Des preuves scientifiques? Ils ne sont pas

Qu'entendons-nous vraiment par recherche et comment cela aide-t-il à obtenir des informations pour comprendre les choses? Les personnes qui attendent des preuves dans chaque étude seront sérieusement déçues.

Pour moi, comme pour l'astrophysicien, la science est ce que je vis. La plupart des informations que j'ai lues et entendues sont exprimées dans un langage scientifique qui, pour les non-initiés, peut ne ressembler qu'à du jargon et du charabia. Mais un mot particulier est rarement trouvé dans les conversations et dans les textes sur la science - et ce mot est «preuve». En fait, la science fait peu pour «prouver» quoi que ce soit.

Ces mots pourraient provoquer une expression de surprise sur votre visage, en particulier parce que les médias nous disent constamment comment la science prouve ceci ou cela, des choses graves aux conséquences profondes - comme, par exemple, ce que le curcuma est censé remplacer 14 drogues - ou des choses plus frivoles, comme les scientifiques ont prouvé que la mozzarella est le fromage parfait pour la pizza.

La même science a sûrement prouvé cela, et bien d'autres choses? Et non!

Mathématiques des chemins

Les mathématiciens prouvent les choses, et cela signifie quelque chose de très spécifique. Les mathématiciens proposent un certain ensemble de règles de base, des axiomes, et déterminent quelles affirmations s'avèrent être vraies dans le cadre de cette plateforme.


Statue d'Euclide avec un ajout intéressant au parchemin

L'une des plates-formes les plus célèbres est l'ancienne géométrie d' Euclide . Avec un petit ensemble de règles définissant un espace plat idéal, d'innombrables enfants au cours des derniers milliers d'années ont transpiré par la preuve du théorème de Pythagore concernant la relation des côtés des triangles rectangles, ou par le fait que la ligne coupe le cercle en pas plus de deux endroits, ou sur une montagne de déclarations qui s'avèrent être vraies selon les règles euclidiennes.

Et si le monde d'Euclide est idéal, déterminé par des lignes droites et des cercles, alors l'univers dans lequel nous vivons n'est pas du tout comme ça. Les figures géométriques dessinées au crayon sur papier ne sont qu'une approximation du monde d'Euclide, où les vrais énoncés sont absolus.

Au cours des derniers siècles, nous avons commencé à comprendre que la géométrie n'est pas une chose aussi simple que Euclide l'a décrite, et des grands mathématiciens comme Gauss, Lobachevsky et Riemann nous ont donné la géométrie des courbes et des surfaces ondulées.

En géométrie non euclidienne, il y a un nouvel ensemble d'axiomes et de règles de base, et un nouvel ensemble d'énoncés relatifs à la vérité absolue, que nous pouvons prouver. Ces règles s'avèrent extrêmement utiles pour l'orientation sur cette planète presque ronde. L'une des nombreuses grandes réalisations d'Einstein a été de montrer comment le déformation de l'espace-temps peut expliquer la gravité.

Cependant, le monde mathématique de la géométrie non euclidienne est pur et idéal, par conséquent, ce n'est qu'une approximation de notre monde bâclé.

Qu'est-ce que la science?

Mais il y a des mathématiques dans la science - vous criez! Je viens de donner une conférence sur les champs magnétiques, les intégrales linéaires et la notation vectorielle, et je suis sûr que mes étudiants conviendront facilement que la science est pleine de mathématiques.


Albert Einstein

Et l'approche est la même qu'en mathématiques: identifier les axiomes, étudier les conséquences.

Le célèbre E = mc ^{2 d'} Einstein, dérivé des postulats de la façon dont les lois de l'électromagnétisme sont perçues par divers observateurs, sa théorie spéciale de la relativité, est un excellent exemple de cette approche. Mais ces preuves mathématiques ne sont qu'une partie de l'histoire des sciences.

La partie importante, celle-là même qui définit la science, est de savoir si ces lois mathématiques sont une description précise de l'univers que nous observons. Et pour répondre à cette question, nous devons collecter des données à l'aide d'observations et d'expériences avec des phénomènes naturels, puis les comparer avec des prédictions et des lois mathématiques. Et le mot principal dans toute cette entreprise est «preuve».

Détective scientifique

La partie mathématique est claire et claire, et les observations et les expériences sont limitées par la technologie et les incertitudes. La comparaison de ces deux domaines s'inscrit dans le domaine mathématique des statistiques et des conclusions.

Beaucoup, mais pas tous, s'appuient sur une approche spécifique de ce problème, connue sous le nom de conclusion bayésienne , qui nous permet d'inclure des preuves provenant d'observations et d'expériences dans le domaine que nous connaissons et de mettre à jour notre croyance en une certaine description de l'univers.


Pour ces pommes, une façon est en baisse

La condamnation dans ce cas signifie à quel point vous êtes confiant qu'un modèle particulier est une description précise de la nature, basée sur ce que vous savez. C'est un peu comme placer un pari sur un résultat spécifique.

Notre description de la gravité semble assez bonne, il y a donc toutes les chances qu'une pomme d'une branche tombe au sol. Mais j'ai moins confiance que les électrons sont de minuscules boucles de cordes tournant et se déplaçant dans un cercle, comme le suggère la théorie des supercordes, et les chances ne sont que mille pour une qu'elle sera en mesure de fournir une description précise des phénomènes futurs.

Par conséquent, la science ressemble plus à un procès en cours dans lequel le jury se voit proposer un flux continu de preuves. Mais il n'y a pas de suspect unique, et ils en reçoivent régulièrement de plus en plus de nouveaux. À la lumière des preuves, le jury met constamment à jour son point de vue sur qui est responsable des données.

Et ils ne rendent jamais un verdict final de culpabilité ou d'innocence, car les preuves sont collectées en permanence et tous les nouveaux suspects sont jugés. Tout ce qu'un jury peut faire, c'est décider si un suspect est plus coupable qu'un autre.

Qu'est-ce que la science a prouvé?

D'un point de vue mathématique, malgré toutes les années de recherche sur le fonctionnement de l'univers, la science n'a rien prouvé.


À cet endroit, le 1er avril 1780, rien ne se passa.

Chaque modèle théorique est une bonne description de l'Univers qui nous entoure, au moins dans une gamme d'échelles utiles.

Mais l'étude de nouveaux territoires nous révèle des lacunes qui affaiblissent notre conviction qu'une certaine description représente encore plus précisément ce qui se passe dans nos expériences, et notre foi dans les descriptions alternatives peut grandir.

Allons-nous enfin apprendre la vérité et découvrir les lois qui régissent vraiment les processus de l'univers? Bien que notre degré de confiance dans certains modèles mathématiques puisse devenir de plus en plus, sans un nombre infini de contrôles, comment pouvons-nous être sûrs qu'ils sont réels?

Je pense qu'il vaudrait mieux laisser le dernier mot à l'un des plus grands physiciens, Richard Feynman, expliquant ce que cela signifie d'être un scientifique: "J'ai des réponses approximatives et des croyances possibles de divers degrés de certitude sur différentes choses, mais je ne suis absolument sûr de rien."