Vous cherchez une preuve? Rien de tel dans la plupart des recherches. Flickr / Paul Mazumdar, CC BY-NC
En tant qu'astrophysicien, je vis et respire la science. Une grande partie de ce que je lis et entends est formulée dans un langage scientifique qui, pour les étrangers, ne peut sembler guère plus que du jargon et du charabia. Mais un mot est rarement parlé ou imprimé en science et ce mot est «preuve». En fait, la science a peu à voir avec «prouver» quoi que ce soit.
Ces mots ont peut-être provoqué une expression inquiète sur votre visage, d’autant plus que les médias nous répètent continuellement que la science prouve des choses, des choses sérieuses pouvant avoir des conséquences, telles que le curcuma peut apparemment remplacer les médicaments 14, et des choses plus frivoles comme la science a prouvé que la mozzarella est le fromage idéal pour la pizza.
La science a sûrement prouvé cela et bien d’autres choses encore. Pas si!
Le chemin du mathématicien
Les mathématiciens prouvent des choses et cela signifie quelque chose de très spécifique. Les mathématiciens établissent un ensemble particulier de règles de base, appelées axiomes, et déterminent quelles affirmations sont vraies dans le cadre.
L’une des plus connues est l’ancienne géométrie de Euclide. Avec seulement une poignée de règles qui définissent un espace parfait et plat, d'innombrables enfants au cours des derniers millénaires ont transpiré pour prouver Pythagorerelation entre les triangles rectangles, ou qu'une ligne droite traverse un cercle au maximum à deux endroits, ou une myriade d'autres déclarations qui sont vraies dans Les règles d'Euclide.
Alors que le monde d'Euclide est parfait, défini par ses lignes droites et ses cercles, l'univers que nous habitons ne l'est pas. Les figures géométriques dessinées au papier et au crayon ne sont qu'une approximation du monde d'Euclide où les déclarations de vérité sont absolues.
Au cours des derniers siècles, nous nous sommes rendus compte que la géométrie est plus compliquée que celle d’Euclide, avec des mathématiques de premier ordre telles que gauss, Lobachevsky ainsi que Riemann nous donnant la géométrie des surfaces courbes et déformées.
Dans ce nouvel article concernant notre nouveau projet géométrie non euclidienne, nous avons un nouvel ensemble d'axiomes et de règles de base, et un nouvel ensemble d'énoncés de vérité absolue que nous pouvons prouver.
Ces règles sont extrêmement utiles pour naviguer autour de cette planète (presque) ronde. Un des EinsteinLes (nombreuses) grandes réalisations de Sons ont été de montrer que l'espace-temps incurvé et déformant lui-même pouvait expliquer la gravité.
Pourtant, le monde mathématique de la géométrie non-euclidienne est pur et parfait, et n’est donc qu’une approximation de notre monde en désordre.
Qu'est-ce que la science?
Mais il y a des mathématiques en science, tu pleures. Je viens de donner une conférence sur les champs magnétiques, les intégrales de ligne et le calcul vectoriel, et je suis sûr que mes étudiants seront tout à fait d'accord pour dire qu'il y a beaucoup de mathématiques en sciences.
Et la démarche est la même que d’autres mathématiques: définir les axiomes, examiner les conséquences.
Einstein est célèbre E = mc2, tiré des postulats sur la manière dont les lois de l’électromagnétisme sont perçues par différents observateurs, ses théorie de la relativité spéciale, en est un excellent exemple.
Mais de telles preuves mathématiques ne sont qu'une partie de l'histoire de la science.
L’essentiel, le critère qui définit la science, consiste à déterminer si de telles lois mathématiques constituent une description précise de l’univers que nous voyons autour de nous.
Pour ce faire, nous devons collecter des données, par le biais d'observations et d'expériences de phénomènes naturels, puis les comparer aux prédictions et lois mathématiques. Le mot au cœur de cette entreprise est «preuve».
Le détective scientifique
Le côté mathématique est pur et net, alors que les observations et les expériences sont limitées par les technologies et les incertitudes. La comparaison des deux est encapsulée dans les champs mathématiques de la statistique et de l'inférence.
Beaucoup, mais pas tous, se fient à une approche particulière de ce qu'on appelle Raisonnement bayésien incorporer des preuves d'observation et expérimentales dans ce que nous savons et actualiser notre conviction en une description particulière de l'univers.
Le seul moyen est en panne pour ces pommes. Flickr / Don LaVange, CC BY
Ici, la conviction signifie votre confiance dans le fait qu'un modèle donné constitue une description précise de la nature, basée sur ce que vous savez. Pensez-y un peu comme les cotes de paris sur un résultat particulier.
Notre description de la gravité semble être assez bonne, alors il est fort probable qu'une pomme tombe d'une branche au sol.
Mais j’ai moins confiance dans le fait que les électrons sont de minuscules boucles de cordes tournantes et giratoires proposées par la théorie des super cordes, et il se peut qu’il produise mille et un plans pour fournir une description précise des phénomènes futurs.
Ainsi, la science est comme un drame en cours dans la salle d'audience, avec un flux continu de preuves présentées au jury. Mais il n'y a pas un seul suspect et de nouveaux suspects se présentent régulièrement. À la lumière des preuves de plus en plus nombreuses, le jury met constamment à jour sa vision de qui est responsable des données.
Mais aucun verdict de culpabilité absolue ou d'innocence n'est jamais rendu, car les preuves sont continuellement rassemblées et que de plus en plus de suspects sont présentés au tribunal. Tout ce que le jury peut faire, c'est décider qu'un suspect est plus coupable qu'un autre.
Qu'est-ce que la science a prouvé?
Au sens mathématique, malgré toutes les années consacrées à la recherche sur le fonctionnement de l'univers, la science n'a rien prouvé.
Marquez l'endroit où rien n'a été prouvé. Flickr / Rob, CC BY-NC-ND
Chaque modèle théorique est une bonne description de l’univers qui nous entoure, du moins dans une gamme d’échelles utiles.
Mais explorer de nouveaux territoires révèle des faiblesses qui nous empêchent de savoir si une description particulière continue de représenter avec précision nos expériences, alors que notre confiance dans les alternatives peut grandir.
Aurons-nous finalement la vérité et les lois qui régissent réellement le fonctionnement du cosmos entre nos mains?
Alors que notre degré de confiance dans certains modèles mathématiques peut devenir de plus en plus fort, sans une quantité infinie de tests, comment pouvons-nous être sûrs qu'ils sont la réalité?
Je pense qu'il est préférable de laisser le dernier mot à l'un des plus grands physiciens, Richard Feynman, sur ce qu’est un scientifique, c’est:
J'ai des réponses approximatives et des croyances possibles à différents degrés de certitude sur différentes choses, mais je ne suis absolument pas sûr de rien.
{vembed Y=Na-KzVwu6es}
A propos de l'auteur
Geraint Lewis, professeur d’astrophysique, Université de Sydney
Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.
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