La méthode scientifique fait référence aux moyens d’étudier les phénomènes, d’obtenir de nouvelles connaissances, de corriger les erreurs et les fautes, et de tester les théories.
Le dictionnaire anglais Oxford dit que la méthode scientifique est : » une méthode ou une procédure qui caractérise les sciences naturelles depuis le 17e siècle, consistant en une observation, une mesure et une expérience systématiques, ainsi qu’en la formulation, la vérification et la modification d’hypothèses « .
Un scientifique rassemble des preuves empiriques et mesurables, et utilise un raisonnement solide. Les nouvelles connaissances ont souvent besoin d’être ajustées, ou adaptées, aux connaissances précédentes.
Critère
Ce qui distingue une méthode d’investigation scientifique est une question connue sous le nom de « critère ». Il s’agit d’une réponse à la question suivante : existe-t-il un moyen de dire si un concept ou une théorie relève de la science, par opposition à un autre type de connaissance ou de croyance ? De nombreuses idées ont été émises quant à la manière de l’exprimer. Les positivistes logiques pensaient qu’une théorie était scientifique si elle pouvait être vérifiée ; mais Karl Popper pensait que c’était une erreur. Il pensait qu’une théorie n’était pas scientifique à moins qu’il n’existe un moyen de la réfuter. D’autre part, Paul Feyerabend pensait qu’il n’y avait pas de critère. Pour lui, « tout est permis », ou tout ce qui fonctionne, fonctionne.
Les scientifiques essaient de laisser la réalité parler d’elle-même. Ils soutiennent une théorie lorsque ses prédictions sont confirmées, et la contestent lorsque ses prédictions s’avèrent fausses. Les chercheurs scientifiques proposent des hypothèses pour expliquer les phénomènes et conçoivent des expériences pour tester ces hypothèses. Comme les grandes théories ne peuvent être testées directement, on procède en testant les prédictions dérivées de la théorie. Ces étapes doivent pouvoir être répétées, afin de se prémunir contre toute erreur ou confusion de la part d’un expérimentateur particulier.
L’enquête scientifique se veut généralement aussi objective que possible. Pour réduire les interprétations biaisées des résultats, les scientifiques publient leurs travaux et partagent ainsi les données et les méthodes avec d’autres scientifiques.
Étapes
La science et les choses qui ne sont pas de la science (comme la pseudo-science) sont souvent distinguées par le fait qu’elles utilisent la méthode scientifique. L’une des premières personnes à avoir créé un schéma des étapes de la méthode scientifique était John Stuart Mill.
Il n’y a pas une seule méthode scientifique, mais en général, elle est généralement écrite comme un certain nombre d’étapes :
- Arriver avec une question sur le monde. Tout travail scientifique commence par une question à poser ou un problème à résoudre.I, p9 Parfois, le fait de trouver la bonne question est la partie la plus difficile pour un scientifique. La question doit pouvoir trouver une réponse par le biais d’une expérience.
- Créer une hypothèse – une réponse possible à la question. Une hypothèse en science est un mot qui signifie « une supposition éclairée sur la façon dont quelque chose fonctionne ». Il doit être possible de prouver qu’elle est juste ou fausse. Par exemple, une affirmation comme « Le bleu est une meilleure couleur que le vert » n’est pas une hypothèse scientifique. Il n’est pas possible de prouver qu’elle est juste ou fausse. « Plus de gens aiment la couleur bleue que la couleur verte » pourrait être une hypothèse scientifique, cependant, parce qu’on pourrait demander à de nombreuses personnes si elles aiment plus le bleu que le vert et arriver à une réponse dans un sens ou dans l’autre.
- Concevoir une expérience. Si l’hypothèse est vraiment scientifique, il devrait être possible de concevoir une expérience pour la tester. Une expérience devrait pouvoir dire au scientifique si l’hypothèse est fausse ; elle ne lui dira peut-être pas si l’hypothèse est juste. Dans l’exemple ci-dessus, une expérience pourrait consister à demander à de nombreuses personnes quelles sont leurs couleurs préférées. Mais il peut être très difficile de réaliser une expérience. Et si la question clé à poser aux gens n’était pas quelles couleurs ils aiment, mais quelles couleurs ils détestent ? Combien de personnes faut-il interroger ? Existe-t-il des façons de poser la question qui pourraient modifier le résultat de manière inattendue ? Ce sont tous les types de questions que les scientifiques doivent se poser avant de faire une expérience et de la réaliser. En général, les scientifiques veulent tester une seule chose à la fois. Pour ce faire, ils essaient de faire en sorte que chaque partie d’une expérience soit la même pour tout, sauf pour la chose qu’ils veulent tester.
- Expérimenter et recueillir les données. Ici, le scientifique essaie de réaliser l’expérience qu’il a conçue auparavant. Parfois, le scientifique a de nouvelles idées pendant que l’expérience se déroule. Parfois, il est difficile de savoir quand une expérience est finalement terminée. Parfois, l’expérimentation est très difficile. Certains scientifiques passent la majeure partie de leur vie à apprendre comment faire de bonnes expériences.
- Les questions du pourquoi. Les explications sont des réponses aux questions « pourquoi ».II, p3
- Tirer des conclusions de l’expérience. Parfois, les résultats ne sont pas faciles à comprendre. Parfois, les expériences elles-mêmes ouvrent de nouvelles questions. Parfois, les résultats d’une expérience peuvent signifier beaucoup de choses différentes. Il faut bien réfléchir à tout cela.
- Communiquez-les aux autres. Un élément clé de la science est le partage des résultats des expériences, afin que d’autres scientifiques puissent ensuite utiliser eux-mêmes ces connaissances et que toute la science puisse en bénéficier. En général, les scientifiques ne font pas confiance à une nouvelle affirmation à moins que d’autres scientifiques ne l’aient examinée au préalable pour s’assurer qu’elle ressemble à de la vraie science. C’est ce qu’on appelle l’examen par les pairs (« pair » signifie ici « autres scientifiques »). Les travaux qui passent le contrôle par les pairs sont publiés dans une revue scientifique.
Bien qu’écrit sous forme de liste, il s’agit en réalité d’un cycle : un scientifique peut en faire le tour un certain nombre de fois avant d’être satisfait de la réponse.
Tous les scientifiques n’utilisent pas la « méthode scientifique » ci-dessus dans leur travail quotidien. Parfois, le travail réel de la science ne ressemble en rien à ce qui précède. Mais dans l’ensemble, on pense que c’est une bonne méthode pour trouver des choses sur le monde qui sont fiables, et c’est le modèle de réflexion sur la connaissance scientifique le plus utilisé par les scientifiques.
Exemple : dissoudre le sucre dans l’eau
Disons que nous allons découvrir l’effet de la température sur la façon dont le sucre se dissout dans un verre d’eau. Voici une façon de le faire, en suivant la méthode scientifique étape par étape.
Aim
Le sucre se dissout-il plus vite dans l’eau chaude ou dans l’eau froide ? La température affecte-t-elle la vitesse à laquelle le sucre se dissout ? C’est une question que nous pourrions vouloir poser.
Planification de l’expérience
Une expérience simple serait de dissoudre du sucre dans de l’eau de différentes températures et de garder une trace du temps qu’il faut au sucre pour se dissoudre. Ce serait un test de l’idée que la vitesse de dissolution varie en fonction de l’énergie cinétique du solvant.
Nous voulons nous assurer d’utiliser exactement la même quantité d’eau dans chaque essai, et exactement la même quantité de sucre. Nous faisons cela pour nous assurer que la température seule provoque l’effet. Il se peut, par exemple, que le rapport entre le sucre et l’eau joue également un rôle dans la vitesse de dissolution. Pour être encore plus prudent, nous pourrions aussi réaliser l’expérience de façon à ce que la température de l’eau ne change pas pendant l’expérience.
C’est ce qu’on appelle « isoler une variable ». Cela signifie que, parmi les facteurs qui pourraient avoir un effet, on n’en change qu’un seul dans l’expérience.
Réaliser l’expérience
Nous allons réaliser l’expérience en trois essais, qui sont exactement les mêmes, à l’exception de la température de l’eau.
- Nous mettons exactement 25 grammes de sucre dans exactement 1 litre d’eau presque aussi froide que de la glace. Nous ne remuons pas. Nous remarquons qu’il faut 30 minutes avant que tout le sucre soit dissous.
- Nous mettons exactement 25 grammes de sucre dans exactement 1 litre d’eau à température ambiante (20 °C). Nous ne remuons pas. Nous remarquons qu’il faut 15 minutes pour que tout le sucre soit dissous.
- Nous mettons exactement 25 grammes de sucre dans exactement 1 litre d’eau chaude (50 °C). Nous ne remuons pas. Nous remarquons qu’il faut 4 minutes avant que tout le sucre soit dissous.
Tirer des conclusions
Une façon qui facilite la visualisation des résultats est d’en faire un tableau, en énumérant toutes les choses qui ont changé chaque fois que nous avons fait l’expérience. Le nôtre pourrait ressembler à ceci :
| Température | Temps de dissolution |
|---|---|
| 1 °C | 30 min |
| 20 °C | 15 min |
| 50 °C | 4 min |
Si toutes les autres parties de l’expérience étaient les mêmes (nous n’avons pas utilisé plus de sucre une fois que l’autre, nous n’avons pas remué une fois ou l’autre, etc.), alors ce serait une très bonne preuve que la chaleur affecte la vitesse de dissolution du sucre.
Nous ne pouvons pas savoir avec certitude, cependant, qu’il n’y a pas autre chose qui l’affecte. Un exemple de cause cachée pourrait être que le sucre se dissout plus rapidement chaque fois que plus de sucre est dissous dans le même pot. Ce n’est probablement pas vrai, mais si c’était le cas, les résultats seraient exactement les mêmes : trois essais, et le dernier serait le plus rapide. Nous n’avons aucune raison de penser que c’est vrai pour le moment, mais nous pourrions vouloir le noter comme une autre réponse possible.
Aspects historiques
Des éléments de la méthode scientifique ont été élaborés par certains des premiers étudiants de la nature.
- « Nous considérons comme un bon principe d’expliquer les phénomènes par l’hypothèse la plus simple possible. » Ptolémée (85-165 AD). C’est un exemple précoce de ce que nous appelons le rasoir d’Occam.
- Ibn al-Haytham (Alhazen) (965-1039), Robert Grosseteste (1175-1253) et Roger Bacon (1214-1294), ont tous fait des progrès dans le développement de la méthode scientifique.
- Cependant, ce n’est qu’au 17ème siècle que la méthode expérimentale a été reconnue comme le principal moyen de trouver la vérité. Cela a été fait en Europe occidentale par des hommes comme Galilée, Kepler, Hooke, Boyle, Halley et Newton. À la même époque, le microscope et le télescope ont été inventés (tous deux en Hollande), et la Royal Society a été créée. Ces deux instruments et sociétés ont grandement aidé la science.
Pages connexes
- Falsifiabilité
- Philosophie des sciences
- Expérience aveugle
Images pour enfants
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Ibn al-Haytham (Alhazen), 965-1039 Irak. Un polymathe, considéré par certains comme le père de la méthodologie scientifique moderne, en raison de l’importance qu’il accorde aux données expérimentales et à la reproductibilité de ses résultats.
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Johannes Kepler (1571-1630). « Kepler montre son sens aigu de la logique en détaillant l’ensemble du processus par lequel il est finalement arrivé à la véritable orbite. C’est le plus grand morceau de raisonnement rétroductif jamais réalisé. » – C. S. Peirce, vers 1896, sur le raisonnement de Kepler à travers des hypothèses explicatives
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Aristote, 384 BCE – 322 BCE. « En ce qui concerne sa méthode, Aristote est reconnu comme l’inventeur de la méthode scientifique en raison de son analyse raffinée des implications logiques contenues dans le discours démonstratif, qui va bien au-delà de la logique naturelle et ne doit rien à ceux qui ont philosophé avant lui. » – Riccardo Pozzo
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Selon Morris Kline, « la science moderne doit son état florissant actuel à une nouvelle méthode scientifique qui a été façonnée presque entièrement par Galilée » (1564-1642). Dudley Shapere adopte une vision plus mesurée de la contribution de Galilée.
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Le galop volant falsifié ; voir image ci-dessous
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Les photographies de Muybridge du Cheval en mouvement, 1878, ont été utilisées pour répondre à la question de savoir si les quatre pieds d’un cheval au galop quittent le sol en même temps. Cela démontre une utilisation de la photographie en science.
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