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Expérience du cerf-volant de Benjamin Franklin Les méthodes expérimentales scie

Expérience du cerf-volant de Benjamin Franklin Les méthodes expérimentales scientifiques consistent à tester par des expériences répétées la validité d'une hypothèse. L'obtention de données nouvelles, qualitatives ou quantitatives, confirme ou infirme l'hypothèse initiale. L'expérience scientifique se distingue d'autres expériences en ce qu'elle exige une méthode et un cadre théorique que d'autres chercheurs peuvent reproduire. Certains soutiennent que le savant Ibn Al Haytham (Alhazen) a été l'un des premiers à faire la promotion des méthodes expérimentales. Définies par le chimiste Michel-Eugène Chevreul en 1856, elles ont été développée par Claude Bernard en médecine et en biologie. Outil privilégié des sciences de la nature, les méthodes expérimentales sont également utilisées en sciences humaines et sociales. 1 Historique et épistémologie 1.1 Définition moderne 1.2 La thèse Duhem-Quine 1.3 L'expérience qualitative préalable 2 Principes 2.1 Contrôle des paramètres et test d'hypothèses 2.2 Expérience scientifique à l'aide de modèle 2.3 Protocole expérimental 2.4 Structure théorique d'une expérience 2.5 Expériences en blocs 3 Instruments fréquemment utilisés en sciences expérimentales 3.1 Microscopie 3.2 Analyse structurale 3.3 Analyse chimique 3.4 Cinétique chimique 3.5 Essais mécaniques 4 Sciences humaines 5 Notes et références 6 Bibliographie 7 Voir aussi Définition moderne La méthode expérimentale est ainsi définie par le chimiste Michel-Eugène Chevreul en 1856 : « Un phénomène frappe vos sens ; vous l’observez avec l’intention d’en découvrir la cause, et pour cela, vous en supposez une dont vous cherchez la vérification en instituant une expérience. Le raisonnement suggéré par l'observation des phénomènes institue donc des expériences (…), et ce raisonnement constitue la méthode 1, 2, 3, 4 Méthode expérimentale — Wikipédia http://fr.wikipedia.org/wiki/Méthode_expérimentale 1 of 8 02/04/2015 18:00 Claude Bernard que j’appelle expérimentale, parce qu’en définitive l’expérience est le contrôle, le critérium de l’exactitude du raisonnement dans la recherche des causes ou de la vérité » . Cette méthode a été centrale dans la révolution scientifique accomplie depuis le XVIIe siècle, en donnant naissance aux sciences expérimentales. Parmi les précurseurs de la méthode expérimentale, il convient de citer le physicien et chimiste irlandais Robert Boyle, qui est aussi le père de la philosophie naturelle, ainsi que le médecin Claude Bernard. Georges Canguilhem et Jean Gayon relèvent la dette de Claude Bernard envers les thèses méthodologiques de Chevreul, liée au « dialogue ininterrompu entre les deux maîtres du Muséum » , dette que le physiologiste reconnaît d'ailleurs dès l'introduction de son ouvrage majeur : « de nos jours, M. Chevreul développe dans tous ses ouvrages des considérations très importantes sur la philosophie des sciences expérimentales. (…) Notre unique but est et a toujours été de contribuer à faire pénétrer les principes bien connus de la méthode expérimentale dans les sciences médicales. » . Claude Bernard distingue nettement les approches empiriques et expérimentales : « L'empirisme est un donjon étroit et abject d'où l'esprit emprisonné ne peut s'échapper que sur les ailes d'une hypothèse. » . Il insiste en effet sur l'importance de l'hypothèse, et Canguilhem qualifie l'Introduction à l’étude de la médecine expérimentale de « long plaidoyer pour le recours à l’idée dans la recherche, étant entendu qu’une idée scientifique est une idée directrice et non une idée fixe. » . Les étapes de la méthode expérimentale ont été résumées par le sigle OHERIC, schéma très simplificateur, et des modèles plus proches d'une méthode expérimentale authentique ont été proposés. La thèse Duhem-Quine Le schéma de la vérification d’une hypothèse à l’aide de l’expérience est demeuré en vigueur dans les sciences expérimentales de Francis Bacon jusqu’au XXe siècle, date à laquelle certains l'ont remis en cause (Pierre Duhem en 1906 ). En effet, selon l'article de Quine Les deux dogmes de l'empirisme, il n'existe aucune « expérience cruciale » qui puisse permettre de confirmer, ou non, un énoncé scientifique. Quine soutient en effet une position holiste, qui ne dénie pas tout rôle à l'expérience, mais considère que celle-ci ne se rapporte pas à un énoncé scientifique, ou hypothèse, en particulier, mais à l'ensemble de la théorie scientifique. Aussi, à chaque fois qu'une expérience semble apporter un démenti à l'une de nos hypothèses, nous avons en fait toujours le choix entre abandonner cette hypothèse, ou la conserver, et modifier, à la place, un autre de nos énoncés scientifiques. L'expérience ne permet pas, ainsi, d'infirmer ou de confirmer une hypothèse déterminée, mais impose un réajustement de la théorie, dans son ensemble. Nous avons toujours le choix de procéder au réajustement que nous préférons : « On peut toujours préserver la vérité de n'importe quel énoncé, quelles que soient les circonstances. Il suffit d'effectuer des réajustements énergiques dans d'autres régions du système. On peut même en cas d'expérience récalcitrante préserver la vérité d'un énoncé situé près de la périphérie, en alléguant une hallucination, ou en modifiant certains des énoncés qu'on appelle lois logiques. Réciproquement (…), aucun énoncé n'est à tout jamais à l'abri de la révision. On a été jusqu'à proposer de réviser la loi logique du tiers exclu, pour simplifier la mécanique quantique. » L'expérience qualitative préalable Wolfgang Köhler constate que « les physiciens ont mis des siècles à remplacer graduellement des observations directes et surtout qualitatives par d'autres, indirectes, mais très précises » . Il cite quelques exemples où tel savant fait une observation singulière mais uniquement d'ordre qualitatif avant que ce fait - 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Méthode expérimentale — Wikipédia http://fr.wikipedia.org/wiki/Méthode_expérimentale 2 of 8 02/04/2015 18:00 une fois découvert - serve de fondement à une méthode d'évaluation quantitative du phénomène ; ces méthodes se concrétisent souvent en instruments de mesure toujours plus perfectionnés. Il généralise ce constat historique en posant que toute nouvelle science se développe naturellement par le passage progressif des « expériences directes et qualitatives » aux « expériences indirectes et quantitatives », celles-ci étant une caractéristique majeure des sciences exactes. Il insiste sur la nécessaire accumulation préalable des expériences essentiellement qualitatives ; conditions indispensables des investigations quantitatives ultérieures. C'est le défi qu'il propose à la psychologie qu'il considère comme une « jeune science ». Il invite ainsi à résister à l'imitation de la physique, à ne pas plaquer les méthodes d'une science mûre sur les tâtonnements de celle qui se cherche et donc à favoriser avant tout la croissance des expérimentations qualitatives préalables indispensables aux futures expériences quantitatives rigoureuses. Reconnaissant la complexité de l'objet de la psychologie comparée aux simplifications que la physique autorise, il assure après avoir évoqué la question des tests qu'« on ne saurait assez souligner l'importance de l'information qualitative comme complément nécessaire du travail quantitatif ». L'exemple type est celui de Galilée, qui découvre le mouvement des planètes par l'observation avec une lunette astronomique. Contrôle des paramètres et test d'hypothèses La méthode expérimentale repose sur un principe : il s'agit de modifier un ensemble de paramètres à l'aide d'un dispositif expérimental conçu pour permettre le contrôle de ces paramètres, dans le but de mesurer leurs effets et si possible de les modéliser. Dans le cas le plus simple on cherche à modifier un seul paramètre à la fois, "toutes choses égales par ailleurs". Cependant il n'est pas toujours possible ni souhaitable de modifier un seul paramètre à la fois. Ainsi en chimie lorsqu'on opère sur les constituants d'une seule phase (liquide, solide, gazeuse) la somme des concentrations des constituants reste égale à un ; modifier la valeur de l'une d'entre elles modifie inévitablement la concentration d'un autre constituant au moins . D'autres fois le résultat d'une expérimentation portant sur une seul facteur peut induire une conclusion erronnée. Ainsi le résultat recherché peut être nul pour certaines conditions fixées et se révéler important lorsque les conditions fixées sont différentes. Ce cas traduit l'existence de "synergies" ou "d'interactions" entre des facteurs (Voir la comparaison de plans en étoile et de plans factoriels, Linder P. 38). Cet enjeu est parfois crucial (cas des synergies entre des médicaments, entre des polluants, ...). Le plus souvent on cherche à tester une hypothèse portant sur une liaison cause-conséquence. Dans l'analyse des résultats (la qualité de cette liaison) les statistiques jouent un rôle très important aussi bien pour porter un jugement (sur la précision du modèle prévisionnel obtenu) que pour concevoir une expérimentation optimale par rapport au risque statistique ( Linder, P.126). Considérons l'exemple suivant à un seul paramètre dont l'objectif est de tester l'hypothèse suivant laquelle « la lumière permet la croissance d'une plante ». Dans l'exemple proposé, différentes plantes seront soumises à des éclairages différents, toutes choses égales par ailleurs, notamment la température doit rester fixe et donc indépendante de l'éclairage, afin de mesurer l'impact de ce paramètre sur leur croissance. L'expérience consiste à reproduire le phénomène « croissance d'une plante » de deux manières : d'une part sans le paramètre à tester (sans lumière) ; c'est le témoin négatif. d'autre part, un témoin positif, avec le paramètre à tester (avec lumière). Ce dernier dispositif permet de vérifier que tous les autres éléments non testés sont opérationnels (la plante fonctionne bien). Avant même la mise en œuvre, les résultats de l'expérience doivent être prévus : si la croissance ne se produit pas dans uploads/Science et Technologie/ methode-experimentale-wikipedia.pdf