Découverte scientifique

Pour comprendre le concept de découverte scientifique, il est nécessaire de le resituer dans le contexte de la science moderne, telle qu'elle a émergé depuis la Renaissance. En effet, pour Francis Bacon, le projet de la science est de percer les secrets de la Nature, et d'en extraire tout le savoir possible. Dans cette démarche, la découverte scientifique correspond à l'identification d'un fait ou d'un phénomène naturel original.

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Pour que ce fait ou ce phénomène soit reconnu, il est nécessaire que sa valeur universelle soit incontestable. Chaque découverte est donc soumise à l'épreuve des faits, par confrontation à l'expérience. Pour l'épistémologue Karl Popper, c'est la seule façon pour qu'une idée, aussi géniale soit-elle, ne reste pas à l'état d'hypothèse, mais qu'elle acquiert la valeur de découverte.

Les découvertes archéologiques, géographiques et paléontologiques ont un statut à part.

Découverte et invention

Pour comprendre la différence entre une découverte et une invention, on peut se référer aux découvertes géographiques ou astronomiques. On ne découvre que ce qui existait déjà. On invente quelque chose qui n'existait pas.

Les quatre modes de découverte

Il y a quatre façons de faire une découverte[1] :

  1. La découverte méthodique (La découverte d'Uranus, Neptune et Pluton)
  2. L'éclair de pensée (l'« Eurêka » d'Archimède)
  3. Le concours de circonstances (la chance) (La découverte accidentelle de la pénicilline)
  4. L'erreur (La découverte de l'Amérique, les trois lois de Képler)

On regroupe généralement les trois dernières façons — non méthodiques, accidentelles — sous l'appellation : découvertes faites « par sérendipité ».

Validation d'une découverte scientifique

Une découverte scientifique doit être formalisée par une théorie validée par l'expérience. L'expérience consiste à identifier un signal correspondant à la théorie. Cependant L'expérimentation est toujours soumise à un "bruit" qui peut masquer plus ou moins le signal, voire se faire passer pour un signal (faux-positif). La notion de sigma, liée à l'écart type permet de qualifier la probabilité que le signal soit bien associé à la théorie. On distingue donc plusieurs niveaux de précision de mesure[2] liés à la fonction d'erreur de Gauss :

  • 1 Sigma : 33 % de risque d'erreur (1 chance sur 3)
  • 2 Sigma : 5 % de risque d'erreur (niveau de confiance moyen des sondages)
  • 3 Sigma : 0,3 % de risque d'erreur. Un signal à 3 Sigma est considéré par les chercheurs comme "significatif" mais ne permet pas de valider officiellement une théorie scientifique.
  • 4 Sigma : 0,006 % de risque d'erreur (1 chance sur 15 000).
  • 5 Sigma : 0,00006 % de risque d'erreur (1 chance sur 2 millions). Permet de qualifier une découverte scientifique. Pour information on est sur l'ordre de grandeur de la probabilité de gain au loto.
  • 6 Sigma : 1 chance sur 500 millions. Objectif de précision de certains outils industriels.

Pour évaluer la pertinence de leur mesure avec " Sigma" pour un risque d'erreur , les scientifiques utilisent la fonction suivante : où erf est la fonction d'erreur.

Les découvertes scientifiques accidentelles

En astronomie
  • 1802. L'astéroïde (2) Pallas par Heinrich Olbers. Découvert fortuitement le 28 mars par Heinrich Olbers tandis que l'astronome tentait de retrouver Cérès à l'aide des prédictions orbitales de Carl Friedrich Gauss. Charles Messier avait été cependant le premier à l'observer en 1779 alors qu'il suivait la trajectoire d'une comète, mais il avait pris l'objet pour une simple étoile de magnitude 7.
  • 1967. Les pulsars, par Jocelyn Bell et Antony Hewish. Les pulsars ont été découverts de façon quelque peu fortuite par Antony Hewish et son étudiante Jocelyn Bell qui étudiaient des phénomènes de scintillation réfractive dans le domaine radio et avaient de ce fait besoin d'un instrument mesurant des variations d'un signal radio sur des courtes durées (une fraction de seconde). L'instrument a de ce fait permis de détecter la variation périodique d'objets qui se sont avérés être des pulsars.
  • 1977. Les anneaux d'Uranus (planète). La découverte ou redécouverte des anneaux d’Uranus est réalisée par hasard le 10 mars par les astronomes James L. Elliot, Edward W. Dunham et Douglas J. Mink, embarqués à bord de l'observatoire aéroporté Kuiper. Les astronomes veulent utiliser l’occultation de l’étoile SAO 158687 par Uranus pour étudier l’atmosphère de cette étoile. Or l’analyse de leurs observations met en évidence que l'étoile a été brièvement masquée à cinq reprises avant et après l’occultation par Uranus ; les trois astronomes concluent à la présence d’un système d’anneaux étroits.
  • 2016. En septembre l’astronome amateur Victor Buso capture par hasard les images de la phase initiale de la supernova SN 2016gkg alors qu’il calibre son nouveau matériel.[3],[4]

Notes et références
  1. René Taton, Causalités et accidents de la découverte scientifique, Masson, Paris, 1955. (en), Reason and Chance in Scientifìc Discovery, Science Editions, New York, 1962.
  2. CEA Recherche et Nathalie Besson (Physicienne des particules), « Interprétation statistique au LHC : combien de sigmas pour une découverte ? », sur youtube.com (consulté le )
  3. (en-US) « Amateur Astronomer Spots Supernova Right as It Begins », sur Gizmodo (consulté le )
  4. M. C. Bersten, G. Folatelli, F. García et S. D. Van Dyk, « A surge of light at the birth of a supernova », Nature, vol. 554, no 7693,‎ , p. 497–499 (ISSN 0028-0836 et 1476-4687, DOI 10.1038/nature25151, lire en ligne, consulté le )

Voir aussi

Articles connexes
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