CHAPITRE XIV

L’Hypothèse.

Instinctivement et involontairement, noire pensée forge une observation en complétant , dans ses parties ou ses conséquences, le fait observé. Le chasseur trouve une plume et son imagination lui fait voir de suite l’image complète de l’oiseau, du geai qùi l’a perdue. Un courant marin apporte des plantes exotiques, des cadavres d'animaux, des bois sculptés, et Colomb entrevoit le pays lointain encore inconnu d’où viennent ces objets. Les animaux assez développés peuvent faire quelque chose d’analogue sous une forme toute rudimentaire. Le chat, qui cherche son image derrière un miroir, a fait lui aussi, instinctivement et inconsciemment, une hypothèse sur la matérialité de cette image et cherche à la vérifier. Mais, pour lui, le processus s’arrête là, tandis que, dans un cas analogue, l'homme s’étonne et réfléchit.

En fait, la formation des hypothèses scientifiques n’est qu’un perfectionnement de la pensée instinc-

tive, et nous pouvons trouver tous les intermédiaires. Il n'y a souvent que des conjectures toutesnaturelles présentant à peine le caractère d’hypothèses, bien qu’elles n’èn diffèrent pas qualitativement. Que Colomb pressente une terre à l’ouest, ou Leverrier une planète perturbatrice dans une certaine direction, l’observation ne fait que compléter d’une façon toute simple l’expérience journalière de l’observateur. Plus les observations sont neuves et inaccoutumées, plus nos conjectures sont, elles aussi, étranges, et pourtant elles doivent être empruntées au domaine de l’expérience : le coup de tonnerre et la chute d’un météorite éveillent

l’idée d’un titan qui a jeté cette pierre. Les cornes de rhinocéros, prises pour des serres d’oiseau et trouvées dans des pays aurifères et inhospitaliers, conduisent à imaginer l’oiseau Roch qui garde l’or. Les coquilles fossiles trouvées à une grande hauteur font songer au déluge, etc.

Les idées scientifiques se rattachent immédiatement aux opinions populaires, dont elles ne se distinguent pas au début, et à partir desquelles elles se développent peu à peu. Pour des raisons physiologiques, le ciel nous apparaît comme une boule d’un rayon déterminé, qui n’est pas immense ; c’est là l’idée populaire, et c’est là la première idée scientifique. Le spectacle de la nuit nous conduit à attribuer à cette sphère une rotation et à penser que les étoiles y sont fixées. Les inégalités des mouvements, qu’une observation plus attentive nous fait voir pour les planètes, la lune et le soleil, nous

l’hypothèse

poussent à admettre l’existence de plusieurs sphères transparentes, emboîtées les unes dans les autres et animées de rotations différentes. Ainsi se développent peu à peu la théorie des épicycles, le système de Ptolémée et le système de Copernic.

En complétant provisoirement un fait, on peut étendre plus rapidement son expérience , Le marin, dont l’imagination est sollicitée par les objets jetés ' à la côte, part à la recherche du pays lointain qu’il imagine. Qu’il le trouve ou non, que la nature dii pays réponde ou non à l’idée qu’il s’en faisait, qu’au lieu de tomber, comme il le pensait, sur les côtes de l’Inde ou de la Chine, il trouve une côte nouvelle, il a, dans tous les cas, élargi son expérience. Celui qui va derrière, un mirpir pour chercher l’image, sans la trouver, apprend à connaître un objet visible d’une nouvelle sorte, l’image virtuelle, à laquelle manque la matérialité, mais qui suppose l’existence d’autres objets matériels. Quand nous complétons un fait par la pensée, nous taisons une expérience mentale qui demande à être contrôlée par l 'expérience physique .

Si nous examinons de plus près l’hypothèse scientifique, nous voyons d’abord que tout ce qui ne peut être immédiatement établi par l’observation peut être complété mentalement par une hypothèse. Nous pouvons admettre l’existence des parties d’un fait qui n’a pas été observé. Le géologue et le paléontologiste sont très souvent amenés à le faire. On peut faire des suppositions sur les conséquences d’un fait, qui n’interviennent pas

immédiatement, ou qu’on ne peut observer directement. La forme des lois, qui se rapportent à un fait, est souvent l’objet d’une hypothèse, ^puisque, seules, des observations infiniment nombreuses pourraient nous faire connaître la loi à l'abri de* toute perturbation. Mais ces hypothèses se rapportent aux conditions d’un fait qu’elles rendent compréhensible : ce sont des hypothèses explicatives, et dorénavant nous n’allons examiner qu’elles.

L’hypothèse, dans son sens primitif, est l'ensemble des conditions dans lesquelles une proposition mathématique, la thèse, est applicable, etsans lesquelles on ne peut la démontrer. Ici-, l’hypothèse est ce qui est donné, ce qui ne dépend que de conditions de possibilité mathématique et logique ; la thèse est ce qu'on en infère. Dans les scienees physiques et naturelles, nous devons inversement partir d’un fait donné pour arriver aux conditions par un raisonnement régressif, analytique, indéterminé. Nous pouvons dans, ce cas concevoir des possibilités diverses d’autant plus nombreuses que l’expérience est encore plus incomplète. Nous appelons hypothèse , une explication provisoire , qui a pour but de faire comprendre plus facilement les faits , mais qui échappe encore à la preuve par les faits . Ce provisoire peut avoir une durée des plus variables. Il peut ne demeurer qu’un instant, comme pour l’image dans le miroir, et il peut durer des siècles, comme pour l’hypothèse de l’émission de la lumière et le système de Ptolémée. Le sens

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psychologique et logique de l'hypothèse n'cn est pas modifié.

Newton est conduit à supposer que les massés exercent les unes sur les autres des actions à distance, analogues à l’action de la terre sur les corps qui tombent à sa surface, et que celte action est inversement proportionnelle au carré de la distance. Il montre par l’analyse que ces suppositions permettent de représenter réellement tous les mouvements du système solaire et les mouvements terrestres, et alors sa supposition cesse, pour lui, d’èlre une hypothèse. Elle est un résultat de V analyse des phénomènes. Pourrait-on ramener à quelque chose de plus simple l’action à distance elle-même? Cela seulement reste, pour Newton, objet de spéculation ou hypothèse. A le prendre sans restriction le mot « hypothèses non fingo » signißerait : « je ne me fais aucune idée de ce qui dépasse l’observation ». Et Newton se distingue précisément par la richesse de ses conjectures. 11 sait aussi très rapidement éliminer par l’expérimentation celles qui sont inutilisables. Ce qu’il ne peut déduire des phénomènes est, dit-il, une hypothèse. Mais ce qui découle de l’étude des phénomènes n’est pas, à son sens, une hypothèse, c’est un résultat de l’étude analytique. Il emploie des images pour rendre scs pensées plus intuitives, mais il ne leur attribue aucune valeur particulière. Si on lui demandait ce qu'il tient pour essentiel dans sa représentation de la lumière polarisée, il dirait volontiers que ce sont les différents côtés des

rayons lumineux, car ils résultent de l’analyse, tandis que les particules douées de propriétés analogues aux aimants ne sont qu’une image intuitive quelconque, qu’on pourrait remplacer par une autre. On trouve partout chez Newton la séparation tranchée de la science définitivement établie et de ce qui est simple conjecture, représentation artificielle.

Différents auteurs se sont efforcés de préciser les conditions que devrait remplir une bonne hypothèse scientifique. Stuart Mill s’est longuement étendu là-dessus. Il demande que l’hypothèse attribue à ce qu’on veut expliquer une cause déjà connue, une vraie cause ( vera causa de Newton). En fait, en commençant la recherche consciente d’après les principes de Mill, on ne pourrait faire aucune découverte essentiellement nouvelle, et il semble suffisant qu’une hypothèse soit en accord avec les faits. /

Le rôle essentiel d’une hypothèse est de nous conduire à faire de nouvelles observations et de nouvelles recherches, qui puissent confirmer notre conjecture, la contredire ou la modifier, en un mot étendre notre expérience. Priestley, dans son histoire de l’optique, émet déjà sur ce point des idées très justes : « Les vues très imparfaites et les conclusions de ces savants nous offrent un spectacle amusant et instructif. Il montre qu’il n’est nullement nécessaire d’avoir à priori des vues exactes et une hypothèse vraie pour faire de réelles découvertes. Des théories, même très imparfaites, sirffi—

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sent à suggérer des expériences, qui viennent coriiger leurs imperfections et donnent naissance à d’autres théoriesplus parfaites. Celles-ci conduisent à d’autres expériences, qui nous rapprochent encore de la vérité, et, dans cette méthode d’approximation, nous devons nous estimer heureux, si nous faisons peu à peu de réels progrès ».

Supposons que nous voulions résoudre une équation numérique :

x* -}- ax% -f- bx% -|- ex -f- d = o

et que nous attribuions à x une certaine valeur c’est-à-dire que nous fassions sur cette valeur une certaine hypothèse, le polynôme prend alors la valeur 4- w* 4 au lieu de q. Une autre substitution x% conduit à la valeür — m 2 du polynôme; alors nous pouvons chercher entre x i et ar 2 une racine de l’équation. Si nous avons trouvé une racine x ' qui donne au polynôme une petite valeur p, nous pouvons admettre que la différence entre a?' et la racine cherchée est proportionnelle à la valeur p. et nous connaîtrons par là la valeur de la racine avec l’approximation désirée.

Prenons maintenant, comme exemples, les hypothèses relatives à la chaleur. Nous avons d’abord une représentation intuitive, qui s’ajoute par association aux caractères calorifiques sensibles d’un corps. L’observation du feu, réchauffement d’un corps par un corps plus chaud et aux dépens de ce dernier a fait songer d’une façon toute simple à une matière ou à un fluide. Cette représentation

rend intuitifs les faits qui lui ont donné naissance, et elle facilite la découverte de nouveaux faits : la règle des mélanges de Richmann. les chaleurs spécifiques, les chaleurs de vaporisation et de fusion. ' •

De môme, la représentation des fluides électriques, qui, mobiles dans les corps conducteurs, immobiles dans les non conducteurs, possèdent des forces d'attraction et de répulsion, nous fait voir d’une façon intuitive les faits connus, et nous conduit à en trouver d’autres : la distribution 4e la charge des conducteurs à leur surface et selyôn leur courbure, l'influence et les lois quantitatives de Coulomb. Môme lorsqu'elles sont depuis longtemps dépassées, et lorsqu'on ne les prend plus au sérieux , ces représentations peuvent ôlre utiles à titre de description indirecte : par exemple, aujourd'hui encore la production d'une quantité d'électricité déterminée doit, selon la loi électrolytique de Faraday, ôlre considérée comme liée à une quantité proportionnelle de matière.

L'hypothèse de l’émission de la lumière, elle aussi, fait intervenir quelque chose de matériel. L’observation de rayons lumineux, de faisceaux convergents et divergents entraînant l'augmentation ou la diminution de l’intensité lumineuse, conduit tout naturellement à considérer le rayon comme formé de liquides ou de poussières. Grâce à sa grande facilité d'adaptation aux faits, l'hypothèse de la matérialité de la lumière, que nous considérons aujourd’hui comme si peu souple, n’a pas

.l’hypothèse

empêché Malus de trouver sa loi du carré du cosinus. Fresnel a déduit cette loi de la conservation de la force vive de la lumière, cl, très vraisemblablement, Malus l’a trouvée, en se laissant guider par celte iclée que, si on partage le rayon lumineux en deux composantes, la quantité de matière lumineuse doit rester inaltérée, ce à quoi la loi du carré du cosinus mène de la façon la plus simple.

Nous tâchons d'adapter l’hypothèse à un fait dans les circonstances particulières, que l’observation nous a révélées, et, natureilemcnl, sans savoir à l’avance si l’hypothèse s’accordera avec d’autres circonstances plus générales. Nous ne pouvons emprunter la matière et les éléments de ces représentations hypothétiques qu’à ce que nous connaissons déjà dans noire entourage sensible, en cherchant des cas, qui offrent avec le cas actuel une similitude ou une analogie. La similitude n’est qu’une identité partielle. De là vient qu’une hypothèse, faite dans ces conditions, peut intervenir dans certains cas pour augmenter notre expérience et ne pas convenir à d’autres. Par sa nature, l’hypothèse est destinée à être modifiée au cours du travail, à être adaptée aux nouvelles expériences et à être remplacée ou par une autre hypothèse ou par la connaissance des faits. Les savants qui ont à l’esprit ce que je viens de dire ne sont pas trop timorés, quand ils font une hypothèse. Il est tris bon d’avoir un peu d’entrain : l’hypothèse des ondes de Huyghens n’était pas satisfaisante à tous les points de vue, elle laissait encore beaucoup à dési-

rer et beaucoup à faire à ses successeurs. Mais si Iluyghens avait abandonné cette hypothèse à cause de ses difficultés, il n’aurait pas travaillé pour Young et pour Fresnel, et ces savants auraient probablement dû s’arrêter à leur premier élan.

L’hypothèse de l’émission s’était adaptée peu à peu aux nouvelles expériences. Une émission régulière ne suffisait plus à Grimaldi. Ses franges de diffraction le conduisirent à se représenter un flux ondulatoire du fluide lumineux. Pour Newton, il ne s’agit plus d’une simple émission, mais d’un grand nombre d’émissions qualitativement différentes et superposées, et Newton admet l’hypothèse de la périodicité de la lumière, quoique d’une façon insuffisante et sur des bases expérimentales en partie inexactes. Enfin l’hypothèse des ondes remplace la théorie de l’émission. Sous la forme que lui avait donnée Huyghens, elle ne tenait aucun compte de la périodicité et de la polarisation. Ilooke introduit la périodicité. Young et Fresnel enfin réunissent dans leurs hypothèses les avantages des hypothèses de Huyghens et de Hooke; et Fresnel notamment réussit à expliquer de nouvelles propriétés en tenant compte de la polarisation. C’est ainsi que Y expérience travaille continuellement à transformer et à compléter nos représentations.

Mais inversement les représentations, que nous nous sommes formées, exercent leur influence sur la marche de l’expérience. Les franges de Grimaldi nous invitent à attribuer à un rayon lumineux

l’hypothèse

isolé une constitution périodique, quoique cette périodicité ne puisse être immédiatement perçue par nous, mais qu’elle se manifèste seulement par la combinaison de plusieurs rayons dans des circonstances particulièrement favorables. Cette notion de périodicité est rendue- tout à fait intuitive par l’hypothèse des ondes et elle enrichit tout les faits de l’optique.

Dans chaque cas, nous pensons à des choses que nous ne voyons pas. Le physicien ainsi averti se comporte vis-à-vis de chaque Cas particulier autrement qu’il ne l’aurait fait sans ces représentations accessoires; il est comparable à l’homme qui a acquis dans la vie pratique une riche expérience. On comprend que Fresnel, qui a toujours à l’esprit l’expérience de Grimaldi, ait, sur la diffraction, les couleurs des lames minces, la réflexion et la polarisation, des idées différentes de celles de Newton, Huyghens et Malus, et fasse des expériences nouvelles.

En dehors des éléments qui sont indispensables à l’exposition des faits, dont une hypothèse est tirée, cette hypothèse en contient habituellement d’autres, qui ne sont pas nécessaires à cette exposition. Car l’hypothèse est formée d’après une analogie, dans laquelle les différences et les ressemblances sont incomplètement reconnues. La théorie de la lumière parle d’ondes alors que la périodicité est seule nécessaire pour comprendre les faits. Ce sont ces éléments accessoires qui sont modifiés par Tinfluence réciproque de la pensée et de l’expé-

rience. Ils sont peu à peu remplacés par des éléments nécessaires. Ainsi, de l’émission il ne reste rien que la grande vitesse de propagation d’un nombre considérable de lumières de périodicités différentes, se propageant suivant le môme rayon. Cette représentation cadre dans scs points essentiels avec l’hypothèse des ondes, qui l’a remplacée, et qui a dû abandonner certains éléments accessoires, les oscillations longitudinales , auxquelles on avait pensé d’abord par analogie avec le son.

Les représentations, formées par nous à partiF des observations, nous poussent activement à observer encore et à expérimenter. Alors, parmi les éléments de ces représentations, les uns sont confirmés, les autres sont rejetés ou modifiés, et parfois aussi remplacés par de nouveaux éléments. Certaines expériences ont une importance spéciale ; ce sont celles qui nous permettent de décider entre deux représentations ou complexes de représentations des faits. La question de savoir si c’est la réfraction qui produit les couleurs, ou si les couleurs existent avant la réfraction et ne deviennent visibles que grâce à la différence des indices, a été tranchée par Y experimentum crucis de Newton. C'est lâ le mot introduit par Bacon et accepté par Ne^vton pour les expériences qui permettent de décider entre deux façons de voir : citons comme exemple le procédé à l’aide duquel Foucault a montré que la vitesse de la lumière est plus petite dans Feau que dans Fair, expérience à la suite de laquelle la théorie de l’émission devenait insoutenable. La dé-

l’hypotkèse

cauverle des phases de Vénus par Galilée fit accepter le système de Copernic, dont ce phénomène était une conséquence nécessaire.

Une hypothèse peut êlre problématique do façons très différentes et à des degrés très variés. Pour expliquer l’aspiration dans les pompes, on avait recours à l’horreur du vide. Si, en aucune circonstance et on aucun lieu du monde, nous ne rencontrions de vide, nous pourrions conserver cette façon de voir. Une autre hypothèse ramène ces phénomènes à la pression que l’air exerce par son poids. Au temps ou on songea à cette explication, la pesanteur de l’air était déjà connue, mais cette explication demeura une hypolhèsejusqu'aux recherches de Torriceili et de Pascal, notamment jusqu’à l’expérience du Puy de Dôme. L’une de ces explications est une invention arbitraire, l’autre ne fait intervenir que des éléments réels. Toutes deux avaient pourtant, à riicure où on les a présentées, le caractère de l'hypothèse.

Un autre exemple est l’explication des mouvements des astres par la gravitation. .L’accélération de la pesanteur est introduite en astronomie avec une modification qui la généralise. v Dans la théorie de la gravitation, il ne s’agit que de décrire convenablement les phénomènes cosmiques au moyen d’accélérations. Si nous imaginons qu’un corps vienne à la. surface de la terre, son accélération devient l’accélération de la pesanteur ; si la pesanteur à la surface de la terre est un cas particulier de la gravitation, toute

hypothèse devient superflue. On pourrait aussi penser logiquement que Ton analyse les mouvements de Kepler au point de vue purement cinématique, et que Ton trouve des accélérations dirigées vers le soleil et inversement proportionnelles au carré de sa distance. Mais, selon moi, ce processus est psychologiquement inadmissible. Comment, sans une représentation physique qui serve de guide, tombera-t-on précisément sur les accélérations, et pas sur les dérivées premières ou troisièmes? Comment, parmi les innombrables modes de décomposition du mouvement, choisira-t-on précisément celui qui conduit à un résultat si simple? Je considéré déjà comme très difficile l’analyse du mouvement parabolique d’un projectile, si l’on n’est pas guidé par la notion de l’accélération de la pesanteur, qui ne pouvait être acquise que dans un cas beaucoup plus simple et qui trouve ici son application.

L’hypothèse conduit finalement à l’expression abstraite des faits. Rappelons-nous par quelle suite de suppositions et de corrections on est arrivé à la notion de vibrations lumineuses transversales, qui, au début, avait paru tout à fait hasardée. Et pourtant cette notion que les propriétés périodiques du rayon lumineux se comportent comme des segments géométriques dans un espace à deux dimensions, dans le plan perpendiculaire à la direction du rayon, est purement l’expression abstraite des faits. De même se sont peu à peu déterminées d'une façon abstraite les

l’hypothèse

propriétés de l'éther qui rappellent à la fois celles d’un fluide et celles d'un corps rigide. Les manières de voir, auxquelles nous parvenons ainsi, ne sont plus des hypothèses : elles nous sont nécessaires pour nous représenter les ifaits par la pensée, ce sont des résultats de l'étude analytique. Nous pouvons nous y tenir sûrement, même si nous ne connaissons pas d’analogies, même si nous ne rencontrons nulle part dans la nature de vibrations transversales, ni de liquides où ces vibrations pourraient se produire. Si Young et Fresnel avaient abandonné l’hypothèse des vibrations transversales à cause de ses difficultés, c'eût été pour la Science une perte aussi grande que si Newton avait abandonné la loi de la gravitation. Nous ne devons pas avoir peur des conceptions bizarres quand elles reposent sur des bases sûres. Il est toujours possible de trouver des faits nouveaux, et Mill, en restreignant l'hypothèse, exagère beaucoup la valeur de ce qui est déjà connu en regard de ce qui reste encore à trouver.

Si nous pensions d’une façon suffisamment abstraite, nous n’attribuerions à un fait que les caractères abstraits, qu’il comporte nécessairement . Une exposition purement abstraite peut trouver son application dans certaines parties de la Science où n’intervient pas l’hypothèse, qui n’est exigée que pour la science qui se fait. Mais l’emploi conscient des images est très profitable . Il y a des faits que nous percevons immédiatement par les sens ; il y en a d’autres, dont nous ne prenons con-

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naissance que par une observation compliquée cl & Table d'un système de réactions abstraites, par exemple la périodicité de la lumière et la polarisation. Nous sommes bien plus familiarisés avec des représentations sensibles intuitives qu’avec des concepts abstraits, qui pourtant ont toujours pour base des représentations intuitives. A l’aide de ces représentations, nous concevons les phénomènes lumineux plus rapidement et plus facilement que par des concepts abstraits . Ce sont, pour employer en la modifiant l’expression do Hertz, des images des faits dont les conséquences psychiques sont à leur tour des images de conséquences des faits. Dès que Ton a bien établi en quoi l’image s’accorde au point de vue abstrait avec le fait, cette image réunit l’avantage d’être intuitive et celui de garder la pureté du concepL On croit souvent qu’en mathématiques l’hypothèse n’a aucun rôle, mais nous objecterons qu’elle y joue un rôle important dans la science qui se fait. Plus que toute autre science, les mathématiques rejettent les échafaudages qui ont servi à leur développement, et c’est ce qui a donné lieu à cette croyance. Mais la connaissance parfaitement claire des théorèmes mathématiques ne s’obtient pas en une fois, elle est amenée et préparée par des remarques fortuites, des conjectures, des expériences mentales et aussi par des expériences physiques sur des objets que Ton compte et sur des images géométriques.