decoration
[…] apprendre n'est pas savoir ; il y a les sachants et les savants : c'est la mémoire qui fait les uns, c'est la philosophie qui fait les autres. Alexandre Dumas Le Comte de Monte-Cristo

Qu’est-ce que la recherche scientifique ? (2/6)

La connaissance, le savoir et la recherche

Lundi 7 décembre 2009 (mise à jour mardi 2 août 2011)

Appréhender la recherche scientifique, c’est d’abord s’intéresser à la recherche en général, activité qui consiste avant tout à construire de la connaissance. Dans cet article, cette notion de connaissance est abordée et précisée, en lien avec la démarche de la recherche.

Dresser le tableau de ce qu’est la recherche, et plus précisément encore la recherche scientifique, n’est pas une entreprise aisée. J’ai trouvé que l’image suivante est un bon point de départ pour aborder le sujet.

Un chercheur est quelqu’un qui se place à la frontière de la connaissance, face à l’inconnu, et qui essaie de faire un pas en avant, même minime.

Souvent il ne s’agit que de pas minuscules, hésitants, incertains. Cependant, on a parfois droit à une enjambée ample et ferme, un bond dans la connaissance. Dans ce qui suit, je vais tenter d’expliquer cette image.

La connaissance et le savoir

Cette définition très imagée (et donc fausse) fait appel à la notion de connaissance. Dans ce qui suit, ce terme recouvrira l’ensemble de tout ce que l’humanité a appris tout au long de son histoire, par un travail d’acquisition actif bien particulier (défini plus loin comme étant celui de la démarche scientifique), et qu’il a su transmettre aux générations suivantes, souvent par écrit, mais aussi par d’autres méthodes conservatoires, par exemple oralement.

Dans cette série d’articles, je distinguerai connaissance et savoir. Il est bon que je précise ici, une fois pour toute, en quels sens j’utiliserai ces deux terminologies. Il s’agit là d’une simplification qui peut paraître excessive, mais qui me semble tout à fait nécessaire dans le contexte de ces textes : il me faut donner un sens précis, voire restreint, à certains mots de la langue courante que j’utiliserai sans cesse, afin qu’ils recouvrent au mieux les conceptions plus abstraites qui seront le sujet véritable du discours. Plutôt que d’utiliser des terminologies compliquées et peu familières, je détournerai à mon intérêt ces deux mots usuels, connaissance et savoir, dont les définitions usuelles sont suffisamment proches du sens que je souhaite leur donner pour que n’importe qui interprète correctement mon discours.

Dans le sens où je vais l’utiliser par la suite, la connaissance fait référence à ce que l’humanité dans son ensemble a acquis par un processus actif et une méthodologie spécifique qu’on appelle la démarche scientifique. Cette démarche ne sera définie précisément que dans l’article suivant, mais elle sera déjà illustrée par les quelques exemples qui suivent. La connaissance est une notion quelque peu abstraite, bien qu’elle soit inscrite dans de nombreux livres et qu’elle prenne souvent la forme d’objets courants de la vie ordinaire (comme l’illustreront les nombreux exemples à venir).

Usuellement, le savoir est défini comme l’ensemble des connaissances acquises par un individu. Dans le sens où j’utiliserai le mot savoir, je ne ferai pas réellement référence à un individu particulier. Je désignerai par savoir un ensemble de choses que tout individu (et je rejoins ainsi la globalité de l’humanité) peut acquérir par l’instruction, la pratique, l’observation, l’apprentissage, le talent, la mémoire… C’est une notion plus générale que celle de connaissance.

Dans les deux cas, il s’agit de notions qui se placent à l’échelle de l’humanité et non à l’échelle de l’individu. J’insiste sur ce point car la recherche se place à ce niveau elle aussi.

Les quelques exemples qui suivent vont essayer de préciser ces deux concepts.

Apprendre les détails de la vie de Victor Hugo fait appel à de l’apprentissage actif, sous forme de lecture ou de mémorisation, destiné à s’accaparer un savoir. Il ne s’agit cependant pas du processus actif dont il sera question plus loin (la démarche scientifique), processus actif qui se place au niveau de la production de la connaissance.

De même, comme dans l’exemple précédent, savoir comment fonctionne un moteur à explosion ne repose que sur un apprentissage (cette fois probablement plus difficile et technique) que tout un chacun peut effectuer. Cependant, le moteur à explosion est déjà en soi le fruit d’une connaissance, acquise durement à force d’expériences, d’essais et d’erreurs, où certaines lois de la Nature ont eu besoin d’être comprises, et où certaines technologies ont du être maîtrisées. En résumé, le moteur à explosion est le fruit d’une activité de recherche dans le cadre de la démarche scientifique.

Aussi, savoir qu’un événement s’est déroulé à une date précise n’est pas le fruit de la démarche scientifique ou de l’activité de recherche, dès l’instant que cette information est conservée dans une chronique. La placer dans une chronique n’est pas un acte qui produit de la connaissance, c’est un acte qui préserve du savoir. La vie de Victor Hugo est donc un savoir, le moteur à explosion une connaissance.

Dans le point de vue adopté ici, le savoir se donne et se conserve, alors que la connaissance se construit et se crée. Cependant, une fois acquise, la connaissance devient un savoir à part entière et se transmet comme tel.

Bien que les œuvres d’art soient elles aussi le fruit d’une création, elles ne font pas partie de la connaissance dans le sens scientifique où je souhaite l’utiliser ici. L’acte de création doit reposer sur la méthodologie bien spécifique qui sera précisée plus loin.

Comme dernier exemple donné à titre d’illustration, prenons l’art de la taille du silex. Pendant la préhistoire, cette technique a fait partie de la connaissance : elle a été acquise et perfectionnée au fil du temps et elle était transmise directement entre artisans (j’ose utiliser ce terme anachronique). Plus tard, au cours de l’Histoire, elle s’est perdue. Aujourd’hui, elle fait de nouveau partie de la connaissance, grâce à des chercheurs qui ont retrouvé ce savoir-faire à force d’expérimentations patientes consistant à recoller des éclats de silex et à reconstituer les gestes possibles. Dans les deux cas, il s’agit de connaissance : bien que les finalités n’aient été pas les mêmes, les processus d’acquisition ont reposé sur les mêmes principes, c’est à dire l’expérience, l’observation et l’analyse.

Depuis que l’écriture existe, nous avons nettement moins perdu de la connaissance acquise et du savoir accumulé, bien que la destruction de la bibliothèque d’Alexandrie ait considérablement appauvri ce qu’il nous reste aujourd’hui de ce que les hommes de l’antiquité avaient transcrit. L’Internet donne accès aujourd’hui à presque tout le savoir de l’humanité.


Après cette mise au point, nous pouvons revenir au cœur du sujet.

Le chercheur est quelqu’un qui connaît un certain nombre de choses (d’où des études assez longues) et qui, plus important encore, discerne les limites de cette connaissance. Car voir exactement où s’arrête la connaissance à un instant donné est aussi important que d’en connaître le contenu. Par des moyens très divers, le chercheur va tenter de repousser cette frontière aussi loin qu’il le pourra. Il va essayer d’élargir notre champ de connaissances en en créant de nouvelles.

La formation d’un chercheur peut se résumer, de façon caricaturale, comme une marche vers la frontière de la connaissance : de la maternelle aux dernières années de l’université, il parcourt le champs de la connaissance, partant de ce qui est le mieux établi (et souvent de plus ancien), et s’approchant petit à petit de la frontière, en un point qu’il a choisi lui-même comme celui de son domaine de recherche.

Cet acte actif d’acquisition et de création de la connaissance peut prendre diverses formes : accumulation de faits, expériences répétées, tests d’hypothèses, élaboration de théories, confrontations d’idées avec la réalité, création de liens entre divers domaines de la connaissance déjà acquise… Comme on le verra par la suite, le type de démarche définit plus spécifiquement le type de connaissance et surtout le type de recherche.

Dans ce patient processus de création de la connaissance, qui se révèle souvent très lent, mais qui parfois prend des allures d’explosion (on parle alors de révolution dans la connaissance), l’humanité engrange du savoir, qu’il suffit alors de redistribuer auprès de ceux qui en sont curieux, mais aussi auprès de ceux qui en feront bon usage (ingénieurs, techniciens, décideurs…). En particulier le relais est passé aux pédagogues, qui diffusent cette connaissance nouvelle.

Souvent, les chercheurs sont aussi des enseignants. Ils cumulent donc les deux rôles : création et diffusion de la connaissance. Comme ce sont deux activités distinctes, rien ne permet d’affirmer que les meilleurs enseignants doivent nécessairement être des chercheurs, et rien n’oblige un excellent chercheur à être un bon enseignant. Mélanger les deux métiers revient à oublier la différence essentielle sur laquelle j’ai insisté entre le savoir (que s’occupe de diffuser l’enseignant) et la connaissance (que s’occupe de créer le chercheur). Cependant, un chercheur fait toujours acte de diffusion de ce qu’il a créé à un certain moment, afin que ses collègues soient informés de ses découvertes. Mais certains le font de piètre manière. Entre collègues ça n’est pas très grave. Au contraire, certains enseignants, sans être chercheurs, ont l’art d’extraire l’essentiel d’une connaissance ancienne ou nouvelle et peuvent ainsi en faire profiter le plus grand nombre : collègues, étudiants, voire grand public.

Par principe, la recherche, c’est à dire la construction d’une connaissance nouvelle, n’admet pas de frontière intellectuelle. Aussi, elle s’applique à tous les domaines imaginables, avec plus ou moins de succès, au sens où il est plus ou moins facile de produire de nouvelles connaissances dans certaines directions que dans d’autres.

La diversité de la recherche

Pour simplifier le discours (à outrance bien sûr) et nommer les choses, je définis dans ce qui suit quelques grands types de domaines de recherches auxquels je m’intéresserai principalement.


La recherche fondamentale se donne pour but de comprendre en profondeur la Nature, dans ces lois et dans ces principes.

Cette démarche n’a de sens que parce que justement la Nature semble obéir à des lois et à des principes ! Cette constatation purement empirique (car rien ne permet de la démontrer par le simple raisonnement abstrait) est à la base de toute activité de recherche ayant pour sujet la Nature.

L’une des premières choses que nous apprend la Nature lorsqu’on la questionne, est qu’elle est constante dans les phénomènes qu’elle nous donne à observer. Bien que certains de ces phénomènes ne soient pas (encore) compris, ils ne sont que la répétition d’eux-même. Même si cela doit en décevoir certains, la Nature ne joue pas avec les miracles car elle reste entièrement fidèle à elle-même : toutes ses facéties se contentent de suivre ses propres lois et sa malice ne déborde pas de ses propres principes.

On sait que si on lâche une pomme sur Terre, elle tombe au sol. C’est un fait indéniable, que tout le monde a constaté. Derrière cette répétition jamais mise en cause, se cache une loi de la Nature. Cette loi a pu être écrite très précisément en termes mathématiques, c’est la loi de la gravitation de Newton. En chimie, en biologie, en astronomie… de nombreuses lois ont été découvertes et formulées au cours des siècles.

Le mot comprendre mérite qu’on s’y arrête quelques instants, car c’est un point qui me semble très important pour saisir le sens de l’argumentaire qui va suivre.

Comprendre, c’est aller au delà des apparences, c’est dénicher derrière des faits bruts et disparates un ordre, un mécanisme, une logique, une unité. C’est souvent rassembler dans un même raisonnement, dans un même cadre conceptuel, un ensemble de phénomènes qui semblent a priori différents.

Accumuler des faits, les ordonner, établir des abaques, simuler à l’aide d’ordinateurs très puissants, ce n’est pas comprendre, c’est souvent seulement décrire ou reproduire, c’est au mieux (dans le cadre de simulations par exemple) valider ou infirmer un modèle ou une explication. Ça n’enlève rien à l’intérêt de ces démarches, puisqu’elles aident incontestablement à l’analyse des faits et à la compréhension, par exemple en indiquant des pistes de réflexions ou en contraignant des raisonnements. S’en contenter serait cependant une défaite de la démarche scientifique, qui ne doit aucunement se limiter à reproduire les faits.

La science fondamentale établit généralement des lois, qu’elles soient écrites dans le langage abstrait des mathématiques ou plus simplement dans notre langue ordinaire. Elle pose aussi des principes généraux dont elle étudie les conséquences. De façon générale, elle se donne pour but de réduire la quantité de principes et de lois tout en couvrant et en expliquant un plus vaste champ de phénomènes.

L’objet de la recherche fondamentale est la Nature sous toutes ses formes et dans tous ses recoins : comprendre ce qu’est la foudre, comprendre ce que sont les étoiles, comprendre le passage de l’eau à la glace, comprendre le fonctionnement d’un être vivant, comprendre l’origine des tremblements de terre, comprendre le feu, comprendre le vol des oiseaux, comprendre la structure ultime de la matière… Autant de sujets de recherches sur lesquels des générations de chercheurs ont planché, souvent avec succès. Construire de la connaissance ne cessera sans doute jamais, tant les choses incomprises sont nombreuses, tant aussi la curiosité de l’homme est sans limite. Notez bien que j’ai utilisé le verbe comprendre et non le verbe reproduire…

Cette diversité a donné naissance, au cours des siècles, à différentes disciplines de recherche, se spécialisant chacune sur des sujets de plus en plus précisément délimités. La « philosophie naturelle » est la mère de toutes ces disciplines, elle s’est aujourd’hui subdivisée en grands thèmes : la physique (théorique ou expérimentale), l’astronomie, la chimie, la biologie (qui elle même a eut besoin de se spécialiser : la zoologie, la botanique, la géologie, la paléontologie…) et bien d’autres encore. Chacune de ces disciplines a des contacts avec les autres, car les frontières sont artificielles. Il n’est donc pas rare de rencontrer des bio-physiciens, des physico-chimistes, des astro-géologues, des astro-physiciens, voire des physiciens-mathématiciens… Au fond, la Nature est unique, c’est l’Homme qui en définit artificiellement les frontières.


La recherche appliquée se donne pour but d’exploiter au mieux la Nature. Le verbe « exploiter » n’est pas à prendre ici au sens péjoratif qu’il peut souvent avoir dans la langue courante (récolter un profit à n’importe quel prix). Il doit être entendu comme une façon de tirer partie de la Nature, d’en maîtriser certains mécanismes pour concevoir et construire des machines (dans une acceptation très large) ayant un but déterminé, pour se prémunir des (mauvaises) surprises qu’elle nous réserve trop souvent. C’est généralement mettre la Nature, et ses lois, au service de l’Homme. C’est finalement domestiquer des phénomènes naturels pour en tirer avantages. Le paratonnerre est un bel exemple de recherche appliquée.

Il ne faut pas croire que la recherche appliquée est l’enfant pauvre de la recherche fondamentale, au sens où elle attendrait gentiment que cette dernière lui fournisse les clés (les lois) et qu’il lui suffirait d’ouvrir des portes avec ces clés… Il y a deux graves erreurs dans ce raisonnement, dont il faut absolument avoir conscience pour mieux comprendre la suite de cet exposé.

La première erreur consiste à penser qu’il suffit d’avoir des lois pour en tirer profit de façon « appliquée. » Il y a loin de la coupe aux lèvres, et l’histoire de la science montre bien que ça ne fonctionne pas aussi simplement. Face aux mécanismes subtils de la Nature, vouloir n’est pas suffisant. Les lois de la fusion nucléaire sont connues depuis les années 1930. Dans le même temps, un programme de recherche appliquée en vue de produire de l’énergie en utilisant les principes de ces lois a englouti des milliards d’euros pour des résultats au mieux encourageants. Il y a de la volonté, il a de l’argent, il y a de l’intelligence et pourtant…

La seconde erreur serait de croire que la recherche fondamentale passe toujours avant la recherche appliquée, pour nettoyer le terrain et mieux cerner les futures grandes routes à suivre. C’est tellement faux que les exemples en sont caricaturaux. Le feu a été maîtrisé bien avant qu’on en comprenne le mécanisme profond. La boussole a été utilisée avant de comprendre l’origine du champ magnétique terrestre, et plus généralement les lois du magnétisme. On avait certes empiriquement appris que l’aiguille aimantée conservait une direction Nord-Sud, mais on n’avait absolument pas compris pourquoi. La machine à vapeur a précédé les lois de la thermodynamique (de peu). Je reviendrai sur ce dernier exemple plus loin.

Cependant, toute avancée technologique le prouve, la recherche appliquée sans recherche fondamentale ne peut pas progresser de façon optimale. Mettre au point une technologie nouvelle est un défi souvent difficile, mais ça l’est plus encore lorsqu’on ne comprend pas ce que l’on fait ! Comprendre est au cœur de l’innovation. Sans un minimum d’explications, sans connaître les limites fondamentales, sans savoir où se situent les vrais problèmes, la recherche appliquée de fait que tâtonner, souvent dans une perte de temps et d’argent inutile. En effet, toute technologie repose ultimement sur des lois et des principes de la Nature. Ne pas connaître et ne pas maîtriser ces derniers, c’est handicaper les potentialités d’une technologie. Comprendre et maîtriser ces lois et ces principes est le but de la recherche fondamentale. Les appliquer est celui de la recherche… appliquée.

Pendant la seconde guerre mondiale, les premiers radars américains avaient un défaut de fonctionnement fâcheux, dont la cause semblait provenir de la source d’énergie qui se comportait de façon erratique. Le sous-traitant fournisseur de cette source d’énergie fut mis en cause. Une mathématicienne, du nom de Mary Cartwright, enquêta sur le problème. Pourquoi une mathématicienne ? Parce que cette source d’énergie fonctionnait avec des amplificateurs « non linéaires » gouvernés par une équation mathématique connue et étudiée sous le nom d’équation de van der Pol. Cette mathématicienne découvrit que cette équation admettait des solutions chaotiques (donc sujet à de fortes fluctuations), d’où l’origine du dysfonctionnement…

Il faut noter que cette mathématicienne découvrit pour la première fois le phénomène du chaos (qu’elle ne nomma pas ainsi), qui fut redécouvert en 1963 par le météorologiste Edward Lorenz. Ce phénomène fondamental et presque universel est à l’origine de bien des blocages technologiques (impossibilité de prédire le temps à une échéance de quelques semaines par exemple). Ainsi, connaître et comprendre l’origine profonde et réelle d’un problème évite des errements inutiles (ou des accusations infondées).


Parce que les frontières entre ces deux disciplines sont souvent très floues, la recherche fondamentale et la recherche appliquée sont regroupées dans le vocable unique de recherche scientifique. Cette dénomination a pour but de rappeler la démarche, dite scientifique, sous-jacente à leur fonctionnement. Cette démarche est exposée dans la suite.

La terminologie recherche académique (qui est ironiquement péjorative sous certaines plumes) désigne la recherche fondamentale la plus éloignée des applications pratiques possibles, et dont la motivation ne repose que sur la curiosité la plus désintéressée dans le fonctionnement ultime de la Nature. On peut presque dire qu’au sein de la recherche scientifique, elle est aux antipodes de la pratique des ingénieurs de recherche. Mais il ne faut pas oublier que l’histoire des sciences et des techniques nous a démontré à maintes reprises que cette recherche académique devient souvent le ferment d’une recherche appliquée surprenante et florissante. Ce point important sera de nouveau évoqué par la suite, à maintes reprises.


Il existe d’autres domaines de recherches dont les sujets d’étude s’éloignent de la Nature et se rapprochent plus de l’Homme, aussi bien dans son entité ou que dans ses activités.

Bien sûr, l’Homme fait partie intégrante de la Nature, comme le prouve la recherche sur le vivant, qui apporte de la connaissance et des applications dans le domaine humain aussi. La recherche en médecine commence bien souvent par maltraiter des souris avant de guérir des êtres humains. À ce titre, il est heureux que nous soyons bien régis par les mêmes lois biologiques que ces pauvres cobayes. La recherche scientifique mentionnée ci-dessus produit donc déjà de la connaissance à propos de l’Homme.

Mais le comportement de l’Homme est bien plus complexe que celui de la majorité des autres animaux. Aussi, des recherches spécifiques, avec leurs finalités particulières, se donnent pour but de mieux appréhender l’être humain sous divers aspects.

Dans ce qui suit, je ne vais pas avoir beaucoup l’occasion de revenir en détails sur ces domaines de recherches. D’abord, j’en connais beaucoup moins bien les composantes. Ensuite, la société est plus perméable aux découvertes qu’elles produisent, puisqu’elles parlent plus facilement de notre quotidien ou de notre identité. Aussi, elles ont moins besoin d’être détaillées et expliquées dans ces textes. Cependant, j’utiliserai quelquefois ces domaines de recherche à titre d’illustrations.

La recherche en sciences humaines s’intéresse aux problèmes liés à l’Homme lui-même : histoire, archéologie, langue, littérature, arts, philosophie, morale, religion… D’un autre côté, la recherche en sciences sociales couvre des sujets plus en lien avec les problèmes de société : économie, droit, sociologie, géographie, sciences politiques…

La matière même de ces disciplines (l’Homme) ne permet pas à ces domaines de recherche d’utiliser et d’appliquer pleinement les méthodes de la recherche scientifique. Les buts ne sont pas les mêmes non plus. Souvent, la finalité de ces recherches est de collecter des informations, de retracer des processus, d’analyser des situations pour en extraire les causes et les conséquences. On est donc plus proche (sans s’en contenter bien sûr) de la description et de la reproduction que de la compréhension au sens où je l’ai évoqué plus haut. Comprendre un fait historique ne prend pas le même sens que comprendre un phénomène naturel. Dans l’article suivant je reviendrai sur le statut des lois que la recherche essaie de découvrir et je soulignerai pourquoi les sciences humaines et sociales n’ont pas toujours accès à des lois « naturelles ».

Il faut aussi mentionner que la recherche scientifique fait l’objet d’une attente très particulière et très forte, compte-tenu des potentialités technologiques et industrielles qu’elle contient. C’est pourquoi elle est souvent récupérée dans les discours économiques et politiques et fait ainsi l’objet de « planifications » et de « programmation ». Les recherches en sciences humaines et en sciences sociales sont souvent plus méprisées et maltraitées que récupérées…

Pourtant, certains de ces champs de recherche ont des retombées et des applications considérables dans notre vie courante, par exemple les sciences économiques. Mais il faut relativiser ce discours. Ce que la société attend de ces recherches est avant tout des analyses pragmatiques sur notre quotidien pour nous donner des points de repères, des prédictions si possible fiables quant à notre économie pour que les marchés financiers s’en portent mieux, des compte-rendus détaillés de certaines périodes de notre histoire pour nous protéger des erreurs récurrentes… Quant à la recherche en littérature et en art, la société n’en est pas très friante, et nous rejoignons là la recherche scientifique la plus fondamentale : la motivation est avant tout de la curiosité pure et de l’insatisfaction intellectuelle.


L’article suivant définit et décrit la démarche scientifique maintes fois évoquées ici.