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Compte-rendu

L'article, nous dit McMullin, lui a été suggéré par un livre de Nancy Cartwright, auquel il voulait répondre, qui établit une distinction entre explication et vérité des lois, qui ne remplissent pas nos normes habituelles (ordinary standards) de vérité. Selon McMullin, il faut, pour répondre à cette thèse, qui revient à dire que les lois de la physique sont fausses au regard de ces normes habituelles, analyser le processus d'idéalisation chez Galilée.

Une première définition de l'idéalisation me semble ambiguë, car double : 1/ simplification en laissant de côté certains aspects d'un objet complexe ; 2/ échapper à l'inévitable irrégularité du monde réel. Ces deux demandes ne me semblent pas forcément identiques, et la seconde ne conduit pas au cœur du problème.

1- Idéalisation mathématique

Simplicio récuse l'utilisation d'une parabole mathématique (les objets à la surface de la Terre sont situés sur une tangente qui ne touche la Terre qui ne la touche qu'en un point) comme argument pour prouver quoi que ce soit sur la réalité. McMullin tente de reformuler ce que serait, selon lui, la position d'Aristote lui-même : le monde réel n'est pas mathématique, car il a bien d'autres dimensions que quantitative, mais la mathématique est bien la science de la quantité réelle. Ainsi, la position de Simplicio serait plus la position de certains, ou de la plupart, des Aristotéliciens de l'époque, influencés par le néoplatonisme, que celle d'Aristote lui-même.

La réponse de Salviati est qu'il est certes difficile de réaliser matériellement l'idéalité mathématique, mais que cela ne prouve pas sa fausseté, ou son inadéquation, mais seulement la difficulté, qui peut être dépassée par une bonne pratique de l'observation et de l'expérimentation. La confiance de Galilée dans l'adéquation de la mathématique semble fondée sur son opérationnalité dans le commerce : « It would be novel, indeed, if computations and ratios made in abstract numbers should not thereafter correspond to concrete gold and silver coins and merchandise.” » McMullin assume que pour Galilée, comme pour Aristote, l'espace et le temps sont des données premières de l'expérience, et n'ont donc pas besoin d'être questionnées au-delà. L'épistémologie moderne, elle, questionne aussi bien la notion de « données » que celles d'espace et de temps.

En conclusion de cette partie, McMullin pose la question de savoir si le terme d' « idéalisation » est adapté : il supposerait une forme de réalisme métaphysique d'un monde indépendant des schémas idéaux que l'on « idéaliserait » pour le rendre lisible par le langage mathématique. Il fait remarquer que, historiquement, si les mathématiques ont, par la suite, montré leur puissance descriptive, ce n'est que grâce à leur extraordinaire plasticité conceptuelle.

Trois grandes figures du XXème siècle sont convoquées : Bergson et Teilhard de Chardin, représentants d'une tendance qui insiste sur le caractère irréductible du réel à l'idéalisation mathématique, et Husserl, qui voit dans cette idéalisation le paradigme de l'idéalisation du réel par la conscience phénoménologique.

2/ L'idéalisation construite

Deux autres formes d'idéalisation sont à l'oeuvre chez Galilée : 1/ l'idéalisation dans la construction du concept représentant l'objet, appelée « idéalisation construite » (« construct idealization ») ; 2/ l'idéalisation dans la situation du problème, appelée « idéalisation causale » (« causal idealization »). J'inclus dans ce deuxième paragraphe le résumé des paragraphes 2, 3 et 4 de l'article, car les idéalisations dites « formelles » et « matérielles » sont les deux versants possibles de l'idéalisation « construite ».

Galilée se place sous l'égide d'Archimède qui « était capable de tirer des conclusions vraies même de suppositions fausses » (« draw true conclusions even from false assumptions. »), ce que je comprends comme signifiant de trouver des vérités à partir de représentations qui ne correspondent pas directement à la réalité, c'est-à-dire « idéalisées ». Les exemples analysés sont ceux du plan horizontal de la loi du mouvement chez Galilée, supposé infini, et donc extra-terrestre, mais supportant néanmoins des objets pesants, donc terrestres, et celui du Soleil, supposé par Newton immobile, et non soumis à l'attraction des planètes, et donc doué d'une masse infinie, mais doué d'une force d'attraction calculable et donc finie.

McMullin caractérise ces idéalisations comme « formelles ». Dans la troisième partie, il analyse comment ces idéalisations formelles sont utilisées et enrichies pour produire des modèles de forte puissance prédictive, à l'aide d'exemples éloignés de Galilée, pris essentiellement chez Newton, Boyle, et dans l'électrodynamique (Bohr, Planck, Schwartzchild, Michelson, Balmer).

Il articule ensuite ces idéalisations « formelles » à un autre type d'idéalisation qu'il qualifie, en référence aux catégories aristotéliciennes des causes, de « matérielles ». Au terme de « cause », on pourrait, selon lui, substituer dans un vocabulaire plus moderne, celui d' « explication ». Les abstractions et les modèles théoriques dont se servent les savants pour « expliquer » les phénomènes sont certes construits, mais sont aussi, en un sens « donnés », préexistent à leur utilisation dans l'explication. La question soulevée est celle de savoir si les modèles théoriques importés d'autres domaines ou pris dans la culture commune sont les bons ou non. Nancy Cartwright s'appuie sur le caractère exogène, importé, du modèle, pour le caractériser comme « faux », puisque non inspiré par le phénomène à expliquer lui-même, quel que soit, par ailleurs, sa puissance explicative. McMullin oppose à cette thèse le critère des adaptations qui sont nécessaires pour faire « coller » le modèle au phénomène : si ces adaptations sont impliquées ou dérivables du modèle lui-même, alors, c'est que c'est un « bon »modèle ; si, au contraire, les adaptations doivent être spécialement construites ad hoc, alors le modèle n'est pas bon. Ceci pose le problème de l'origine des idéalités et de la validité de leurs transpositions analogiques dans d'autres domaines que leur domaine d'origine (voir les commentaires).

3/ L'idéalisation causale

La réalité est constitué d'un tissu enchevêtré de causes multiples, et Galilée pense que pour comprendre les phénomènes, il faut simplifier et isoler les causes. C'est exactement ce qu'a retenu la méthode expérimentale moderne : « Experiment involves the setting up of an environment designed to answer a particular question about physical processes. » On retrouve les fameuses questions auxquelles Kant, dans la Critique de la raison pure, veut contraindre la Nature à répondre. Galilée n'est pas l'inventeur de cette méthode, déjà utilisé, d'après McMullin, dans l'optique médiévale, par exempleⁱ, mais il en fait un usage systématique et raisonné qui l'autorise à avoir comme programme une science à la fois mathématique et empirique, ce qui semblait à l'époque à beaucoup de penseurs une sorte de contradiction ou, au moins, d'utopie irréalisable.

Le Simplicio du Dialogue demande quelle est la confirmation sensible de ce que la loi théorique de la chute des corps est bien celle que suit la Nature. Salviati lui répond par l'expérience des plans inclinés, expérience dans laquelle les « empèchements » (impediments, impedimenta), tels que les frottements ou la résistance de l'air, que la Nature oppose à ce mouvement « naturel », sont progressivement réduits, par des opérations matérielles de lissage et des perfectionnements du dispositif, à des valeurs négligeables. Ainsi, le lien entre l'idéalité mathématique de la loi et la réalité empirique est-il établi par la tendance asymptotique du dispositif expérimental réel à la situation idéale théorique, au moyen d'opérations matérielles, causales, sur ce dispositif.

Les critiques anglophones de Galilée se placent sur le plan de la logique, mais, à mon avis, faussement. McMullin, par exemple, dans cet article cite l'argument selon lequel « The logic of GaliIeo’s argument led him to the claim that all bodies in the void fall at the same speed.That it was counterfactual, since he could not in practice realize a vacuum experimentally, did not bother him. » Qu'il soit impossible de réaliser expérimentalement le vide ne rend pas la proposition de Galilée contraire aux faits (counterfactual), mais seulement non factuelle. Cela en fait, au pire, une hypothèse, une assertion non vérifiée empiriquement, mais pas démentie empiriquement. Dans le paragraphe sur l'idéalisation causale, on voit que c'est le recours à l'expérience des plans inclinés qui permet à Galilée de considérer, au contraire, sa proposition comme confortée, sinon prouvée, par l'expérience. En réduisant expérimentalement les impedimenta, on peut extrapoler ce que serait le mouvement si ces impedimenta se trouvaient réduits à zéro, ce qui correspond à ce qu'il faut entendre par « vide ». L'usage de cette idéalisation expérimentale dans des domaines de réalité plus complexes (psychologie, biologie, etc.) est plus problématique.

L'idéalisation hypothétique (subjunctive idealization)

Il s'agit de ce qu'on a appelé ensuite, notamment après Koyré, l'expérience de pensée, ou encore ce que Bridgman appelle pen and pencil experiment. Ce raisonnement est d'abord présenté par McMullin comme procédant du « what if », que se passerait-il si telle ou telle condition se trouvait remplie ? En fait, il s'agit, selon lui, d'une idéalisation complexe, relevant à la fois de l'idéalisation conceptuelle et de l'idéalisation causale, expérimentale. L'exemple donné, celui des mouvements réels, composés, permet peut-être de mieux comprendre. Galilée est censé avoir établi le mouvement rectiligne uniforme comme naturel, et celui de la chute des corps dans le vide comme soumis à une accélération constante. C'est la première étape, analytique, de sa démarche : la réalité complexe est découpée en deux types abstraits de mouvements. Il boucle son raisonnement en reconstituant le mouvement réel en recomposant les deux abstractions en une forme idéalisée du mouvement réel, le mouvement composé. Celui-ci reste une idéalité, car il est débarrassé des impedimenta tels que la résistance de l'air, les frottements et autres pollutions du réel, mais il restitue ce que devrait être le mouvement réel sans ces impedimenta et démontre la puissance explicative de la théorie.

Dans la note 44, McMullin fait écho à la critique par Feyerabend de l'attitude intellectuelle de Galilée face à ses adversaires aristotéliciens. L'opposition entre les deux façons de penser, celle des aristotéliciens et celle de Galilée, est frappante : Galilée raisonne sur une nature analysée et découpée, les aristotéliciens raisonnent sur une nature organique et indécoupable par principe. A noter que la « critique » que Feyerabend adresse à Galilée n'est pas un reproche ; Galilée est présenté comme l'un des plus remarquables exemples du rejet de « la méthode » régnante, qui avait fondamentalement raison bien que n'ayant pas raison selon les « canons » de la logique dominante. Vico appelait cette attitude l' « étonnement »ⁱⁱ, et on en retrouve l'écho dans la rupture épistémologique chère à Bachelard. Mais ces deux auteurs n'en concluent pas pour autant que « la » méthode est par elle-même à rejeter systématiquement et que la science n'est qu'un « mythe » parmi d'autres.

Discussion de la thèse de Nancy Cartwright

McMullin résume ainsi la position de Cartwright : « Her basic belief is “that even simple isolated processes do not in general behave in the uniform manner dictated by fundamental laws. » Pour préciser, il semble que Cartwright, toujours selon McMullin, accepterait comme valable les lois générales, tant qu'elles sont basées sur l'expérimentation et n'ont qu'une visée descriptive, non explicative. Elles ne peuvent s'appliquer, selon elles, à des phénomènes complexes. Elle refuserait donc l'idéalisation hypothétique, synthétique, des mouvements composés, que nous avons vue dans le paragraphe précédent, dans la mesure où la composition des deux mouvements, uniforme et uniformément accéléré, serait une explication causale (intervention de la force dans l'accélération) et non une simple loi descriptive.

Dans sa conclusion, McMullin, tout en reconnaissant que la question soulevée par Cartwright est « complexe » et mérite d'être traitée « dans un autre article », juge néanmoins sa position exagérée lorsqu'elle intitule son livre « How the Laws of Physics Lie ». La thèse de Nancy Cartwright concerne le concept même de vérité : le pouvoir explicatif n'a rien à voir avec la vérité. Qu'entend-elle par « vérité » ? Apparemment, le fait que les lois ne « correspondent » pas aux faits : « We explain by ceterisparibus laws, by composition of causes, and by approximations that improve on what the fundamental laws dictate. In all of these cases, the fundamental laws patently do not get the facts right.(C2) »

Le terme de mensonge implique évidemment une certaine conception de la vérité. Je n'ai pas lu le livre de Cartwright et je me limite donc à la version qu'en donne cet article. McMullin nous indique la sienne : « What constitutes this as idealization is not that there are aspects of the physical world which are incapable of being expressed in a mathematical syntax but rather that mathematics can provide only the syntax and not the semantics of the language. » En effet, des différentes sortes d'idéalisation qu'il a identifiées, il semble qu'elles sont toutes plus ou moins construites dans la matrice de l'idéalisation mathématique, mais que cette idéalisation ne nous donne pas la réalité elle-même, mais seulement un instrument pour sa compréhension. Il y aurait donc deux sens au mot « vérité »:1/ le fait de correspondre exactement aux faits ; 2/ le fait de permettre de les comprendre. L'idéalisation, galiléenne ou non, répond à cette seconde signification.

Commentaires

L'idéalisation comme opération

Le grand mérite de l'article est de reconnaître dans l'idéalisation un véritable travail, descriptible selon plusieurs points de vue (la mathématisation, la conceptualisation, l'expérimentation, etc.) et donc de substituer à un concept global et obscur, une analyse en notions « claires et distinctes ». L'idéalisation est donc ce que Simondon appelle une opération allagmatique, en ce sens qu'elle opère un véritable changement : le phénomène réel et concret (la chute d'un caillou du haut d'une tour) est remplacé par un faisceau de faits abstraits, mais non moins réels (le mouvement d'une boule artificiellement lissée sur un tapis artificiellement lissé et incliné selon divers degrés).

Explication, cause, et loi

Par « explication », il semble qu'il faut entendre une sorte de réduction d'un fait ou d'un phénomène à un schéma ou une idéalité qui nous semble plus familière, et qui présente une analogie avec le phénomène. Fontenelle, dans les Oracles, mentionne que la volonté d'un dieu pouvait être une explication, par exemple d'une tempête, aussi bien et au même titre que le jeu des différences de pression atmosphérique et de température de l'air. Le pouvoir explicatif des deux « théories » dépend de ce qui est considéré comme critère de vraisemblance dans une culture donnée. Vico, de même, voit l’œuvre de l'entendement comme le fait de ramener l'inconnu à du connu. Il y voit à la fois un danger (la « boria », vanité scientifique, ethnocentrisme, etc.), et le mécanisme fondamental de l'intellectus.

Hume et Kant, et, ensuite la plupart des philosophes empiristes, ont récusé la notion de cause sur la base de l'idée qu'elle serait une simple analogie de l'action humaine transposée aux phénomènes naturelles, comme la tempête serait « causée » par la colère d'un dieu. La science moderne substitue plutôt la notion de légalité à celle de causalité. Il s'agit toujours, néanmoins, de l'importation dans un phénomène inconnu ou inexpliqué, d'un critère de vraisemblance déjà éprouvé dans d'autres domaines. Ferdinand Gonseth souligne le rôle universel de l'analogieⁱⁱⁱ. Par ailleurs, la causalité, pour avoir une valeur explicative quelconque, suppose une certaine légalité : l'action de la colère divine n'est une explication valable que si on suppose une loi du genre « les dieux peuvent intervenir dans les affaires du monde selon leurs humeurs » ; les différences de pression et de température n'ont de valeur explicative que si on admet certaines lois de la dynamique des fluides et de la thermodynamique.

Quelle est l'origine des idéalités (concepts, schémas, modèles …) utilisées dans les lois et les explications ? Dans l'article de McMullin, il y a au moins deux origines qui semblent assez distinctes : d'abord les idées mathématiques, et ensuite les concepts qui sont à l'origine de ce qu'il appelle l'idéalisation causale, à l’œuvre dans l'expérimentation et la séparation des causes. La tradition philosophique se retrouve dans deux courants principaux, l'un issu de Platon, voit cette origine dans une perception interne des idées, l'autre, issu d'une interprétation d'Aristote, voit cette origine dans une émanation par habitude, de la perception des similitudes dans les sensations. Cet article effleure une troisième possibilité, qui est celle de l'analogie, qu'on retrouve chez des auteurs comme Vico, Gonseth ou Simondon, par exemple. L'invention cognitive consiste dans la transposition de schémas, de structures, d'un domaine dans un autre. Le domaine d'origine le plus fécond et le plus large sont les mathématiques, mais on voit, par exemple, Galilée transposer les opérations du billard, les observations militaires des artilleurs, etc. à l'explication du système du Monde...

Vérité et réalité

La question essentielle, bien sûr, est ensuite celle de savoir en quoi ou comment cette transposition d'une idéalité, quelle qu'en soit l'élément constitutif, d'un domaine où elle est plus ou moins éprouvée, dans un autre domaine où même on ne l'attend pas (des phénomènes terrestres aux phénomènes célestes, par exemple) apporte une compréhension « vraie ».

L'opposition de Cartwright à admettre comme vraies les lois de la physique peut être déduite d'une conception de la vérité qui serait, à peu près : « une loi vraie est telle que les choses sont comme cette loi le dit », puisqu'elle reproche à la physique le fait que, dans la réalité, les choses ne se passent pas comme ses lois le disent. Cette conception suppose que la loi décrit entièrement le réel, le réel devant, pour vérifier la loi, être conforme à l'énoncé. Or cette supposition, à mon sens, n'est pas la bonne. Ce n'est pas au réel d'être conforme à la loi, mais à la loi d'être conforme au réel. La différence, qui peut sembler minime, réside en ceci que la loi n'a pas à décrire la totalité du réel (comme le voudrait peut-être un aristotélicien organiciste), mais simplement à en dire quelque chose de vrai. Que les corps, quels que soient leurs poids, tombent dans le vide tous à la même vitesse, est faux dans son extension empirique (un « mensonge », selon Cartwright …), mais la loi nous dit quand même une vérité, à savoir que leur poids (ou plutôt leur masse, dira plus tard Newton) n'a pas d'influence sur la vitesse de leur chute. Cette vérité-là est conforme aux opérations de l'expérimentation. Elle n'a pas pour but de nous donner une photo du réel, mais de nous en faire comprendre un aspect.

Mars 2016