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Que veut dire prouver une théorie scientifique? Quel est le rôle des mathématiques en science? Comment définissez-vous la méthode scientifique? Examinez la manière fondamentale dont les gens considèrent la science, ce que signifie une preuve et si une hypothèse peut être prouvée ou non.
La conversation commence
L'histoire commence par un courriel qui semblait critiquer mon soutien à la théorie du big bang, qui est, après tout, impossible à prouver. L'auteur du courrier électronique a indiqué qu'il pensait que cela était lié au fait que, dans mon article Introduction à la méthode scientifique, j'avais la ligne suivante:
Analyser les données - utiliser une analyse mathématique appropriée pour voir si les résultats de l'expérience corroborent ou réfutent l'hypothèse.
Il a laissé entendre que mettre l'accent sur "l'analyse mathématique" était trompeur. Il a affirmé que les théoriciens pensaient que les sciences pourraient être mieux expliquées à l'aide d'équations et de constantes attribuées de manière arbitraire. Selon l'auteur, les mathématiques peuvent être manipulées pour obtenir les résultats souhaités, en se basant sur les idées préconçues du scientifique, telles que ce qu'Einstein a fait avec la constante cosmologique.
Il y a beaucoup de points positifs dans cette explication, et plusieurs que je pense sont bien loin de la cible. Considérons-les point par point au cours des prochains jours.
Pourquoi toutes les théories scientifiques sont inamovibles
La théorie du big bang est absolument impossible à prouver. En fait, toutes les théories scientifiques ne sont pas démontrables, mais le big bang en souffre un peu plus que la plupart des autres.
Quand je dis que toutes les théories scientifiques sont impossibles à prouver, je fais référence aux idées du célèbre philosophe des sciences Karl Popper, qui est bien connu pour avoir discuté de l'idée qu'une idée scientifique doit être falsifiable. En d'autres termes, il doit exister un moyen (en principe, si ce n'est en pratique) que vous puissiez obtenir un résultat qui contredit une idée scientifique.
Selon la définition de Popper, toute idée qui peut être constamment modifiée de manière à ce que tout élément de preuve y corresponde n’est pas une idée scientifique. (C’est la raison pour laquelle le concept de Dieu, par exemple, n’est pas scientifique. Ceux qui croient en Dieu utilisent à peu près tout pour étayer leurs affirmations et ne peuvent apporter aucune preuve - du moins à moins de mourir et de constater qu’il ne leur est rien arrivé. donne peu de données empiriques dans ce monde - ce qui pourrait, même en théorie, réfuter leur affirmation).
L'une des conséquences du travail de Popper sur la falsifiabilité est la compréhension selon laquelle on ne prouve jamais vraiment une théorie. Au lieu de cela, les scientifiques définissent les implications de la théorie, émettent des hypothèses sur la base de ces implications, puis tentent de prouver que telle ou telle hypothèse est vraie ou fausse par le biais d'une expérience ou d'une observation minutieuse. Si l'expérience ou l'observation correspond à la prédiction de l'hypothèse, le scientifique a obtenu un soutien pour l'hypothèse (et donc la théorie sous-jacente), mais ne l'a pas prouvé. Il est toujours possible qu'il y ait une autre explication du résultat.
Cependant, si la prédiction s'avère fausse, la théorie pourrait présenter de graves défauts. Pas nécessairement, bien sûr, car il y a trois étapes potentielles pouvant contenir la faille:
- le montage expérimental
- le raisonnement qui a conduit à l'hypothèse
- la théorie sous-jacente elle-même
Les preuves qui contredisent la prédiction peuvent être simplement le résultat d’une erreur dans l’exécution de l’expérience, ou bien signifier que la théorie est valable, mais la façon dont le scientifique (ou même les scientifiques l’a interprétée) présente certaines failles. Et, bien sûr, il est possible que la théorie sous-jacente soit totalement fausse.
Permettez-moi donc d'affirmer catégoriquement que la théorie du big bang est tout à fait irréalisable… mais elle est globalement conforme à tout ce que nous savons de l'univers. Il y a encore beaucoup de mystères, mais très peu de scientifiques pensent qu'ils seront résolus sans une variation du big bang du passé.
Anne Marie Helmenstine, Ph.D.