Peter Vickers de l’Université de Durham écrit sur quatre moments où les théories scientifiques semblaient correctes, mais étaient loin de la réalité.
Une version de cet article a été initialement publiée par The Conversation (CC BY-ND 4.0)
Il y a étonnamment peu de faits avérés en science. Au lieu de cela, les scientifiques parlent souvent de la quantité de preuves qu’il y a pour leurs théories. Plus il y a de preuves, plus la théorie est forte et plus elle est acceptée.
Les scientifiques sont généralement très attentifs à accumuler beaucoup de preuves et à tester leurs théories de manière approfondie. Mais l’histoire des sciences comporte quelques exemples clés, bien que rares, de preuves suffisamment trompeuses pour amener toute une communauté scientifique à croire quelque chose qui sera considéré plus tard comme radicalement faux.
Une façon courante pour les scientifiques de rassembler des preuves est de faire une prédiction sur quelque chose et de voir si elle est correcte. Le problème survient lorsque la prédiction est juste mais que la théorie qu’ils utilisent pour la faire est fausse.
Les prédictions qui semblent particulièrement risquées mais qui s’avèrent vraies ressemblent à des preuves très solides, comme Karl Popper et d’autres philosophes des sciences l’ont souvent souligné. Mais l’histoire nous montre que même des preuves très solides peuvent être trompeuses.
Le « stade poisson » du développement humain
En 1811, Johann Friedrich Meckel a prédit avec succès que les embryons humains auraient des fentes branchiales. Cette prédiction risquée semblait fournir une preuve très solide de sa théorie selon laquelle les humains, en tant qu’organismes « les plus parfaits », se développent via des stades correspondant à chacune des espèces « moins parfaites » (poissons, amphibiens, reptiles, etc.).
Il se trouve que les premiers embryons humains ont effectivement des fentes dans le cou qui ressemblent à des branchies. C’est presque certainement parce que les humains et les poissons partagent un certain ADN et un ancêtre commun, et non parce que nous passons par un « stade poisson » dans le ventre de nos mères dans le cadre de notre développement vers la perfection biologique.
Mais les preuves disponibles après la découverte des fentes dans le cou des embryons en 1827 ont certainement fait apparaître la théorie de Mecklel comme convaincante. Ce n’est que lorsque la théorie de l’évolution de Charles Darwin s’est imposée dans la seconde moitié du XIXe siècle qu’il est devenu totalement clair que l’idée de Meckel d’une série linéaire de perfection biologique était totalement intenable.
Une planète construite pour les humains
Un autre exemple est l’idée du géologue du 18ème siècle James Hutton selon laquelle la Terre est comme un corps organique qui se reproduit constamment pour fournir indéfiniment un monde habitable pour les humains.
Sur la base de sa théorie, Hutton a prédit avec succès que des veines de granit seraient trouvées passant à travers et se mélangeant avec d’autres couches de roche. Il a également prédit avec succès des discordances angulaires, lorsque de nouvelles couches de roches reposent à un angle très différent des couches plus anciennes situées immédiatement en dessous d’elles.
La théorie de Hutton était fausse de toutes sortes de façons par rapport à la pensée contemporaine. Le plus évident est que la Terre n’est pas conçue pour les êtres humains. Et, bien sûr, Hutton n’avait aucun concept de la tectonique des plaques.
Mais malgré ses erreurs théoriques, les prédictions ont été couronnées de succès, et donc très influentes. En fait, sa théorie était encore un candidat sérieux à la vérité 100 ans plus tard. Elle n’a finalement été évincée qu’à la fin du XIXe siècle par la théorie de la Terre contractante, qui expliquait (à tort) les formations des vallées et des montagnes par une Terre qui se contracte progressivement en se refroidissant.
La théorie qui a trompé Einstein
Les prédictions de Meckel et Hutton reposaient sur des arguments incorrects. Mais il existe aussi des exemples dramatiques de preuves trompeuses basées sur des équations. Par exemple, lorsque Niels Bohr a prédit en 1913 les fréquences correctes des couleurs spécifiques de la lumière absorbée et émise par l’hélium ionisé, Einstein aurait remarqué : « La théorie de Bohr doit alors être juste. »
Les prédictions de Bohr ont pu persuader instantanément Einstein (et bien d’autres d’ailleurs) car elles étaient correctes à plusieurs décimales près. Mais elles sortaient de ce que nous savons maintenant être un modèle de l’atome profondément défectueux, dans lequel les électrons orbitent littéralement en cercle autour du noyau atomique.
Bohr a eu de la chance : malgré le fait que son modèle était faux de manière fondamentale, il contenait aussi quelques noyaux de vérité, juste assez pour que ses prédictions sur l’hélium ionisé fonctionnent.
Les électrons comme de minuscules boules
Mais l’exemple le plus spectaculaire de tous concerne peut-être le développement par Arnold Sommerfeld du modèle de Bohr. Sommerfeld a mis à jour le modèle en rendant les orbites des électrons elliptiques et en les ajustant en fonction de la théorie de la relativité d’Einstein. Tout cela semblait plus réaliste que le modèle simple de Bohr.
Aujourd’hui, nous savons que les électrons ne gravitent pas du tout autour du noyau. Mais les scientifiques qui travaillaient au début du XXe siècle considéraient les électrons comme de très petites billes, et supposaient que leur mouvement serait comparable à celui de véritables billes.
Cela s’est avéré être une erreur : la mécanique quantique moderne nous apprend que les électrons sont très mystérieux et que leur comportement ne correspond pas, même de loin, aux concepts humains quotidiens. Les électrons des atomes n’occupent même pas une position exacte à un moment précis. Ces considérations sont à l’origine de la célèbre boutade : « Si vous pensez comprendre la mécanique quantique, alors vous ne la comprenez pas. »
La théorie de Sommerfeld comportait donc une idée radicalement fausse en son cœur même. Pourtant, en 1916, Sommerfeld a utilisé son modèle comme base d’une équation qui décrit correctement le schéma détaillé des couleurs de la lumière absorbée et émise par l’hydrogène. Cette équation est exactement la même que celle dérivée par Paul Dirac en 1928 en utilisant la théorie moderne de la mécanique quantique relativiste.
Ce résultat a longtemps été considéré comme une coïncidence choquante au sein de la communauté des physiciens, et diverses tentatives en cours ont été faites pour essayer de comprendre comment cela a pu se produire. Inutile de dire que l’incroyable succès prédictif de Sommerfeld a persuadé de nombreux scientifiques de l’époque que sa théorie était vraie.
Malgré le fait que des preuves ultérieures ont prouvé que ces théories étaient fausses, je ne pense pas que nous devrions dire que les scientifiques impliqués ont fait des erreurs. Ils ont suivi les preuves et c’est précisément ce qu’un bon scientifique devrait faire. Ils ne devaient pas savoir que les preuves les égaraient.
Ces quelques exemples ne doivent certainement pas nous persuader que l’on ne peut pas faire confiance à la science. Il est rare que les preuves soient très trompeuses et, généralement, les théories radicalement fausses ne produisent pas de prédictions réussies et précises (et généralement, elles produisent des prédictions radicalement fausses).
La science est un processus de raffinement constant, avec un don pour aplanir les tournures inutiles à long terme. Et nous savons tous que même les plus dignes de confiance peuvent occasionnellement nous décevoir.
Par Peter Vickers
Peter Vickers est professeur associé en philosophie des sciences à l’université de Durham.