Les moyens de la preuve

Je veux les moyens de la preuve !

De façon très élémentaire, je réclame absolument que toute mesure soit assortie d'une évaluation de l'incertitude. Soit on indique  la précision de l'appareil de mesure, soit on donne l'écart-type, c'est-à-dire une estimation de la dispersion de plusieurs mesures successives du même objet avec le même appareil et dans les mêmes conditions.

Prenons un exemple : si un thermomètre plongé dans de l'eau chaude affiche une température de 50,2463 degré Celsius, il faut quand même que je m'interroge sur la pertinence de tous ces chiffres après la virgule, car leur affichage est peut-être abusif (de même, il n'est pas légitime de se demander combien d'anges tiennent sur la tête d'une épingle si on n'a pas d'abord montré sur les anges existent). Bref, les chiffres doivent être "significatifs". En l'occurrence, avec un thermomètre à mercure des familles, ces chiffres après la virgule ne le seraient pas, et même le 0 devant la virgule n'est sans doute pas juste.

Cette question d'assortir les mesures d'une incertitude est un  tout petit minimum, en science,  mais ce billet veut dire que, ce cap élémentaire étant passé, il y a lieu de ne pas accepter une mesure dont on ne nous dit pas comment elle a été obtenue, ce que les publications scientifiques nomment les "matériels et méthodes", mais que l'on pourrait aussi nommer "les moyens de la preuve", sans que les deux objets ne soient strictement identiques (mais commençons par faire simple).

Par exemple, un appareil de mesure peut afficher des valeurs précises... mais fausses, et, pire, on peut n'avoir pas mesuré ce qu'il fallait. Je prends volontairement un exemple bien excessif : si on pose sur une balance un verre qui contient un liquide, la balance affiche une valeur qui est celle de la somme de la masse du liquide et de la somme de la masse du verre : il serait faux de penser que la masse affichée est seulement celle du liquide. Comme dit, cet exemple semble montrer une évidence, mais, en réalité, des erreurs s'introduisent pour une raison cachée du même type. Et c'est d'ailleurs une des raisons de la pratique des "validations" : on multiplie les mesures faites de façons différentes afin de s'assurer que l'on trouve bien le même résultat.
Evidemment, pour être compétent en science, il  faut s'être entraîné à cela : regarder, en détails, comment les résultats qu'on nous propose ont été obtenus, ne pas accepter des valeurs sans examen critique, réclamer sans cesse le détail des matériels utilisés pour faire les expérimentations, ainsi que des méthodes mises en oeuvre.

Insistons un peu : nous regardons les détails, les circonstances expérimentales non pas parce que nous nous défions de nos collègues, mais parce que, en science  au moins, le diable est caché partout.



Des chausses-trappes?

Des chausse-trappes ? Il n'y a que cela. Par exemple, je me souviens d'un thermomètre, dans un lycée hôtelier, qui marquait 110 degrés Celsius dans l'eau bouillante. Impossible : le thermomètre était faux... ainsi que toutes les mesures qui avaient été faites par d'autres, avant que je ne contrôle, en le plaçant d'abord dans de la glace fondante (0 degrés Celsius) et dans l'eau bouillante (100 degrés Celsius).
Plus subtil : avec une nouvelle méthode d'analyse par résonance magnétique nucléaire, nous avons découvert que nous dosions plus de sucre, dans des carottes, qu'il n'en était trouvé par les méthodes qui imposaient d'extraire d'abord les sucres, avant de les doser. Mais il est notoire que les méthodes d'extraction sont incomplètes !

Tiens, une idée : même si l'expérience est intransmissible, pourquoi ne ferions-nous pas une liste d'exemples d'erreurs dont nous avons connaissance, afin que nos successeurs puissent en avoir connaissance. Bien sûr, ils ne seront pas complètement immunisés, mais, au moins, ils seront mieux avertis que par une mise en garde générale, abstraite. Je commence :

Je me souviens d'une amie qui dosait les protéines dans des échantillons d'un matériaux qu'on lui avait dit être des "protéines" et  qui trouvait très peu de protéines... et pour cause :  cette matière n'était pas essentiellement constituée de protéines, mais de matière grasse.

Je me souviens d'un ami qui cherchait à doser les "lipides" dans de l'eau, oubliant que le mot "lipides" s'applique à des composés très variés ; il pensait en réalité aux triglycérides, qui sont parfaitement insolubles, de sorte que ses expériences étaient vouées à l'échec, sauf à considérer que ces composés étaient dispersés dans la solution aqueuse (émulsion)... auquel cas, le protocole devait être très particulier.

Je me souviens d'un ami qui voulait doser des acides aminés, alors que ses échantillons ne contenaient que des protéines : il avait omis ce fait que les protéines ne sont pas des assemblages d'acides aminés, mais des composés dont les molécules sont faites de "résidus" d'acides aminés, de sorte que les acides aminés n'existent pas en tant que tel, dans les protéines, et seuls leurs atomes restent organisés de façon identifiable par un chimiste.

J'attends vos exemples pour les ajouter à cette liste.

La vulgarisation ? Cacher les équations est une mauvais solution, un service qu'on ne rend pas

Allons, commençons par un argument d'autorité : pendant vingt ans, j'ai travaillé à la revue Pour la Science, notamment, où j'ai fait de la vulgarisation scientifique, d'ailleurs d'un niveau plus élevé que dans nombre de revues de vulgarisation populaires. J'ai également fait des travaux pour enfants, publié des livres, des revues, fait des émissions de radio et de télévision... mais finalement, je crois  qu'une bonne vulgarisation ne doit en aucun cas faire l'économie des équations.
Cela a été prétendu, avec des tas de mauvais arguments, et par des personnes variées. L'astrophysicien Stephen Hawkins, par exemple, a écrit dans un de ses livres que son éditeur lui avait interdit les équations. Et nombre de scientifiques, notamment des physiciens, ont fait de la "physique avec les mains", évitant les équations.
Mais est-ce une bonne raison ?

Commençons par nous interroger : quelle est la fonction de la vulgarisation ? Il y en a d'innombrables selon les publics, mais je ne me résoudrai jamais à ce qu'elle se limite à donner une formation du type "La fusée à décollé", parce que l'on est aussi bête avant qu'après. Non, je lui vois un intérêt supplémentaire quand elle explique comment on est parvenu à faire décoller la fusée.
Évidemment, cet exemple est technologique, et non pas scientifique, mais c'est une métaphore, et pour les découvertes actuelle, il y a, de même lieu de donner  non pas seulement le résultat ais d'expliquer comment on y est parvenu.
Pour la science, qui se distingue donc de la technologie, considérons le mouvement général du travail, qui passe par l'observation du phénomène, sa quantification, la réunion des données en lois, l'induction d'une théorie avec introduction de nouveau concept quantitativement compatibles avec toutes les lois, la prédiction d'une conséquence théorique et le test expérimental qui suit.
Pour l'observation du phénomène, c'est quelque chose de bien élémentaire, mais on peut se poser la question de savoir si la vulgarisation a déjà consacré des pages à ce propos.
Pour  la caractérisation quantitative des phénomènes, j'ai bien peur que le public ne soit guère intéressé,  sauf si l'on entre dans des conditions considérations technologiques sur les méthodes de mesure... mais je n'oublie pas que la communication est tout aussi bien une question sociale ou artistique que technique, de sorte qu'il ne semble pas y avoir de règle : quelqu'un d'intelligent devrait pouvoir intéresser à ce point.
Réunir les données en loi ? Là encore, le public se trouve souvent cela bien aride, et l'on fait souvent l'hypothèse qu'il veut aller au fait, à savoir les mécanismes des phénomènes, lesquels constituent le corpus théorique. Mais là encore, ne serait-ce pas intéressant et salutaire d'expliquer le travail effectué ?
La production théorique ? C'est ce que l'on trouve le plus souvent dans les articles : le "résultats". Cela conduit à voir s'empiler les articles de cosmologie ou d'astrophysique qui s'apparentent à des collections de papillons  : on nous parle d'objets exotiques, de théories qui ne durent guère... Et c'est là que, souvent, se fait la confusion entre science et technologie. Mais on ne sort guère grandi de ces énumérations, parce que l'on n'y a gagné ni concept, ni notion, ni méthode. On est resté à l'information scientifique, et non pas à la vulgarisation scientifique, dont  l'ambition est quand même supérieure.

Et si l'on prenait le problème différemment, en essayant de faire partager l'enthousiasme de la recherche scientifique, de chacune de ses étapes ? Alors, il y aurait lieu de s'interroger sur la nature de ces étapes, sur leur beauté, sur leur intérêt...

A propos de l'exploration d'un phénomène, il y aurait donc lieu de s'interroger sur la façon dont ces derniers sont sélectionnés, c'est-à-dire en réalité sur des questions de stratégie scientifique.
À propos à propos du recueil de données quantitatives, par exemple il y aurait sans doute leu de montrer,  en se souvenant que donner mal acquise ne profite à personne, comment on s'y prend pour obtenir des données bien acquises, et cela dans chaque cas expérimental. Il ne s'agit pas moins que de faire partager  ce bonheur de l'orfèvre qui fait de belles oeuvres !
La réunion des données en loi ? Là encore il, il y a de la méthode à communiquer. Et, on se souviendra que pour beaucoup de savants du passé, il y avait le recours au principe d'Occam, selon lequel les entités ne doivent pas être multipliées. Il faut discuter cette hypothèse qui consiste, pour des données, à chercher les lois les plus simple, dans des cas tous différents.
Et ainsi de suite :  chacune des étapes du travail scientifique peut-être décrite, expliquée, cas par cas, car il y a une infinie diversité des travaux, et donc d'explications à donner. Aucune répétition dans cette affaire, et les revues de vulgarisation pourront parfaitement paraître tous les mois sans se redire, sans se répéter.
Finalement, je vois qu'il n'est pas inintéressant, pour notre discussion, de considérer l'analyse d'un très bel article de vulgarisation qui avait été écrit par Kenneth Wilson à propos de la renormalisation, dans la revue Pour la Science. Bien sûr, l'article était trop long (17 pages !), sans doute un peu trop difficile. Mais trop difficile parce qu'il était trop long. Il y aurait lieu de reprendre cet article, de le diviser, de profiter de la place donnée à chaque morceau pour étendre un peu. Sans diluer,  évidemment, mais en mettant un peu plus de liant,  car il est vrai que cet article a été, entièrement focalisé sur l'objet, sans aucun effet de manche.
Bien sûr, je ne méconnais pas les circonstances dans lesquelles la vulgarisation scientifique est produite : le coût du papier, des éditeurs, des studios de radio de télévision... Mais à l'heure du numérique, nous avons de nouvelles possibilités que nous pouvons exploiter au mieux pour arriver à faire partager l'enthousiasme pour la science, ses méthodes et ses résultats. Et j'ai vraiment l'impression que l'on évitera le dogme, la litanie, si nous partageons votre l'enthousiasme pour chacune des étapes scientifiques. Et le calcul est au coeur de l'affaire : la science, ce n'est pas un discours poétique, mais bien une étude où le nombre, l'équation sont au coeur du travail.