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Pourquoi la science peut expliquer, mais ne peut pas prédire
jeudi 23 janvier 2025, par
Pourquoi la science peut expliquer, mais ne peut pas prédire
« On est obligé à présent de regarder l’imposant spectacle de l’évolution de la vie comme un ensemble d’événements extraordinairement improbables, impossibles à prédire et tout à fait non reproductibles. »
De Stephen Jay Gould / La Vie est belle
« Si nous connaissions exactement les lois de la nature et la situation de l’univers à l’instant initial, nous pourrions prédire la situation de ce même univers à un instant ultérieur. Mais, lors même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrons connaître la situation initiale qu’approximativement (...). Il peut arriver que des petites différences dans les conditions initiales en engendrent de très grandes dans les phénomènes finaux ; une petite erreur sur les premières produirait une erreur énorme sur les derniers. La prédiction devient impossible et nous avons le phénomène fortuit. »
« Vous me demandez de vous prédire les phénomènes qui vont se produire. Si, par malheur, je connaissais les lois de ces phénomènes, je ne pourrais y arriver que par des calculs inextricables et je devrais renoncer à vous répondre ; mais, comme j’ai la chance de les ignorer, je vais vous répondre tout de suite. Et, ce qu’il y a de plus extraordinaire, c’est que ma réponse sera juste. C’est grâce au hasard, c’est-à-dire grâce à notre ignorance, que nous pouvons conclure. »
De Henri Poincaré / Science et Méthode
« Prédire n’est pas expliquer. »
De René Thom
« La prédiction est un art très compliqué, spécialement quand elle concerne le futur. »
De Niels Bohr
Toute l’histoire de la matière est pleine de chocs imprédictibles. Le sol, apparemment immobile, devient brutalement instable, et bouge par à-coups, par tremblements de terre. Un océan apparemment calme est soudain soulevé par un tsunami causé par un redressement d’une plaque continentale bloquée par sa voisine, provoquant en quelques secondes, un choc équivalent à l’énergie de 500 mégatonnes de TNT, soit l’équivalent de 30.000 bombes d’Hiroshima, et soulevant 30 kilomètres cube d’eau. Dans les profondeurs de ces océans, l’écorce est loin d’être calme. On trouve sous les eaux les trois quarts des volcans de la planète et les éruptions les plus violentes ont lieu sous des tonnes d’eau. Certaines dorsales, ces chaînes de montagne enfouies dans les océans, subissant plusieurs dizaines de milliers de tremblements de terre par an. En arrivant brutalement en surface, le magma provoque des effets cataclysmiques. Dans les profondeurs se développent de grandes bulles de gaz, qui parviennent brutalement en surface. Une île volcanique peut apparaître ou disparaître brutalement au milieu d’un océan. Une pente de neige éclatante de soleil s’emballe et se transforme, suite à une action infime, en un mouvement de dévastation déchaîné, détruisant tout sur son passage. D’un seul coup, un matériau passe d’un état non magnétique à un état magnétique, d’un état solide au liquide, d’un état normal à un état supraconducteur. Un flocon de neige change de type de structure. Un noyau atomique se décompose, brusquement et de manière imprédictible, en noyaux plus légers et émet du rayonnement radioactif. Un atome (ou une particule) émet un photon, de manière aussi brutale qu’inattendue. Une cellule vivante se divise tout à coup (méiose), de façon imprédictible. Une synapse neuronale se décharge violemment. Avec l’instabilité de ses couches de neige, une avalanche se déclenche de façon violente et inattendue. Le climat nous réserve des chocs du même type : cyclones et tempêtes. Périodes de glaciation et de réchauffement s’enchaînent, brutalement, sans nous permettre de les prédire. Elles sont aussi inattendues que radicales dans leur temps d’action et dans l’ampleur de leur transformation. A notre échelle aussi, la météo nous réserve ses surprises, aussi brutales que violentes, déchaînant ici une tempête inattendue ou précipitant brutalement là des tonnes d’eau ou de glace sur l’observateur étonné. Une vague de froid se propage au cœur de l’été. Au beau milieu de la chaleur du désert, un orage inonde l’oued et noie ses occupants. Dans un liquide où un sel est dissous, le sel cristallise. L’instant est à chaque fois inattendu. L’événement est brutal. Nul ne peut le prédire exactement, ni le moment de son déclenchement, ni son ampleur. L’intervalle entre deux chocs change sans cesse et on ne peut mettre en évidence qu’une probabilité moyenne. Présenter le phénomène comme le produit d’une action régulière, d’une évolution progressive, ne peut donner l’idée du processus qui, lui, est discontinu. Le changement est qualitatif. Il n’y a même pas passage du continu au discontinu, contrairement à ce que les mesures quantitatives laissent parfois croire, mais des sauts de petite ampleur suivis d’un saut de plus grande ampleur. Ces « effets de pointe » se rencontrent dans tous les domaines : de la lutte sociale aux cours de la bourse, des bifurcations du vivant aux modifications des états de la matière. Une quantité de petites discontinuités en tous sens deviennent brutalement cohérentes, entrent en résonance, et produisent une discontinuité à grande échelle. La résonance, qui fonde un très grand nombre de phénomènes d’interaction, est reliée aux corrélations, inattendues, des rythmes des phénomènes d’avantage qu’à leurs attributs physiques. C’est ainsi que sont reliés le photon lumineux et la matière (atome ou particule), la matière et le vide, le corps et le cerveau, les réseaux neuronaux et les événements mentaux. Les systèmes et les lois concernés par la résonance ont une particularité soulignée par le grand physicien Poincaré : la possibilité de sauter, brutalement et de manière inattendue, d’une structure à une autre, complètement nouvelle.
Les cas où la science est prédictive sont plutôt des cas très particuliers comme la trajectoire du boulet. Dans la majorité des expériences ou des études du fonctionnement naturel, la possibilité de prédire n’existe pas. On ne peut pas dire quand un noyau atomique va se déstabiliser et se décomposer. On ne peut pas dire quand un volcan va entrer en éruption, ni où et quand l’averse, la neige (ou la foudre) va tomber, ni où la molécule, l’atome ou la particule vont aller. On ne peut pas prédire l’évolution exacte de la forme du nuage. On ne peut pas prédire comment et quand l’usure du métal (ou encore le glissement sous un mur) peut entraîner une rupture.
A part la gravitation (de deux corps car, dès trois corps, il y a du chaos déterministe), les lois physiques (physique probabiliste, nucléaire ou du chaos déterministe, physique quantique ou physique classique), chimiques, biologiques, évolutives, développementales sont fondées sur une agitation sous-jacente, qu’il s’agiise de celle du mouvement brownien, celle des particules, celles des particules et antiparticules virtuelles, celle de la turbulence, celle du chaos déterministe, celle des cellules vivantes et des macromolécules, etc.
Le désir de faire croire qu’on va prédire mène certains scientifiques à développer des outils de modélisation informatiques qui les trompent du point de vue scientifique que la réalité des phénomènes. C’est le cas en climatologie comme en infectiologie ou en vulcanologie et dans d’autres domaines.
La rage de prédire ne provient pas de la science mais de la magie.
Comprendre n’est pas prédire. Sans prédire exactement ce que va faire un virus on peut en comprendre les particularités et fonctionnements de manière suffisante pour s’en protéger et s’en soigner.
L’impossibilité de prédire n’est pas une insuffisance humaine ou technique, c’est la marque fondamentale du type de fonctionnement que l’on étudie, un déterminisme fondé sur une agitation sous-jacente. Les lois qui en résultent permettent d’étudier, de déterminer l’évolution du système, mais pas de prédire celle-ci.
La prédictibilité n’est pas le déterminisme. Le déterminisme suppose en effet l’obéissance à des lois mais pas nécessairement la capacité de prédire. Et inversement, on peut parfaitement prédire ce que l’on ne comprend pas. Nous ne connaissons pas la nature de la gravitation même si on en connaît la loi mathématique qui nous permet de dire où atterrira un boulet de canon Mais des phénomènes non reproductibles sont-ils du domaine de la science ? Bien des commentateurs affirment que non. Selon eux, la validité des théories est établie uniquement si l’expérience présente des résultats que la théorie avait prédits. Il est vrai que c qui caractérise la démarche de la science, c’est la confrontation permanente entre théorie et expérience mais ce n’est pas une relation à sens unique.
Quand on dit que la science se fonde sur l’expérience, il faut comprendre non seulement ce qui se produit en laboratoire mais aussi et surtout ce que produit la nature. Or la nature n’a parfois produit qu’une seule fois un phénomène, même si on en trouve des multiples reproductions (comme la vie sur terre et ses diverses manifestations). Et on n’a pas nécessairement les moyens de le reproduire ce qui n’empêche pas de raisonner dessus. Même une expérience reproductible ne l’est pas nécessairement à l’identique. Quant aux lois mathématiques, quand elles existent, ne sont pas forcément prédictives. Dans le cas d’une loi « sensible aux conditions initiales », c’est-à-dire être considérablement modifiée par un petit changement initial, tout changement infiniment petit des conditions de départ peut entraîner des divergences qualitatives par la suite. Dans ce cas, on ne peut prédire les suites d’un passé que si on le connaît au plus petit détail près, ce qui est irréalisable. Dans certains cas, une loi peut parfaitement permettre plusieurs « possibles ». C’est le cas pour une bifurcation. Il peut falloir alors une autre loi, à un autre niveau par exemple, pour que la nature tranche. L’ensemble des deux lois ressemble alors à s’y méprendre à du hasard.
Une cause très petite, qui nous échappe, détermine un effet considérable que nous ne pouvons pas ne pas voir, et alors nous disons que cet effet est dû au hasard. Si nous connaissions exactement les lois de la nature et la situation de l’Univers à l’instant initial, nous pourrions prédire exactement la situation de ce même Univers à un instant ultérieur. Mais, lors même que les lois naturelles n’auraient plus de secret pour nous, nous ne pourrions connaître la situation initiale qu’approximativement. Si cela nous permet de prévoir la situation ultérieure avec la même approximation, c’est tout ce qu’il nous faut, nous disons que le phénomène a été prévu, qu’il est régi par des lois ; mais il n’en est pas toujours ainsi, il peut arriver que des petites différences dans les conditions initiales en engendrent de très grandes dans les phénomènes finaux ; une petite erreur sur les premières produirait une erreur énorme sur les derniers. La prédiction devient impossible et nous avons le phénomène fortuit.
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5267
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article2463
La turbulence, une cause d’imprédictibilité
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article687
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5071
Le mouvement brownien, une cause d’imprédictibilité
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article838
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4123
Le chaos déterministe, une cause d’imprédictibilité
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6277
L’agitation du vide quantique, une cause d’imprédictibilité
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article38
L’instabilité des noyaux atomiques, une cause d’imprédictibilité
Et pourtant le déterminisme régit les lois de la Physique
http://www.danielmartin.eu/determinisme.pdf
Une conférence de David Ruelle
La gravitation de trois corps, cela suffit à créer l’imprédictibilité….
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6072
La seule prévisibilité possible concernant les processus quantiques est probabiliste.
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6427
Ne pas prédire, est-ce ne pas décrire
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article3835
Expliquer n’est pas prédire
Impossible de prédire le climat futur
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article5503
Impossible de prédire l’évolution éruptive d’un magma volcanique
Impossible de prédire l’évolution des espèces
Impossible de prédire les inondations
Impossible de prévoir les orages
https://www.20minutes.fr/planete/2284811-20180606-meteo-pourquoi-si-complique-prevoir-orages
Impossible de prévoir les tremblements de terre
https://ayiti.unice.fr/osmose/fr/can-we-predict-an-earthquake/
Impossible de prévoir les tornades
https://www.journaldequebec.com/5-minutes/2013/05/21/un-phenomene-impossible-a-prevoir
Impossible de prédire les séismes
https://www.pourlascience.fr/sd/geosciences/predire-ou-ne-pas-predire-les-seismes-2019.php
https://theconversation.com/seismes-pourquoi-on-ne-peut-pas-les-prevoir-58754
La sélection naturelle ne permet de prédire ni le futur des espèces ni leur passé
https://www.matierevolution.org/spip.php?article6582
La physique ne permet pas de prédire où sera une particule, un atome ni une molécule ni où elle était dans le passé…
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4271
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article838
L’imprévisibilité du monde futur dans les sciences de la nature et dans les sciences sociales
https://www.cairn.info/Comprendre-le-monde-pour-le-changer--9782724609707-page-147.htm
La physique de la matière ne permet pas de prédire le futur (ni le passé) de l’Univers
Ne pas prédire, ce n’est pas contraire au déterminisme
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1641
Chaos déterministe et Philosophie de l’imprédictibilité
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article6550
La sélection darwinienne explique mais ne prédit pas
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4002
Puisque le monde est imprédictible, à quoi sert de l’étudier scientifiquement ?
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article4247
Qu’est-ce que l’imprédictibilité ?
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1628
Déterminisme et prédictibilité sont des notions très différentes
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1397
La contingence n’est pas en contradiction avec le déterminisme
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article829
Quantique et déterminisme ne sont pas opposés
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article1331
Le chaos n’est pas contradictoire avec le déterminisme
https://www.matierevolution.fr/spip.php?article28
Vouloir à tout prix prédire peut être un miège pour la science
https://www.matierevolution.org/spip.php?article3532
La physique de la matière : déterminisme ou indéterminisme ?
https://www.matierevolution.org/spip.php?article5533
Ordre et désordre de la matière, deux réalités complètement et dialectiquement imbriquées
https://www.matierevolution.org/spip.php?article2615
La connaissance des conditions initiales et des forces physiques en présence ne suffit pas à prédire la suite des événements.