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Histoire(des(sciences(,(CELSA( 22/10/15(

david.aubin@upmc.fr( 1(

C O U R S C E L S A PA R D AV I D A U B I N

HISTOIRE DES SCIENCES: FONDEMENTS DU SAVOIR, INSTITUTIONNALISATION DES

SCIENCES & ENJEUX CONTEMPORAINS

CELSA - 2015-2016 david.aubin@umpc.fr

HISTOIRE DES SCIENCES

•  L’enseignant: •  David AUBIN,

professeur d’histoire des sciences à l’UPMC

•  Domaines de recherche: histoire des sciences mathématiques, 19e-20e siècle, sciences de l’observatoire, sciences et guerre…

•  david.aubin @upmc.fr

•  Le domaine d’études: •  Discipline universitaire à part entière •  ≠ épistémologie, philosophie des

sciences ou sociologie des sciences •  Objectifs:

•  comprendre les mécanismes sous-jacents à l’évolution du savoir scientifique

•  appréhender la place des sciences dans la société à diverses époques

•  donner des clés pour mieux cerner certains enjeux contemporains liés au domaine scientifique.

•  Une attention particulière aux enjeux de communication •  entre savants •  vis-à-vis de publics variés;

CELSA - 2015-2016 david.aubin@umpc.fr 2

PROGRAMME 2015–2016

1.  (jeudi 22 oct. 2015, 16h-18h) Les fondements du savoir scientifique: l’exemple de la révolution astronomique

2.  (jeudi 5 nov., 16h-18h) Naissance des sciences empiriques: observer, expérimenter, mesurer, collecter, classer

3.  (jeudi 26 nov., 16h-18h) Les sciences empiriques comme problème de communication

4.  (jeudi 13 déc., 14h-16h) Révolution scientifique et Lumières: sciences d’experts, Sciences pour le peuple, sciences pour l’Etat.

5.  (jeudi 7 jan. 2016, 14h-16h) La société du risque: quelles sciences pour l’industrie

6.  (jeudi 14 jan., 14h-16h) Crises de confiance: les sciences pour l’empire, les sciences pour la guerre

7.  (jeudi 21 jan., 14h-16h) Enjeux actuels: le numérique, la modélisation, le climat

8.  (date à venir) Évaluation: QCM.

L ’ E X E M P L E D E L A R É V O L U T I O N A S T R O N O M I Q U E

LES FONDEMENTS DU SAVOIR SCIENTIFIQUE:

SOMMAIRE DU COURS D’AUJOURD’HUI

1.  Introduction: •  Qu’est-ce qu’un fait scientifique:

l’exemple du réchauffement global.

2.  La révolution astronomique comme modèle du changement en sciences

•  Révolution astronomique: vérité et communication

3.  Systèmes du monde dans l’Antiquité: •  Régularité des phénomènes célestes •  Le système géocentrique de Platon: cosmologie •  Le système géocentrique de Ptolémée: calcul, observation

et prédictions

QU’EST-CE QU’UN FAIT SCIENTIFIQUE?

, 6 sep

LA FRANCE SE RÉCHAUFFE-T-ELLE?

P L A I D O Y E R C O N T R E L E S « S C I E N T I F I Q U E S D É V O Y É S , A M B I T I O N N A N T L ' A R G E N T E T L A G L O I R E » . U N E F A L S I F I C A T I O N . C O M M E N T J U G E R ? U N R Ô L E P O U R L A C O M M U N I C A T I O N ?

LA CONSTRUCTION DES FAITS SCIENTIFIQUES

Le ré

Quelles bases théoriques?

L’HISTOIRE DES THÉORIES SCIENTIFIQUES

•  Mesure des propriétés d’absorption infrarouge des molécules de l’atmosphère.

•  Un changement des concentrations de H2O ou CO2 pourrait causer “all the mutations of climate which the researches of geologists reveal.”

•  40% ⇑ ou ⇓ du CO2 pourrait expliquer l’avancée ou le recul des glaciers.

•  (2 × CO2 ⇒ ΔT ~ 4˚C.)

•  Les émissions humaines de CO2 pourrait empêcher un nouvel âge glaciaire.

•  Prix Nobel de chimie en 1903.

John Tyndall (1820–1893),

physicien anglais

(en.wikipedia.org)

Svante Arrhenius (1859 -1927),

chimistesuédois.

Le ré

Quelles bases théoriques ?

Le ré

La théorie est-elle valable?

La théorie est-elle corroborée par les

faits?

Le ré

La théorie est-elle valable?

La théorie est-elle corroborée par les

faits? Quelles observations ?

LES OBSERVATIONS

2 × CO2 ⇒ ΔT ~ 2˚C

L’industrialisation suffit-elle à augmenter la concentration globale CO2 ?

L’augmentation de la température globale dans la première moitié du 20e siècle est-elle d’origine humaine; est-elle due à l’aumentation du CO2 ?

Guy Stuart Callendar (1897-1964)

Des critiques:

1.  L’augmentation du CO2 n’a pas d’impact (compensé par H2O).

2.  La terre régule elle-même les concentration de CO2 (océans). Impact humain négligeable.

Le ré

Quelles observations ?

L�EVOLUTION DE LA CONCENTRATION DE CO2

O B S E RV É E À L’ O B S E RVAT O I R E D E M A U N A L U A À H AWA I ’ I .

Le ré

Les observations sont-elles valables?

Sont-elles en faveur de la théorie?

Le ré

Les observations sont-elles valables?

Sont-elles en faveur de la théorie?

La solution numérique ?

Les Modèles climatiques globaux

•  La demande en temps de calcul augmente comme le cube de la résolution horizontale

•  L’augmentation de la résolution est due aux progrès de l’informatique

Le ré

Performance des modèles actuels

Evolution de la température depuis 1990. Δ

T [˚C

Le ré

Les modèles sont-ils fiables?

Faut-il maintenant agir ?

LE GIEC

•  Groupe d�experts intergouvernemental sur l�évolution du climat. •  fondé en 1988 par les Nations Unies.

•  Deuxième rapport (1995): •  « Le réchauffement se produirait à un

taux moyen probablement plus élevé que ce qu’on a connu depuis 10 000 ans, mais l�évolution réelle à échéance de un à dix ans comprendrait une part considérable de variété naturelle »

•  Quatrième rapport (2007): •  « c�est avec un degré de très haute

confiance qu’on peut affirmer que l�effet global net des activités humaines depuis 1750 a été le réchauffement ».

« Le GIEC a pour mission d’évaluer, sans parti pris et de façon méthodique, claire et objective, les informations d’ordre scientifique, technique et socio-économique qui nous sont nécessaires pour mieux comprendre les fondements scientifiques des risques liés au changement climatique d�origine humaine, cerner plus précisément les conséquences possibles de ce changement et envisager d�éventuelles stratégies d�adaptation et d�atténuation. »

Le ré

LES MARCHANDS DE DOUTE

•  « Notre produit, c�est le doute ».

•  Stratégie des lobbies industriels (tabac, énergie, pétrole, etc.) destiné à éviter les réglementations de santé publique ou environnementale.

•  Discréditer la « science officielle » à l�aide d�un petit groupe « d�experts indépendants ».

Le ré

Comment est-on parvenu à cette conclusion ? Approche historique

Sur quelles bases repose cette conclusion ? Approche philosophique

Comment s’organise la recherche sur cette question?

Qui est pour, qui est contre ? Approche sociologique

Le ré

Comment est-on parvenu à cette conclusion ? Approche historique

Sur quelles bases repose cette conclusion ? Approche philosophique

Comment s’organise la recherche sur cette question?

Qui est pour, qui est contre ? Approche sociologique

Comment s’établit le consensus sur la question ? Aspects communicationnels.

LA RÉVOLUTION ASTRONOMIQUE

MODÈLE DU CHANGEMENT SCIENT IF IQUE

LA RÉVOLUTION ASTRONOMIQUE

•  Quoi? •  Passage d’une conception géocentrique de l’univers (la

Terre au centre du monde) à une conception héliocentrique (le Soleil au centre).

•  Quand? •  1543: Des Révolutions des orbes célestes (Copernic). •  1687: Principes mathématiques de la philosophie naturelle

(Newton).

•  Comment? •  Des discussions soutenues entre lettrés; relation dialectique

entre mathématiques et observations…

•  Pourquoi?

RÉVOLUTION SCIENTIFIQUE: VÉRITÉ ET COMMUNICATION

•  Les leçons de l’étude de la Révolution scientifique (pour étudiants en communication)? •  Les technologies de la communication (e.g. l’imprimerie)

peuvent être, entre autres choses, à la base d’une révolution dans la pensée scientifique!

•  Les révolutions scientifiques sont caractérisées par: •  un renversement dans la hiérarchie des critères de conviction: ici,

l’argument d’autorité s’efface devant l’empirisme. •  une modification de la hiérarchie des experts: la légitimité des

théologiens s’efface devant celle des savants.

•  Questions à poser: •  comment ces changements profonds dans le domaine du savoir

scientifique impactent-ils la société? •  quel rôle est joué par les pratiques de communication pour

« vendre » ces nouvelles sciences aux gouvernants et gouvernés?

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SYSTÈMES DU MONDE DE L’ANTIQUITÉ

PLATON, PTOLÉMÉE

LE MOUVEMENT APPARENT DES « ÉTOILES FIXES »

•  L E S « É T O I L E S F I X E S » PA R A I S S E N T S E D É P L A C E R D E M A N I È R E S O L I D A I R E .

•  E L L E S S E L È V E N T D U C Ô T É D E L ’ E S T E T S E C O U C H E N T D U C Ô T É D E L ’ O U E S T.

•  E L L E S T O U R N E N T E N 2 4 H E U R E S E N V I R O N A U T O U R D ’ U N A X E Q U I PA S S E PA R L E C E N T R E D E L A T E R R E .

•  C E T A X E PA S S E A U N O R D PA R U N E É T O I L E , Q U ’ O N A P P E L L E L ’ É T O I L E P O L A I R E .

http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Whirling_Southern_Star_Trails_over_ALMA.jpg

david.aubin@umpc.fr

http://www.urbansamurai.com/wp-content/uploads/2013/12/sunset1.jpg http://wallpapers5.com/image/Midnight-Sun-Nordkapp-Margeroi-Island-Norway http://apod.nasa.gov/apod/ap120922.html

LE MOUVEMENT APPARENT DU SOLEIL

•  L E S O L E I L S U I T L E

M O U V E M E N T D E S É T O I L E S : I L S E L È V E V E R S L ’ E S T E T S E C O U C H E V E R S L ’ O U E S T.

•  L E S O L E I L FA I T U N T O U R

A U T O U R D E L ’ A X E N O R D -S U D E N 2 4 H E U R E S E N V I R O N .

•  M A I S I L S E P O S S È D E A U S S I

U N M O U V E M E N T A N N U E L ( C Y C L E D E 3 6 5 J O U R S E N V I R O N ) : L ’ A N A L E M M E .

CELSA - 2015-2016 28

LES DEUX CYCLES DU SOLEIL

L E J O U R E T L ’ A N N É E . CELSA - 2015-2016 david.aubin@umpc.fr 29

LES « PLANÈTES » CLASSIQUES

•  D U G R E C P L A N Ê T O S , « A S T R E E R R A N T » .

•  M O U V E M E N T R É T R O G R A D E D E M A R S E T U R A N U S , PA R R A P P O R T A U X É T O I L E S F I X E S .

http://apod.nasa.gov/apod/ap031216.html

LES SEPT « PLANÈTES » LES JOURS DE LA SEMAINE

Compost et calendrier des bergers, 1493. Angers, BM, SA 3390. http://www.enluminures.culture.fr/

LE ZODIAQUE

Capricorne

Verseau

Poisson

Bélier

Taureau

Gémeaux

Cancer Lion Vierge

Balance Scorpion

Sagittaire

L A B A N D E D E S C O N S T E L L AT I O N S D ’ É T O I L E D E VA N T L E S Q U E L L E S S E D É P L A C E N T L E S P L A N È T E S .

PLATON (ENV. 428–348 AV. J.-C.)

« Platon pose alors ce problème aux mathématiciens: Quels sont les mouvement circulaires uniformes et parfaitement réguliers qu’il convient de prendre pour hypothèses, afin de sauver les apparences que les astres errants présentent? » Simplicius, Commentaire à la Physique d’Aristote.

Le Timée: •  Origine de l’univers, de l’homme et de

la société. •  Explication scientifique:

•  la notion de « paradigme » = un modèle. •  logique, mathématiques, observations.

CELSA - 2015-2016 34 david.aubin@umpc.fr

P L AT O N , L A R É P U B L I Q U E ; G R AV U R E D E J A N S A E N R E D A M ( 1 6 0 4 ) , D ’ A P R È S U N E P E I N T U R E D E C O R N E L I S C O R N E L I S Z VA N H A A R L E M

ALLÉGORIE DE LA CAVERNE

LE TIMÉE DE PLATON

•  Pourquoi le Cercle? « Quant à sa figure [du Monde], [le Dieu] lui a donné celle qui lui convient le mieux et qui a l’affinité avec lui. Or, au Vivant qui doit envelopper en lui-même tous les vivants, la figure qui convient est celle qui comprend en elle-même toutes les figures possibles. C’est pourquoi le Dieu a tourné le Monde en forme sphérique et circulaire, les distances étant partout égales, depuis le centre jusqu’aux extrémités. C’est là de toutes les figures la plus parfaite et la plus complètement semblable à elle-même. En effet, me Dieu pensait que le semblable est mille fois plus beau que le dissemblable (…). »

•  Un argument rationnel, logique, déductif !

L’UNIVERS DE PLATON

• Deux principes: •  Le cercle •  Les mouvements

réguliers.

• Des explications: •  Longueur du jour •  Hauteur du Soleil •  Mouvement des

planètes.

LE « MIRACLE. » •  Le modèle peut fournir une

explication à faits qui n’ont pas servi à sa formulation.

•  « La déraisonnable efficacité des mathématiques » (Wigner 1950).

LE PROBLÈME DU MOUVEMENT RÉTROGRADE

http://apod.nasa.gov/apod/ap031216.html

• Comment concilier cette observation avec les principes de Platon? •  Mouvement uniforme

sur la sphère.

•  Les outils mathématiques: contrainte et opportunité.

LES SYSTÈME D’EUDOXE

• Adopté par Aristote, Traité du ciel, puis par Thomas d’Aquin au Moyen-Âge.

• 3 ou 4 sphères homocentriques •  Mouvement diurne •  Mouvement sur le zodiaque •  Mouvements rétrogrades et

latitudinal.

La solution retenue pour expliquer les mouvements rétrogrades par les astronomes qui privilégie les modèles quantitatifs. •  Hipparque de Rhodes

(2e siècle av. J.-C.) •  Claude Ptolémée

Alexandrin (2e siècle ap. J.-C.)

L’ÉPICYCLE

EQUIVALENCE DES HYPOTHÈSES

•  Inégalités dans l’année solaire •  (hiver plus court que

l’été)

• Hipparque remarque l’équivalence entre deux hypothèses pour le mouvement du soleil: •  Épicycle •  Équant et excentique.

LA MACHINE D’ANTICYTHÈRE

•  Datée de – 150 à – 100 env. •  Découverte en 1900,

aujourd’hui au Musée archéologique d’Athènes.

•  Une machine sophistiquée pour calculer le mouvement des planètes de manière analogique. •  Plus de 30 roues dentées en

bronze. •  Un modèle des cycles solaires

et lunaires selon Hipparque?

•  http://www.antikythera-mechanism.gr/

L’UNIVERS DE PTOLÉMÉE

• Claude Ptolémée (90-180 environ)

•  La Grande Synthèse (ou l’Almageste). •  « Il faut autant qu’on le

peut adapter les hypothèses les plus simples aux mouvements célestes, mais si elles ne suffisent pas, il faut en choisir d’autres qui les expliquent mieux. »

L’ASTRONOMIE EN PAYS D’ISLAM

• Développement des observations, des modèles et des tables (zij).

ijk.nl/a

htZij.jp

A LA COUR D’ALFONSE DE CASTILLE (13E SIÈCLE)

Libro de Saber

http://www.wdl.org/en/item/7326/

Tables allfonsines

FOI ET RAISON AU MOYEN ÂGE

Oresme, Livre du Ciel et du Monde (1377).

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Documents

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