver finalement à faire passer du courant dans le système et à courir après l'effet envisagés.
Ce que Nicholas Kurti m'a raconté, c'est que, avec ses amis, ils avaient passé de longues journées à essayer différentes intensités de courant  dans leur système sans obtenir d'effet, jusqu'à ce que l'un d'eux dise "bon, nous avons tout essayé et si on faisait le contraire de ce que nous pensions", et c'est là que l'effet fut observé.
 

Avec cet exemple, on voit combien l' "expérience" est une ampleur supérieure à celle de Pasteur. Et on ne parle pas de la détection des ondes gravitationnelles ou du boson de Higgs, qui ont nécessité des collaborations internationales de très nombreux physiciens, techniciens, ingénieurs, sans compter les équipes administratives, les voyages des uns et des autres pour participer à des réunions de répartition des tâches, les calculs innombrables qui sont faits et ainsi de suite  : on est loin de l'idée romantique du chimiste dans son laboratoire, isolé, obtenant d'un coup un composé nouveau à l'issue d'une réaction simple ;  on ne retient que le dernier instant, celui où l'on obtient de l'information que l'on souhaitait et, d'ailleurs, on passe sous silence tous les échecs alors qu'une carrière de physico-chimie m'a bien montré que 99 % de ce que nous faisons n'aboutit pas, mais  c'est seulement si nous avons fait ce 99 % que nous obtenons le 1 % final,  qui donne la réponse que nous souhaitions.

On voit que je me suis éloigné de la question du nombre d'expériences effectuées depuis les débuts de la science moderne : c'est pour montrer que la question n'avait peut-être pas de sens... parce que, au terme de ce trop rapide examen, je ne sais toujours pas ce qu'est une "expérience".
Par exemple,  faut-il y inclure les calculs théoriques préparatoires ?

Dans les "dsr" du Groupe de gastronomie moléculaire, nos documents de préparation des expériences, nous planifions tout jusqu'aux gestes que nous devons faire en parfaite sécurité :  le plan de sécurité est inclus dans la préparation de l'expérience bien évidemment mais d'autre part, avant cela, nous produisons un modèle de l'expérience pour savoir si elle a une chance d'aboutir, nous y mettons les résultats de la recherche biographique, nous considérons, en les comparant, différentes techniques que nous pourrions mettre en œuvre, et ainsi de suite
Il est bien rare qu'un étudiant  qui fait un stage de quelques mois puisse faire la totalité du travail correspondant à ce que nous nommons une expérience, et même quand une personne particulièrement active et intelligente se met au travail, il est rare qu'il ou elle parvienne jusqu'au point où les résultats expérimentaux sont interprétés, ce qui a mon sens doit faire partie de l' "expérience", d'autant que cette interprétation impose   de nouvelles manipulations, des répétitions de ce que nous avons fait, et cetera

Et ce mot répétition est une nouvelle piste sur laquelle nous devons aller : dans la recherche scientifique, il est rarissime qu'on ne fasse qu'une seule expérience, car il nous faut des confirmations, des validations : si nous avons obtenu un effet, nous devons être sûr de l'obtenir régulièrement avant de publier notre résultat, et il ne faut pas s'étonner que la recherche
scientifique soit si lente : elle doit absolument être pour que l'on soit en mesure de publier quelque chose d'avéré.

D'ailleurs je ne compte pas le nombre de cas où les répétitions nous ont offert des surprises.

Par exemple,  je me souviens d'un cas très simple :  l'étude de la dégradation de l'acide ascorbique en solution dans l'eau chauffée à 100 degrés.
Nous avions fait une expérience qui durait ainsi plusieurs semaines et nous avions mesuré une dégradation assez rapide. Mais quand nous avons répété l'expérience (et cela avait été fait par le même scientifique précis que celui qui avait fait la première étude),  nous avons obtenu une dégradation bien plus lente. Quel résultat était "juste"  ? Les deux, bien sûr : un résultat expérimental est un résultat expérimental, un point c'est tout.

Mais nous avons refait l'expérience, ce qui nous a pris  à nouveau plusieurs semaines, et nous avons obtenu de nouveau la deuxième courbe de dégradation. Nous avons alors répété l'expérience, et c'est à nouveau la dégradation lente qui s'est manifestée.  Pourquoi la première courbe avait-elle été observée,  à l'issue d'un travail pourtant soigneux ? C'est une "anomalie que je ne comprends pas, même s'il y a des hypothèses, et par exemple le fait que nous utilisions des seringues, des verreries et que des contaminations pouvaient modifier la réaction de dégradation de l'acide ascorbique par un effet catalytique par exemple. Mais ce n'est qu'une hypothèse et tant que nous n'avons pas reproduit cette expérience en testant tous les paramètres possibles que nous imaginons, il nous est impossible de bien comprendre ce résultat... qui est un résultat important puisqu'il nous dit que selon les circonstances, on obtient des dégradations plus ou moins rapides de la vitamine C.

Mais il faut conclure en revenant à la question : qu'est-ce qu'une "expérience" ? On en mesurera le nombre quand on saura de quoi on parle !
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