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La science

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(L’échelle de l’univers mappé aux branches de la science et la hiérarchie de la science.)

La science est une entreprise systématique qui construit et organise la connaissance sous la forme d’explications et de prédictions vérifiables concernant l’univers.

La science contemporaine est typiquement subdivisée en les sciences naturelles qui étudient la nature au sens le plus large, en les sciences sociales qui étudient les gens et les sociétés, et en les sciences formelles comme les mathématiques qui étudient les concepts abstraits. Certains ne considèrent pas les sciences formelles comme de la vraie science, car les théories de ces disciplines ne peuvent être testées avec des observations physiques, bien que d’autres contestent ce point de vue. De toute façon, les mathématiques sont un outil crucial pour la science moderne et de nos jours tous les étudiants en sciences doivent suivre au moins quelques cours de mathématiques de base au cours de leurs études. Les disciplines qui utilisent la science comme l’ingénierie et la médecine peuvent aussi être considérées comme des sciences appliquées. La science est liée à la recherche et est normalement organisée par une université, un collège ou un institut de recherche.

De l’Antiquité classique au XIXe siècle, la science en tant que type de connaissance était plus étroitement liée à la philosophie qu’aujourd’hui et, en fait, en Occident, le terme «philosophie naturelle» englobait des domaines d’étude qui sont aujourd’hui associés à la science. la physique, l’astronomie, la médecine, entre autres. Aux XVIIe et XVIIIe siècles, les scientifiques ont de plus en plus cherché à formuler des connaissances en termes de lois de la nature. Comme un processus lent au cours des siècles, le mot «science» est devenu de plus en plus associé à ce qu’on appelle aujourd’hui la méthode scientifique, une manière structurée d’étudier le monde naturel.

La méthode scientifique

La méthode scientifique cherche à expliquer objectivement les événements de la nature de manière reproductible. Une expérience ou une hypothèse de pensée explicative est proposée comme explication en utilisant des principes tels que la parcimonie (aussi connue sous le nom de «rasoir d’Occam») et est généralement censée chercher la consistance – en accord avec d’autres faits liés aux phénomènes. Cette nouvelle explication est utilisée pour faire des prédictions falsifiables testables par expérience ou observation. Les prévisions doivent être affichées avant la confirmation d’une expérience ou d’une observation, afin de prouver qu’aucune altération n’a eu lieu. La réfutation d’une prédiction est une preuve de progrès. Ceci est fait en partie par l’observation des phénomènes naturels, mais aussi par l’expérimentation qui tente de simuler des événements naturels dans des conditions contrôlées appropriées à la discipline (dans les sciences de l’observation comme l’astronomie ou la géologie, une observation prédite pourrait remplacer l’expérience). L’expérimentation est particulièrement importante en science pour aider à établir des relations causales (pour éviter l’erreur de corrélation).

Lorsqu’une hypothèse s’avère insatisfaisante, elle est modifiée ou rejetée. Si l’hypothèse a survécu au test, elle peut devenir adoptée dans le cadre d’une théorie scientifique, un modèle ou un cadre logiquement cohérent et auto-cohérent pour décrire le comportement de certains phénomènes naturels. Une théorie décrit généralement le comportement d’ensembles de phénomènes beaucoup plus larges qu’une hypothèse; en général, un grand nombre d’hypothèses peuvent être liées logiquement par une seule théorie. Ainsi, une théorie est une hypothèse expliquant diverses autres hypothèses. Dans cette veine, les théories sont formulées selon la plupart des mêmes principes scientifiques que les hypothèses. En plus de tester des hypothèses, les scientifiques peuvent aussi générer un modèle, une tentative de décrire ou de dépeindre le phénomène en termes de représentation logique, physique ou mathématique et de générer de nouvelles hypothèses pouvant être testées, basées sur des phénomènes observables.

Tout en effectuant des expériences pour tester des hypothèses, les scientifiques peuvent avoir une préférence pour un résultat plutôt qu’un autre, et il est donc important de s’assurer que la science dans son ensemble peut éliminer ce biais. Cela peut être réalisé grâce à un plan expérimental soigné, à la transparence et à un processus d’examen par les pairs approfondi des résultats expérimentaux, ainsi qu’à des conclusions. Après que les résultats d’une expérience ont été annoncés ou publiés, il est normal que les chercheurs indépendants revérifient la façon dont la recherche a été effectuée et effectuent des expériences similaires pour déterminer la fiabilité des résultats. Pris dans sa totalité, la méthode scientifique permet une résolution de problèmes très créative tout en minimisant les effets de biais subjectifs de la part de ses utilisateurs (en particulier le biais de confirmation).

Mathématiques et les sciences formelles
Calculus
Sursa https://en.wikipedia.org/wiki/File:Integral_as_region_under_curve.svg

(Calculus, les mathématiques du changement continu, sous-tend beaucoup de sciences. )

Les mathématiques appartient essentielles aux sciences. Une fonction importante des mathématiques dans la science est le rôle qu’elle joue dans l’expression des modèles scientifiques. L’observation et la collecte de mesures, ainsi que l’hypothèse et la prédiction, nécessitent souvent un usage intensif des mathématiques. Par exemple, l’arithmétique, l’algèbre, la géométrie, la trigonométrie et le calcul sont tous essentiels à la physique. Pratiquement toutes les branches des mathématiques ont des applications dans la science, y compris des domaines «purs» tels que la théorie des nombres et la topologie.

Les méthodes statistiques, qui sont des techniques mathématiques pour résumer et analyser des données, permettent aux scientifiques d’évaluer le niveau de fiabilité et la plage de variation des résultats expérimentaux. L’analyse statistique joue un rôle fondamental dans de nombreux domaines des sciences naturelles et des sciences sociales.

La science computationnelle applique la puissance de calcul pour simuler des situations du monde réel, permettant une meilleure compréhension des problèmes scientifiques que les mathématiques formelles seules peuvent réaliser. Selon la Société pour les mathématiques industrielles et appliquées, le calcul est maintenant aussi important que la théorie et l’expérience dans l’avancement des connaissances scientifiques.

D’autres sciences formelles comprennent la théorie de l’information, la théorie des systèmes, la théorie de la décision et la linguistique théorique. Ces sciences impliquent l’étude de systèmes abstraits bien définis et dépendent fortement des mathématiques. Ils n’impliquent pas de procédures empiriques, leurs résultats sont dérivés logiquement de leurs définitions et sont de nature analytique.

Les sciences naturelles et sociales qui reposent sur des résultats empiriques mais qui dépendent beaucoup du développement mathématique comprennent la finance mathématique, la physique mathématique, la chimie mathématique, la biologie mathématique et l’économie mathématique.

Si les mathématiques elles-mêmes sont correctement classées comme la science a été un sujet de débat. Certains penseurs considèrent les mathématiciens comme des scientifiques, considérant les expériences physiques comme des preuves inessentielles ou mathématiques comme équivalentes à des expériences. D’autres ne considèrent pas les mathématiques comme une science car elles n’exigent pas un test expérimental de ses théories et hypothèses. Les théorèmes et formules mathématiques sont obtenus par des dérivations logiques qui supposent des systèmes axiomatiques, plutôt que par la combinaison de l’observation empirique et du raisonnement logique qui a fini par être connue comme la méthode scientifique. En général, les mathématiques sont classées comme des sciences formelles, tandis que les sciences naturelles et sociales sont classées comme des sciences empiriques.

La pratique scientifique

Tycho Brahe instrument sextant mounting(L’astronomie devint beaucoup plus précise après que Tycho Brahe eut inventé ses instruments scientifiques pour mesurer les angles entre deux corps célestes, avant l’invention du télescope: les observations de Brahe furent à la base des lois de Kepler.)

Bien que les encyclopédies telles que l’Histoire naturelle de Pline (77 av. J.-C.) aient été des faits avérés, elles se sont avérées peu fiables. Un point de vue sceptique, exigeant une méthode de preuve, était la position pratique prise pour traiter des connaissances peu fiables. Il y a 1000 ans, des érudits tels que Alhazen (Doutes concernant Ptolémée), Roger Bacon, Witelo, John Pecham, Francis Bacon (1605) et C. S. Peirce (1839-1914) ont fourni à la communauté une réponse à ces incertitudes. En particulier, un raisonnement fallacieux peut être exposé, comme « affirmer le conséquent ».

«Si un homme commence par des certitudes, il finira par des doutes, mais s’il se contentera de commencer par des doutes, il finira par des certitudes.»
– Francis Bacon, «L’avancement de l’apprentissage», livre 1, v, 8

Les méthodes d’enquête sur un problème sont connues depuis des milliers d’années et s’étendent au-delà de la théorie jusqu’à la pratique. L’utilisation de mesures, par exemple, est une approche pratique pour régler les différends dans la communauté.

John Ziman souligne que la reconnaissance intersubjective des formes est fondamentale pour la création de toutes les connaissances scientifiques. Ziman montre comment les scientifiques peuvent identifier les modèles les uns aux autres à travers les siècles; il qualifie cette capacité de «consensibilité perceptuelle». Il fait alors la consensibilité, menant au consensus, la pierre de touche de la connaissance fiable.

La recherche fondamentale et appliquée

Bien que certaines recherches scientifiques soient des recherches appliquées sur des problèmes spécifiques, une grande partie de notre compréhension provient de l’entreprise de recherche fondamentale axée sur la curiosité. Cela conduit à des options de progrès technologique qui n’étaient pas planifiées ou parfois même imaginables. Ce point a été soulevé par Michael Faraday lorsqu’il aurait répondu à la question «à quoi sert la recherche fondamentale?» il a répondu: «Monsieur, à quoi sert un nouveau-né?». Par exemple, la recherche sur les effets de la lumière rouge sur les bâtonnets de l’œil humain ne semble pas avoir de but pratique; finalement, la découverte que notre vision nocturne n’est pas troublée par le feu rouge conduirait les équipes de recherche et de sauvetage (entre autres) à adopter le feu rouge dans les cabines de pilotage des avions à réaction et des hélicoptères. En un mot, la recherche fondamentale est la recherche de connaissances et la recherche appliquée est la recherche de solutions à des problèmes pratiques en utilisant ces connaissances. Enfin, même la recherche fondamentale peut prendre des tournures inattendues, et il y a un certain sens dans lequel la méthode scientifique est construite pour exploiter la chance.

La recherche en pratique

En raison de la complexité croissante de l’information et de la spécialisation des scientifiques, la plupart des recherches de pointe sont aujourd’hui effectuées par des groupes de scientifiques bien financés plutôt que par des individus. D. K. Simonton note qu’en raison de l’ampleur des outils très précis et de grande envergure déjà utilisés par les chercheurs aujourd’hui et de la quantité de recherche générée jusqu’à présent, la création de nouvelles disciplines ou révolutions dans une discipline ne peut plus être possible car il est peu probable que les mérites de sa propre discipline a été négligée. L’hybridation des disciplines et la connaissance fine sont, selon lui, l’avenir de la science.

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