⭐⭐⭐⭐⭐Livre sur les découvertes en sciences par Robert S. Root-Bernstein

Le danger sera présent lorsque les scientifiques accepteront d’être organisés, lorsqu’ils commenceront à respecter les déclarations sur la science des Académies, des Universités, des Associations, et finalement des Gouvernements. Puisse ce jour ne jamais venir!

—Clifford Truesdell, physicien et historien des sciences (1984)

Nous ne pouvons pas nous attendre qu’un comité donne son accord pour détrôner la tradition. Seul un individu peut faire cela, un individu qui n’a pas de comptes à rendre à la foule. Maintenant que l’homme réellement indépendant à la fois intellectuellement et financièrement a disparu, et tandis que l’indépendance de l’universitaire se fait de plus en plus rare, où allons-nous trouver les conditions d’aliénation limitée et d’irresponsabilité nécessaires pour la plus haute créativité ?

—Garrett Hardin, Biologiste et historien des sciences (1959)

Introduction

A une époque où la science ressemble de plus en plus à un clergé ou à une bureaucratie, il est salutaire de se replonger dans l’histoire des sciences pour en connaître les véritables ressorts.

Le livre Discovering de Robert Scott Root-Bernstein, écrit en 1991, fait le constat d’une baisse tendancielle de productivité de la communauté scientifique et en examine les causes. L’ouvrage offre par ailleurs un éclairage fascinant sur le processus de découverte scientifique.

Points clés à retenir

Prologue

Le processus de découverte scientifique est obscur. D’une part, les chercheurs passent peu de temps à analyser scientifiquement comment ils font des découvertes. Ainsi, chaque génération de scientifiques doit redécouvrir par essai-erreur comment faire de la science. D’autre part, certains enseignements pourraient être communiqués, mais ils ne le sont pas, car ils se révèleraient embarrassants pour le chercheur ou l’un de ses confrères. Les scientifiques, comme les politiciens, sont passés maîtres dans les faux-semblants et la langue de bois. Pour démêler les choses, il n’y a qu’une solution, se référer aux sources originales.

Enfin, si l’exposé scientifique se veut on ne peut plus objectif, cela n’est pas le cas du processus de recherche qui est subjectif et aussi divers que la communauté scientifique.

Le but du présent livre est d’illustrer par de nombreux exemples comment des individus divers ont pratiqué concrètement la recherche scientifique.

Une science de la science

Il n’y a pas vraiment de guide pour découvrir l’inconnu. Mais ce qui est certain, c’est que la science ne suit pas une recette qu’il suffirait de reproduire. En fait, il semblerait même qu’une certaine dose d’erreurs et de faux pas soit nécessaire. Les doctorants qui obtiennent leur diplôme ne sont pas des scientifiques dans leur immense majorité, mais de bons techniciens. Ils sont capables de reproduire des expériences et d’améliorer la précision des résultats, mais pas de faire de la nouvelle science, qui est toujours au début la science hérétique.

L’idée n’est pas juste d’apporter sa pierre à l’édifice, mais d’organiser et de construire l’édifice. En tant que scientifique, je veux comprendre et non seulement savoir. Je veux pouvoir orienter mon action ou même créer quelque chose de nouveau à partir de ce que j’ai compris.

N’existerait-il pas un mode opératoire pour les découvertes, des schémas qui se répètent ? Y a-t-il des conditions qui les favorisent au niveau des institutions, de l’éducation, de la psychologie ou de l’économie ? Comment, en somme, augmenter la probabilité de faire une découverte ?

Si l’on étudie attentivement suffisamment d’exemples de découvertes scientifiques, certaines situations ont tendance à se reproduire : le découvreur dispose d’une vaste palette de connaissances qu’il met à contribution, il a un penchant pour les jeux, les plaisanteries et la stratégie.

Jour 1 : Le problème des problèmes

Partons du point de départ pour comprendre comment le processus de découverte aboutit. Au commencement, il y a un problème. Par exemple, Landsteiner voulait démontrer que les protéines du sang étaient spécifiques à chaque individu (nous savons aujourd’hui que c’est l’ADN qui est unique). En injectant du sang d’un individu dans un animal, ce dernier développait des anticorps spécifiques qui réagissaient à une seconde injection du même individu. Cependant, une injection à partir d’un autre individu ne donnait rien. En réalité, Landsteiner venait de découvrir les groupes sanguins A,B,O. Cela est typique de la recherche scientifique ; on part d’un problème et on arrive à une solution inattendue à un autre problème.

On raconte que Fermi n’a accepté un poste à l’université de Chicago que si c’était pour enseigner à des premières années. En effet, les questions de jeunes étudiants mal dégrossis sont un terrain d’exploration très fertile comme l’a aussi suggéré Feynman. De tels étudiants comprennent les principes généraux dans les cours d’introduction et vont pointer sur les contradictions ou incohérences dans l’édifice scientifique là où les spécialistes se préoccupent surtout des détails.

Il y a aussi la question de l’origine du génie scientifique. Certains postulent qu’il y a un gène pour ça. Par exemple, nous connaissons des familles de scientifiques comme les Curies, les Becquerels, les Bohr, etc. qui ont donné plusieurs générations de Prix Nobel. Cependant, comment faire la part entre la génétique et un milieu propice ?

D’autre part, une étude a montré qu’au moins la moitié des grands physiciens de la fin du 19ème siècle ont travaillé dans les laboratoires de William Thomson et Justus Liebig. Cela ne peut s’expliquer par la génétique. En fait, on observe des générations de Prix Nobel, non pas tant dans les familles que dans des lignées formées par d’anciens Prix Nobel. J.J Thomson a lui seul a enseigné à 9 futurs Prix Nobel.

Tout cela suggère que la pratique de la science est un art, et comme tout art, il faut trouver le maître dont vous serez l’apprenti. Mais peut-être est-il possible d’identifier les bonnes heuristiques d’enseignement et les partager avec le plus grand nombre ?

Faisons aussi une autre observation. Entre 1660 et 1975, le nombre de scientifiques et leurs publications ont été multipliés par près de 1 million. Pour autant, nous n’avons pas un million de Newton ou de Galilée aujourd’hui. En fait, selon Bernard Cohen, le nombre de découvertes scientifiques majeures au 20ème siècle est du même ordre que celles faites au 17ème siècle.

Une partie du problème vient de la bureaucratie. En pratique, seule une partie infime du temps est consacrée à essayer de nouvelles choses au laboratoire. Le reste est gaspillé dans l’administration et d’autres activités improductives.

L’argent n’aide pas vraiment à faire de nouvelles découvertes. Au mieux, il favorise les effets de mode comme la recherche liée au SIDA ou au programme Star Wars. Trop souvent, il sert à accumuler encore plus de données confirmant des théories existantes avec des méthodes existantes, ce qui ne contribue pas à faire des découvertes révolutionnaires. Nous devrions plutôt nous intéresser aux espaces inexplorés entre les branches de l’arbre de la connaissance.

Lorsque l’on compare les nations, les États-Unis ont un palmarès moins reluisant que la Suisse, le Danemark ou les Pays-Bas. Le Japon et l’URSS sont d’ailleurs en bas du tableau malgré leur grand nombre de scientifiques.

Un autre problème est de déterminer les travaux d’importance parmi le flux continu de publications qui inondent la planète. Autrement dit, comment identifie-t-on les sujets féconds ?

Les autres questions fondamentales sont celles-ci : est-ce que le processus de découverte peut être analysé ? Si oui, existe-t-il des stratégies ou tactiques pour augmenter la probabilité de découverte ? Qui est le plus à même de faire le meilleur usage de cette information ? Comment doit-on les former ? Que doivent-ils savoir ? Quelles conditions favoriseront leurs recherches et quelles conditions y feront obstacle ?

Est-ce que rassembler toutes les données disponibles pourrait être utile dans cette entreprise ? Oui et non. Comme l’a écrit Paul Valéry : « Accumulez tous les détails que vous pourrez sur la vie de Racine, vous n’en tirerez pas l’art de faire ses vers ». D’autre part, il n’est pas nécessaire d’avoir une connaissance exhaustive de la littérature pour faire des découvertes. Osborne Reynolds, le professeur de J.J. Thomson, préférait réfléchir sur une idée avant de consulter les travaux de référence. Les données sont utiles, mais elles peuvent être interprétées de différentes manières selon la façon de les regarder. Il faut donc un point de départ, un parti pris initial qui éclaire les données sous un certain angle, quitte à le remettre en cause par la suite. C’est ce qu’on appelle aussi une hypothèse. Sa principale fonction est d’éviter le délire spéculatif aussi appelé pelletage de nuage.

Szent-Györgyi suggère deux approches pour une recherche fructueuse. La première est de créer une théorie complètement nouvelle et de tout faire pour démontrer qu’elle est fausse. La seconde consiste à reproduire des recherches passées à la main, étape par étape, mais en essayant d’identifier des faits que les pionniers auraient ignorés, car ils se concentraient sur d’autres choses ! C’est cette seconde méthode qui a permis à Szent-Györgyi de découvrir que la contraction musculaire dépendait non seulement de la myosine, mais aussi de l’actine.

Toutes les données sont bonnes a priori, mais il faut les évaluer. Ainsi, il faut indiquer le contexte de validité des données. C’est ce qu’avait fait Galilée en indiquant que deux solides, l’un de plomb, l’autre une plume, tombent à la même vitesse dans le vide.

De plus, les données posent un autre problème. Il peut être tentant de faire du minage de données pour trouver une solution ad hoc au problème initial, sans faire l’effort d’aller plus loin et de comprendre ce qui se passe en réalité dans la nature. Ne pas confondre « travailler dur » et « penser intensément ».

En particulier, il faut reconnaître que différentes classes de problèmes devraient être attaquées par différentes méthodes. Les observations et les expériences, par exemple, servent à résoudre un problème de données. Parfois, un phénomène physique peut se produire tellement rapidement que les expériences ne montreront rien… Il faudra alors de nouvelles méthodes de mesure. C’est ce qui s’est produit avec l’invention de l’énergie et de l’entropie.

Il existe aussi un ordre dans la résolution des problèmes. Tout part d’une question générale qu’on subdivise en sous-problèmes. Au début, il faut d’abord éclaircir les concepts, ensuite développer la théorie, rechercher des données, ce qui demande de nouveaux instruments ou de nouvelles méthodologies, etc.

De nombreuses découvertes ont été faites avec un peu d’aide du hasard. Cependant, les découvreurs, contrairement à d’autres, ont réalisé toute la signification de leur observation. Le plus difficile est d’être capable de voir les choses sous un angle nouveau et de s’opposer la force de l’habitude.

Jour 2 : plan ou chance ?

L’hypothèse scientifique n’est pas déduite ou inférée logiquement. De ce point de vue, elle est irrationnelle. Il convient de distinguer deux contextes : le contexte de découverte et le contexte de justification. Dans le premier cas de figure, un chercheur tombe plus ou moins par hasard sur une idée improbable. Dans le second cas de figure, le chercheur cherche à déterminer si une hypothèse précédemment explicitée est vraie ou fausse.

Si réellement la pratique de la science est irrationnelle, alors quel bénéfice peut-on tirer de l’apprentissage de la science auprès d’un maître ? En fait, il y a en a de deux types. Baeyer disait ne pas être plus chanceux qu’un autre, mais faire davantage d’expériences. D’autre part, si l’on ne peut pas prédire quand une découverte va avoir lieu, on peut certainement planifier le travail qui va conduire à des découvertes.

En ce sens, la rationalité de la pratique de la science n’est pas dans le test d’hypothèses, mais dans l’organisation de la recherche. Aussi, il y aurait sans doute des leçons à tirer des sciences sociales comme l’histoire, qui ne se limitent pas à simplement collecter des faits.

Examinons le cas de Louis Pasteur en 1857. Est-ce que ses découvertes sont le produit de la chance ou de la rationalité ? Pasteur n’était pas médecin, mais physicien et chimiste. Une de ses deux thèses de doctorat portait sur des exceptions apparentes pour le principe d’action de masse du chimiste Berthollet.

Le cas Pasteur est particulièrement intéressant, car les historiens des sciences sont partagés sur la part de chance dans ses découvertes. À 24 ans, Pasteur était un jeune étudiant de l’École Normale. Il travaillait dans le laboratoire du Pr. Balard, où il n’y avait aucun instrument. La philosophie du Pr. Balard était de n’utiliser que des instruments conçus et construits par soi-même. Pasteur avait ainsi construit de ses mains un goniomètre pour mesurer les angles des cristaux et un polarimètre pour mesurer l’angle de polarisation de la lumière.

La première découverte importante de Pasteur, en 1848, concernait la différence entre l’acide tartrique et l’acide racémique. L’acide tartrique est un acide qu’on trouve abondamment lors de la fermentation du raisin. L’acide racémique est retrouvé comme produit à la fin de procédés industriels impliquant l’acide tartrique.

Pasteur a identifié un paradoxe apparent entre deux données :

1. En 1844, un mémorandum de Mitscherlich affirme que les cristaux des deux acides sont identiques sauf pour ce qui concerne leur effet sur la polarisation de la lumière (l’acide tartrique polarise la lumière, mais pas l’acide racémique).
2. Un collègue du laboratoire, August Laurent, affirme que les différences de propriétés physiques des cristaux ne peuvent provenir que de différences de structure cristalline.

Pasteur, à partir du second point, fait l’hypothèse que l’acide racémique n’est pas symétrique et c’est ce qui cause la polarisation de la lumière tandis que l’acide tartrique est symétrique et ne polarise pas la lumière.

À partir de là, Pasteur entreprend de répéter les expériences de Mitscherlich pas à pas, en recherchant intentionnellement d’éventuelles asymétries dans l’acide tartrique. Et ils les trouvent ! Ces différences étaient minimes, mais elles étaient bien présentes pour qui voulait les trouver. D’autre part, il trouve également des asymétries dans l’acide racémique, ce qui infirmait aussi son hypothèse formulée à partir des idées d’August Laurent.

Qu’est-ce que cela illustre ?

Mitscherlich avait une idée préconçue qu’il a baptisé l’isomorphisme, qui consistait à croire que les cristaux avec la même composition atomique devaient avoir la même structure. Cela est vrai dans la plupart des cas, mais pas ce n’est pas toujours vrai. Autrement dit, Mitscherlich voyait à travers son microscope avec son esprit et non ses yeux.

Dans le même ordre d’idée, certains scientifiques se sont offert les services d’artistes pour rendre compte de leurs observations, soit pour corriger leurs erreurs d’observation, soit pour éliminer ce qui n’était pas pertinent à leurs yeux.

Il est par exemple remarquable que Pasteur ait lui-même été un artiste, comme en témoigne ce portrait de sa mère, réalisé à 13 ans. Les compétences artistiques semblent accroître la capacité perceptive des scientifiques. La formation artistique n’est pas nécessaire en soi, mais il est important de disposer d’une grande capacité d’observation.

Il restait un mystère à éclaircir par Pasteur : pourquoi l’acide racémique, pourtant asymétrique, ne polarisait pas la lumière ? Pasteur observa qu’en fait, il y avait deux types de cristal, chacun le miroir de l’autre, un peu comme la main gauche est le miroir de la main droite. Les cristaux « gauches » polarisaient la lumière dans un sens et les cristaux droits dans l’autre sens. Comme ces deux types de cristaux étaient en quantités égales, l’effet sur la polarisation était nul !

Le scientifique est au technicien, ce que l’artiste est à l’artisan. Une des choses que l’artiste et le scientifique ont en commun est le niveau d’engagement, et ce qui implique nécessairement une grande dose de subjectivité et de parti pris. Il y a d’ailleurs plusieurs scientifiques qui prétendent qu’on ne peut pas comprendre quoi que ce soit tant qu’on n’a pas imaginé être à la place de l’objet de l’étude : qu’est-ce qu’un atome de carbone veut faire ? Quelle est la vie d’un piston dans un moteur diesel ?

Il faut littéralement se projeter au niveau de l’atome ou du chromosome et essayer de dégager d’une façon ou d’une autre les mécanismes fondamentaux. Einstein, par exemple, se représentait les choses avec des images ou des impressions cinétiques : qu’est ce que ça voudrait dire de tomber en ascenseur à la vitesse de la lumière ou bien que verrait-on si on chevauchait un rayon lumineux et regardait un rayon lumineux voisin ?

C’est dans un deuxième temps seulement que le découvreur doit trouver laborieusement les mots et les équations pour expliquer sa vision, sa perception ou son impression.

Revenons à la seconde expérience de Pasteur en 1857. Les historiens des sciences attribuent la seconde découverte au moins partiellement à la chance. En effet, un bocal d’acide racémique s’était mis à fermenter. Pasteur, au lieu de jeter la solution, a observé l’effet sur la polarisation de la lumière et a noté que la solution polarisait la lumière, ce qui indiquait que les quantités « gauche » et « droite » d’acide racémique n’étaient plus égales.

La réalité est un peu plus complexe. Pasteur était intrigué par le fait que les composés organiques fussent asymétriques, mais toujours du même type. Il fit beaucoup d’expérience pour essayer de créer des plantes basées qui produiraient l’autre forme d’asymétrie. Initialement, il pensa que cela était lié à l’application d’une force asymétrique : la lumière, le magnétisme, ou l’électricité. Ces expériences furent toutes des échecs.

Il eut aussi l’idée de faire grandir des betteraves à sucre dans un substrat d’acide racémique, tantôt « gauche », tantôt « droit ». Il s’attendait à voir les deux groupes de betteraves produire respectivement des composés organiques « gauches » et « droits ». En fait, à l’issue de l’expérience, un groupe de betterave continuait de produire du sucre « droit », tandis que l’autre était carencé. Les betteraves malades ne pouvaient assimiler le substrat avec l’acide racémique « gauche ».

Le même phénomène s’était produit avec Galilée qui cherchait les lunes de Vénus sans succès et a noté, sans y prêter attention, les différentes phases de Venus. C’est seulement lorsque son ami Castelli lui fit remarquer que cela pouvait avoir un lien avec l’hypothèse héliocentrique que Galilée perçut toute la portée de sa découverte.

En août 1857, Pasteur lut à propos d’une expérience du Pr. De Saussure qui révélait que des sels étaient absorbés de manière différente par la végétation et conjecturait que cela pourrait être lié à un « phénomène vital ». En décembre 1857, Pasteur affirmait dans une note à l’Académie avoir découvert une méthode de fermentation de l’acide racémique qui permettait d’éliminer la version « droite ». En mars 1858, il rapportait les résultats de son expérience utilisant cette fois des levures en lieu et place des betteraves.

En conclusion, la découverte « fortuite » de Pasteur n’était pas le résultat de la chance, mais plutôt un produit dérivé d’un programme de recherche sur une force asymétrique (qui n’existait pas). Ces faits sont méconnus, car ils étaient embarrassants pour Pasteur, notamment vis-à-vis de ses bienfaiteurs. Seule une étude de sa correspondance privée et de ses carnets de laboratoire a permis de mettre au jour le véritable but de ses recherches.

Peu importe que les idées préconçues de Pasteur aient été fantaisistes. Ses expériences étaient construites de façon à faire avancer la science, quel que soit le résultat. Dans l’expérience de 1848, au minimum il aurait pu prouver que l’un ou l’autre de Mitscherlich ou de Laurent avait tort. Finalement, les deux s’étaient trompés. De même l’expérience de 1857 prouverait de toute façon quelque chose d’utile : que les betteraves ou les levures absorbaient en quantités égales ou non les deux types d’acide racémique.

Pasteur est également exemplaire dans sa capacité à réviser ses hypothèses à la lumière des résultats de ses expériences.

La pratique de la science ressemble à celle de la musique de multiples manières. Par exemple, la relation entre le scientifique et son instrument est fusionnelle. Il doit le connaître à fond pour le pousser aux limites et atteindre les siennes aussi. D’autre part, comme pour la musique, une grande majorité de scientifiques décroche, certains en font de temps à autre et seule une infime minorité s’y colle 4 à 6 heures par jour, tous les jours des années durant. Qu’est-ce qui fait que l’un continue de s’exercer tandis que l’autre abandonne ? Pourquoi certains apprennent à obtenir le meilleur d’un instrument, mais d’autres pas du tout ?

Jour 3 : logique de la recherche, surprise de la découverte

La sérendipité, ou le fait de trouver quelque chose qu’on ne cherchait pas, est un concept clé en science. La question est de déterminer quelle est la part de chance et de préparation dans ce phénomène. James Austin distingue quatre types de chance : le pur hasard, le principe de Kettering (l’action crée de bonnes surprises), le principe de Pasteur (la chance rencontre un esprit préparé), et le principe de Disraeli (le fait de se distinguer comme individu). Dans les trois derniers types de chance, l’individu a un contrôle partiel sur sa chance.

Considérez par exemple la découverte de l’anaphylaxie (réaction allergique) par Richet. Se basant peut-être sur le modèle de la vaccination, il fut étonné de découvrir qu’après une deuxième dose d’un prélèvement d’anémone sur un animal, celui-ci mourrait très souvent.

De même, la découverte de la vaccination par Pasteur n’est pas dû au hasard comme la légende le prétend, mais à une intention. Les notes de Pasteur montrent clairement qu’il cherchait à « atténuer » le virus du choléra au travers de toutes sortes d’expériences. En particulier, l’ajout d’une solution acide semblait effectivement affaiblir les cultures du virus du choléra.

Fleming, le découvreur de la pénicilline, est un cas encore plus intéressant. Fleming comme Feynman adoraient les jeux et avaient à peu près tout essayé. Dans ses expériences, il s’était même amusé à faire des dessins à partir des cultures de bactéries comme l’Union Jack ou une ballerine ! Évidemment, pour arriver à un tel résultat, il fallait avoir une connaissance très poussée des propriétés des bactéries, de leur croissance, etc. Pourquoi est-ce important ? Dans sa découverte prétendument accidentelle du lysozyme, une enzyme antibactérienne qui se trouve entre autres dans le mucus nasal, Fleming aurait fait tomber une goutte de mucus nasal dans une culture bactérienne. Quelque temps plus tard, Fleming aurait remarqué l’absence de développement des bactéries au point d’impact. Même si l’accident était involontaire, seul un esprit habitué à prédire l’évolution normale des cultures pouvait identifier l’anomalie et son origine.

Fleming était au fait des travaux de Félix d’Hérelle qui avait découvert les virus en 1915 en étudiant la diarrhée des criquets. Félix d’Hérelle avait mis en évidence qu’un virus « mangeur de bactéries » détruisait la flore intestinale et causait la diarrhée. Il est très possible que Fleming, raisonnant par analogie voulût trouver un virus qui détruisait les bactéries dans le nez, et par la suite le faisait couler. Même si l’idée n’était pas correcte, elle se révéla fructueuse.

Voici un autre exemple.

Ralph Lewis a étudié la dissémination de l’ergot de seigle par les insectes. Il était incapable de reproduire le phénomène en laboratoire, car les spores étaient desséchées et ne s’attachaient pas aux insectes. C’est alors qu’il réalisa qu’en conditions réelles, les spores étaient enduites d’une substance collante à base de sucre appelée « honeydew ». Cela lui fit penser à « Honey will do », c’est-à-dire « le miel fera l’affaire » ce qui lui permit de mener à bien l’expérience. Il réussit à placer le jeu de mots dans sa dissertation, mais pas à la publication, ce qui illustre une fois de plus que des éléments importants dans le processus de découverte demeurent cachés.

Au moment de la découverte, que se passe-t-il au juste ? On pourrait comparer cet instant à celui où l’on perçoit une image tridimensionnelle à partir de deux images stéréoscopiques. La somme devient subitement plus que le tout. Évidemment, dans notre esprit, il s’agit de rapprocher non pas deux images, mais plusieurs ensembles de faits qui de plus ne sont pas nécessairement alignés les uns avec les autres.

Fleming est évidemment surtout connu pour sa découverte de la pénicilline en 1928. La légende raconte qu’une culture de staphylocoques exposée à l’air a été contaminée puis détruite par de la pénicilline. La réalité semble différente. En effet, différentes tentatives ont été faites pour reproduire ce mode opératoire. Ces expériences semblent avoir établi que la pénicilline ne peut pas se développer à partir d’une culture bactérienne établie. En fait, pour voir un effet sur les populations de bactéries, le champignon doit s’être développé plusieurs jours avant d’être mis en contact avec les bactéries. Même si l’on admet le rôle de la chance dans cette découverte, il est remarquable que cela ait éveillé l’intérêt de Fleming.

À la même époque, de nombreux travaux mentionnaient l’antagonisme entre champignons et cultures bactériennes, possiblement lié à l’acidification de la solution par les champignons. Un autre observateur que Fleming aurait mis l’interaction entre pénicilline et staphylocoques sur le compte d’un tel antagonisme.

On ne peut bien sûr que conjecturer, mais il est possible que Fleming, depuis sa découverte du lysozyme, recherchât de nouvelles sources de l’enzyme. En tous les cas, Fleming suivait un objectif précis dans ses recherches, celui de trouver un agent antiseptique qui n’endommage pas les tissus. Le problème était bien défini, comme l’était celui d’Edison : « je veux un filament qui brille lorsque l’électricité passe au travers, qui dure des mois, etc. ». Et comme Edison, l’approche consiste à essayer toutes les combinaisons possibles et imaginables. Évidemment, le problème d’une telle approche est qu’elle consomme beaucoup de ressources humaines et matérielles. De plus, elle s’applique à des problèmes de pharmacologie ou de technologie, mais est sans intérêt pour comprendre ce qui se passe fondamentalement.

Les recherches impliquant la sérendipité sont plus intéressantes. D’abord, il faut avoir l’œil ouvert pour observer quelque chose d’inhabituel. Ensuite, il faut orienter ses recherches pour investiguer le phénomène. Puis, il faut persister à isoler et identifier la source du phénomène. Enfin, il convient d’interpréter le phénomène.

D’après Robert Merton, une grande partie des découvertes sont des découvertes simultanées, par plusieurs personnes dans un laps de temps relativement court. Cette observation milite pour la thèse que la découverte est un processus où la chance a une faible influence. Des personnes formées de la même manière et avec le même bagage de connaissances auront probablement les mêmes idées.

Jour 4 : créer l’unité à partir de la diversité

Toutes les découvertes impliquent une part d’innovation, une part de redéfinition et une part de théorie. Il existe différents modèles du processus de découverte, chacun avec leur faiblesse. Un modèle possible considère quatre données : le contexte culturel, la science codifiée, la pratique de la science et le scientifique en tant qu’individu avec la somme de ses caractéristiques innées et acquises.

La science est aussi un phénomène social. De nombreux scientifiques ou mathématiciens se sont abstenus de publier (ou leur professeur les en a empêchés) pour ne pas heurter le consensus de l’époque : Gauss sur les géométries non euclidiennes ou Kramer sur le spin de l’électron. Le scientifique doit à la fois être suffisamment isolé du courant dominant pour voir le monde d’une autre manière, mais il ne doit pas être coupé des autres scientifiques sous peine de ne pas pouvoir influencer leurs façons de faire.

Einstein remplit ses critères. Marginal au sein de la communauté des physiciens, il avait un certain talent pour utiliser à son avantage les tribunes disponibles. L’antithèse est fournie par Gibbs, probablement le plus grand scientifique américain du 19ème siècle, qui a publié ses travaux mathématiques complexes voire illisibles, dans une revue pratiquement inconnue en Europe. Nombre de ses résultats ont été redécouverts indépendamment bien plus tard par van’t Hoff et Planck.

Ainsi, il ne suffit pas de faire une découverte, il faut aussi réussir à attirer l’attention de la communauté scientifique. C’est encore plus difficile si vous proposez une solution à un problème que personne ne pensait avoir à traiter, comme l’ont fait Darwin ou Einstein.

De toute évidence, les hommes qui ont marqué la science ont du génie. Même si leur talent n’est pas donné à tout le monde, certaines choses peuvent s’apprendre. Van’t Hoff, par exemple, avait lu les biographies de 200 scientifiques avant ses 25 ans et apparemment, il en a tiré des leçons profitables. On trouve également chez van’t Hoff une caractéristique très souvent partagée chez les découvreurs : il a très tôt expérimenté le processus créatif, en l’occurrence à travers la poésie. Mais cela aurait aussi bien pu être la peinture, la musique, le bricolage, etc.

Van’t Hoff est le premier à percevoir la relation de cinq problèmes de chimie comme les facettes d’un même problème plus général : l’existence d’atomes tridimensionnels, l’intégration des modèles de composition chimique très divers, l’explication de la valence (nombres de liens formés par un atome avec d’autres atomes), l’explication de l’existence des isomères (molécules de différentes formes à partir des mêmes atomes), et l’explication des effets optiques.

L’idée de van’t Hoff de visualiser l’atome de carbone comme étant au centre d’un tétraèdre va permettre de résoudre ces cinq problèmes en même temps. D’autres avant lui, y compris Pasteur, avaient songé à cet arrangement spatial. Mais ce qui distingue van’t Hoff est son parcours atypique et son bagage scientifique éclectique. Par exemple, à la différence de ses contemporains, il croit en l’existence de vrais atomes selon la théorie obsolète de Berthollet.

Un des papiers les plus importants de van’t Hoff n’a jamais été publiquement publié, car il fut rejeté sous prétexte qu’il n’y avait aucune mathématique et aucune nouvelle donnée. Van’t Hoff dut faire circuler de façon privée et à ses frais les éléments de sa théorie.

À la même époque, le chimiste français Le Bel avait aussi formulé l’hypothèse d’une structure

tétraédrique pour les liaisons de l’atome de carbone. Mais d’une part, il avait moins de conviction que van’t Hoff et d’autre part, Le Bel était prisonnier d’une école de pensée alors que van’t Hoff était un franc-tireur.

Il y a également une autre distinction à faire entre des scientifiques comme van’t Hoff et Mendeleïev d’une part et des scientifiques comme Le Bel ou Meyer. Van’t Hoff et Mendeleïev croyaient dur comme fer dans leur théorie. Les données qui ne concordaient pas avec leur modèle ont été considérées comme des artefacts par ces derniers. Par exemple, Mendeleïev a laissé des emplacements vides dans son tableau périodique des éléments, persuadé qu’ils seraient complétés par des découvertes futures. En d’autres termes, le penchant pour la généralisation et des principes fondamentaux est récompensé. Mentionnons aussi le cas de Bernd Matthias qui a découvert les supraconducteurs et qui a déclaré : « les douze premières expériences qui visaient à démontrer le phénomène ont échoué, mais la suivante a fonctionné. »

Dans les années 1930, Karl Popper a mis en évidence qu’en science, il était impossible de prouver une hypothèse, mais seulement de la réfuter. En quelque sorte, les théories du moment sont des hypothèses en sursis. Il donne l’exemple des cygnes noirs. Même si l’observation indique que tous les cygnes sont blancs, cela ne prouve rien. Il suffit d’un seul cygne noir pour falsifier cette théorie.

Le problème avec l’approche de Popper est qu’elle néglige la base axiomatique de la science. En effet, à partir d’un postulat indémontrable directement comme l’existence des atomes, la chimie a pu se développer bien au-delà d’une chimie qui n’aurait pas accepté cet axiome.

Si l’on reprend les exemples de Pasteur et Fleming, ces derniers ont certes falsifié leurs théories respectives de la force asymétrique ou de la production de lysozyme à partir de champignons. Mais, leurs réels progrès sont venus de leur exploration active de la nature et non de la preuve que leurs hypothèses initiales étaient fausses.

De plus, pour toutes les théories acceptées, il existe des données qui les contredisent. Il ne faut donc pas falsifier des théories naïvement, mais au contraire savoir quand ignorer ou pas les contradictions. Par exemple, en 1958, lorsque Feynman et Gell-Mann avancent leur théorie de la désintégration bêta, celle-ci est en contradiction avec les données disponibles. Cependant, on réalisa que ces données étaient fausses et les nouvelles mesures étaient en accord avec la théorie.

Popper ignore aussi le fait que les scientifiques peuvent imposer des limites (conditions d’application) à leurs théories au lieu de simplement les rejeter.

En fait, lorsqu’ils doivent évaluer une nouvelle théorie ou de nouveaux résultats, les scientifiques sont plus nuancés et emploient au moins quatre ou cinq critères :

• Logique : Critère d’Occam, cohérence interne, testabilité, et conditions d’application ;
• Empirique : testabilité, accord avec les données, reproductibilité, interprétation de toutes les données en (1) faits, (2) artefacts, (3) anomalies ;
• Communauté : résolution de problèmes connus, création de nouveaux problèmes et de nouveaux outils, nouveaux concepts et définitions, bref est-ce que la nouvelle science change la façon de faire de la science ;
• Historique : doit faire ce que l’ancienne science faisait, mais en mieux ;
• Esthétique

Van’t Hoff, Ostwald, Arrhenius, et d’autres scientifiques ont obtenu de nombreux succès tout au long de leur carrière de la vingtaine jusqu’à la soixantaine. Une de leur stratégie a consisté à travailler sur des problèmes abandonnés de longue date soit parce que jugés sans intérêt ou impossibles à résoudre. Par exemple, alors que la chimie organique se développait tous azimuts et offraient des perspectives intéressantes, ils se pencher sur les vieux problèmes des réactions équilibrés de la chimie inorganique.

Il semblerait aussi que ce qui distingue les Prix Nobel de leurs collègues soit une capacité à mieux jouer avec les cartes à leur disposition. En particulier, lorsque leurs moyens étaient limités, ils ont compensé le manque d’équipement par leur ingéniosité et une approche minimaliste.

Pour reprendre une idée évolutionniste, ces scientifiques s’adaptent à tous les environnements alors que les autres ne peuvent survivre que dans leur niche : leur laboratoire, leur équipement, leurs assistants.

Le fait que van’t Hoff, par exemple, ait commencé sa carrière dans une université de 3èm^e ordre lui a permis de s’imposer comme professeur de mathématiques, de physique, de chimie pharmaceutique, et de chimie organique ! Par la suite, sa compréhension des phénomènes physico-chimiques lui donna un avantage certain sur les spécialistes.

Mais le fait d’être un généraliste n’est pas non plus toujours une panacée. En effet, chez certains, les idées d’origines diverses ne se rencontrent jamais. Helmholtz et Poincaré ont ceci de commun que ne pouvant garder en mémoire un fait précis, ils étaient toujours à la recherche du principe unificateur. Poincaré était aussi connu pour tout faire et refaire par lui-même pour réellement comprendre ce qu’il faisait.

On ne sera pas étonné d’apprendre qu’Enrico Fermi, Albert Michelson et Robert Millikan étaient pratiquement des autodidactes. Les grands scientifiques ont su développer une façon qui leur était propre de comprendre la nature.

Souvent de tels scientifiques se fixent très jeunes des objectifs ambitieux et déterminent au fur et à mesure les compétences et les connaissances à acquérir. Mais il y a un prérequis à l’exploration : l’indépendance. À tout juste 26 ans, van’t Hoff obtint une chaire d’enseignement à l’université d’Amsterdam. De plus, il réalisa qu’il pouvait obtenir des fonds en effectuant des analyses pour une laiterie locale. Arrhenius, quant à lui, obtint une bourse de cinq ans pour une formation itinérante qui l’amènera à côtoyer Boltzmann, Ostwald et van’t Hoff. Pour ce qui concerne Planck, Einstein et Ostwald, ils ne furent pas aussi chanceux, mais malgré des moyens limités, ils n’avaient pas de comptes à rendre tant qu’ils faisaient le peu qu’on leur demandait.

Il ne faut pas sous-estimer la difficulté pour obtenir de tels postes à l’époque. Mais contrairement à l’ère moderne (avec ses publications, comités, gestion des étudiants, recherche de fonds), une fois titularisé, vous pouviez faire ce qui vous intéressait.

Jour 5 : intuition et erreur

De nombreux scientifiques reconnaissent avoir fait des découvertes suite à un éclair de génie, parfois au milieu d’un rêve. La proportion est encore plus grande chez les scientifiques célèbres.

Lipscomb, par exemple, travaillait tard le soir pour conditionner son cerveau avant son sommeil. Pauling a une stratégie similaire : avant d’aller se coucher, il repassait mentalement ses expériences non réussies de la journée.

Il semblerait que lorsque l’esprit conscient est au repos, à cause d’une maladie, pendant le sommeil, lors de vacances, lors d’une marche ou en relaxant, la solution émerge du subconscient. Cela suppose bien entendu un travail conscient au préalable, parfois durant de longs mois ou de longues années. Dans le cas de Darwin, Wallace et Kékulé, l’illumination se produit après une pause au milieu de travaux visant à synthétiser leurs connaissances.

L’illumination semble se caractériser par une réminiscence subite d’une chose oubliée ou par une nouvelle piste d’exploration jamais essayée. Le moment où elle se produit pourrait se comparer au déclic « gestalt » qui nous fait voir alternativement la vieille femme et la jeune fille dans un portrait.

Une meilleure comparaison serait le jeu des neuf points qu’il faut relier avec 4 lignes droites. Dans ce jeu, les points sont disposés pour former un carré (3×3). Les solutions auxquelles on peut penser sont autant d’hypothèses ou de théories concurrentes. Seuls des critères supplémentaires non logiques, mais esthétiques, permettent d’éliminer les solutions asymétriques, où l’on repasse deux fois sur le même trait, avec des traits qui s’entrecroisent. D’autre part, les premiers essais que l’on peut faire aboutissent à un circuit à 5 lignes, dont on ne peut sortir tant qu’on ne réalise pas qu’on s’est rajouté une fausse contrainte, celle de rester dans le carré.

En fait, le problème précédent a une solution à 3 lignes, 1 ligne et 0 ligne si l’on est assez créatif pour les concevoir.

Jour 6 : perspectives complémentaires

La science et les arts

De nombreuses études ont noté que les scientifiques de grand calibre étaient ceux qui dans leurs jeunes années ont démontré un intérêt pour une palette variée d’activités : arts, musique, littérature, etc. De l’extérieur, ces individus peuvent donner l’impression de dissiper leurs énergies au lieu de les canaliser alors qu’en réalité, ils les renforcent.

Une étude réalisée par van’t Hoff sur le rôle de l’imagination dans les sciences a établi que près d’un quart des grands scientifiques ont une autre activité créative en plus de la science : musique, poésie, peinture, etc. Il semblerait que les arts enseignent des méthodes d’observation et de conceptualisation qui sont tout aussi utiles dans les sciences.

Outre les arts, la maîtrise de techniques artisanales et techniques comme l’ébénisterie, l’usinage, le soufflage du verre, le travail des métaux, l’électronique est un avantage pour construire, ajuster, et améliorer leurs instruments.

Dans le domaine de la chimie et de l’ingénierie, une étude de D. W. Taylor montre qu’une des rares variables corrélées avec le succès était la connaissance d’outils du travail du bois, du métal, du verre ou l’électronique.

Une bonne partie des scientifiques illustres ont été décrits comme immatures, voire puérils. Feynman, Einstein, Faraday, Murray Gell-Mann, Jim Watson, Galton et bien d’autres semblaient avoir en commun cette caractéristique de voir le monde à travers des yeux d’enfants.

Comme il existe plusieurs styles de pensées : mots, équations, images, mouvement, les scientifiques qui sont capables d’intégrer tous les styles ont plus de chance d’être écoutés et compris par les autres scientifiques.

Archéologie de la science

En 1858, Pasteur lui-même a proposé l’étude de l’histoire des sciences pour former l’esprit en s’inspirant des inventeurs. Pour Ostwald, le scientifique se doit d’étudier l’histoire des sciences comme un militaire doit étudier les campagnes du passé.

Les mathématiciens Évariste Galois et Jules Drach préféraient aller aux sources historiques malgré les défis que cela pouvait représenter. En effet, ils considéraient que les manuels de cours cachaient les traits caractéristiques des auteurs originaux.

L’étude de l’histoire des sciences permet par ailleurs de développer une vue d’ensemble de la science plutôt qu’une vision étroite limitée à une discipline ou à une spécialisation.

Notre système éducatif a pour objet de faire résoudre des problèmes préformattés d’une façon autorisée. Il serait plus profitable d’enseigner aux étudiants comment se poser des problèmes à eux-mêmes.

L’éducation classique du Gymnasium en Allemagne et en Scandinavie où n’étaient enseignées que les langues et l’histoire démontre qu’un enseignement précoce des sciences n’est pas nécessaire. À l’issue de leur parcours au Gymnasium, les étudiants savaient au moins apprendre à apprendre.

La science comme processus évolutionniste

La plus grande menace à l’évolution de la science est le conformisme. La science progresse uniquement lorsqu’il y a des désaccords. Les scientifiques choisissent la meilleure théorie et éliminent toutes les autres. Comme les critères de sélection eux-mêmes sont susceptibles de changer, cela conduit régulièrement à la résurrection d’anciennes théories. D’une certaine façon, la science est aussi l’objet d’une sélection naturelle dans le contexte des problèmes contemporains et des données inexpliquées. Les théories choisies sont celles qui répondent le mieux à ce contexte. Le processus d’évolution de la science fait partie d’un phénomène plus large d’évolution culturelle et est mis en œuvre par des écoles de pensée scientifique qui produisent des lignées scientifiques, avec leurs philosophies, leurs méthodologies, leurs habitudes et leurs heuristiques.

Si l’on poursuit l’analogie avec la sélection naturelle, la diversité des idées scientifiques peut être le résultat de :

• L’hybridation de deux écoles de pensée,
• La reproduction d’expériences scientifiques dont les résultats ne sont pas conformes aux attentes
• Des erreurs de copie, c’est-à-dire une mauvaise application d’une idée ou d’une théorie

Pour ce qui concerne les scientifiques, les individus hors normes comme Einstein, Arrhenius, Ostwald évoluent à la périphérie de la communauté scientifique. En effet, comme de nouvelles espèces, ils ne pourraient pas survivre hors de leur niche écologique à l’abri de la compétition qui fait rage dans les grands centres de recherche. Si l’on examine les Prix Nobel, la plupart ont été formés dans des institutions de second ordre avant d’enseigner ou de faire de la recherche dans les plus grandes universités.

Il n’est donc pas surprenant de constater que les nouvelles sciences se sont développées à la faveur de changements institutionnels visant à décentraliser et promouvoir le pluralisme. C’est ce qui s’est passé en 1862 aux États-Unis avec le Morill Land Grant Act qui a permis la création de nouvelles universités (Stanford, Caltech, Université de Chicago) et la réforme d’anciennes universités (Harvard, Columbia, Cornell). Ces changements se sont traduits par une augmentation de la compétition à l’intérieur du pays et davantage de circulation des étudiants et des professeurs entre universités.

Dans un environnement peu changeant comme le nôtre aujourd’hui, les évolutions sont très lentes. Ceux qui ont accès aux ressources protègent leur territoire. La revue par les pairs est un des moyens de contrôler l’accès aux ressources. Dans le même ordre d’idée, il y a une compétition entre disciplines voisines. Par exemple, les physiologues ont résisté aux tentatives d’incursion des physico-chimistes au début du siècle.

Si le gouvernement est la seule source de fonds pour la recherche, alors l’allocation des fonds sera centralisée et institutionnalisée. En conséquence, le scientifique anticonformiste sera systématiquement éliminé. Il faudrait donc varier les sources de financement, mais aussi financer les personnes (libres de choisir leur projet) plutôt que les projets.

Incitations à la recherche

La formation, l’âge, l’emploi, le financement, l’équipement, l’organisation, la planification et la revue par les pairs, tout cela influence le processus de découverte. Mais rien n’est plus critique que d’encourager les rares pionniers qui sont prêts à explorer les limites du savoir.

Qu’est-ce qui fait un scientifique anticonformiste ? Tout d’abord, une formation diversifiée qui leur permettra de dresser de nouveaux ponts entre disciplines. Ensuite, une attitude face à l’ambiguïté et l’incertitude dans l’exploration scientifique, acquise auprès de grands maîtres. De plus, une conscience de la pluralité des écoles de pensées qui peut être obtenue par un apprentissage autodidacte, une formation itinérante, le goût pour le principe général.  

Un tel scientifique devrait avoir l’occasion, de préférence à 20 ans, de faire une vraie recherche indépendante : choix du problème, choix des techniques, et auto-évaluation. Le jeune âge ne signifie pas nécessairement un potentiel intellectuel supérieur, mais donne l’avantage de découvrir les choses avec un œil neuf.

Le scientifique qui a passé 30 ou 40 dans la même spécialisation et qui a ignoré une anomalie la première fois, ne la verra pas plus les autres fois. De même, le scientifique qui reçoit un Prix Nobel doute qu’il puisse faire une découverte aussi importante une deuxième fois et cesse d’essayer. Finalement, de nombreux scientifiques de premier ordre comme Einstein, Dirac, Maxwell, Heisenberg développent une forme d’arrogance qui les empêche d’évoluer et de rester productifs.

Les scientifiques qui ont le plus d’impact à long terme sont aussi ceux qui mènent de front trois ou quatre projets différents et qui n’hésitent pas à modifier l’orientation de leurs recherches.

La bonne approche institutionnelle n’est pas de payer les chercheurs pour leur recherche, mais les payer pour autre chose et leur laisser suffisamment de temps libre pour faire ce qui les intéresse. Autrement, le chercheur sera incité à dénaturer ses travaux pour produire quelque chose afin de justifier son salaire.

Aujourd’hui, la réglementation sur les produits chimiques ou les expérimentations animales rendent impossible le type de recherches privées réalisées au 19ème et dans une large part du 20ème siècle.

Dans le travail scientifique, l’argent et l’équipement sont beaucoup moins importants que les hommes. En fait, un équipement coûteux et complexe peut même être contre-productif, car les scientifiques vont perdre leur temps à apprendre à l’utiliser ou à jouer avec. De plus, la précision des résultats peut être une malédiction pour tester de nouvelles théories.

L’argent pour autant qu’il offre la liberté a tout de même son importance. J.J. Thomson a dit que « le meilleur ami du scientifique est un compte en banque bien garni. » Jusqu’au milieu du 20ème siècle, parmi les scientifiques de premier ordre, 7 sur 10 sont des héritiers. D’autres ont bénéficié de bourses inconditionnelles ou ont financé leur activité par leurs revenus de médecins.

Les circonstances personnelles qui semblent favoriser l’émergence de pionniers sont :

• Une familiarité avec les nouvelles branches des mathématiques et des sciences et avec des innovations techniques utilisées dans les expérimentations
• Une opportunité de se former dans des outils mentaux ou physiques peu utilisés par le scientifique moyen
• Des opportunités pour commencer des recherches indépendantes en début de carrière
• Peu d’obligations professionnelles et beaucoup de temps libre
• Indépendance financière
• Diversité des recherches
• Changements fréquents de domaine de recherche (tous les cinq à dix ans)
• Transfert de techniques, méthodes, théories d’un domaine à un autre
• Démarche de simplicité

Les personnes les plus prometteuses ont ces caractéristiques : veulent travailler sur leurs projets et non ceux de leurs professeurs, sont indépendants, ne sont pas dogmatiques, ont une motivation autonome, sont énergiques, mesurent leurs progrès, et ont une palette de compétences techniques.

D’un point de vue institutionnel, certaines pratiques sont recommandées :

• Allouer des montants faibles pour de la recherche exploratoire. Soit ça fonctionne, soit ça ne fonctionne pas.
• Laisser du temps. Une période de moins de cinq ans pour obtenir des résultats est déraisonnable.
• Laisser leur liberté aux scientifiques. Pas de conditions sur l’utilisation des fonds.
• Récompenser ceux qui réussissent.
• Utiliser un autre processus que la revue par les pairs pour la recherche exploratoire.
• Favoriser la recherche exploratoire dans les centres de recherches secondaires.

L’état de la communauté scientifique aujourd’hui est déplorable. Imagine-t-on quelqu’un passer de la physique à la biologie comme l’ont fait Pasteur, Szilard et Crick ? Est-ce que nous prêterions attention à ce qu’a à dire un amateur comme Darwin ? Est-ce qu’Einstein réussirait son évaluation annuelle à l’office des brevets ?

La compétition croissante pour les ressources va continuer à uniformiser les parcours et les façons de penser. Les anticonformistes sont devenus une espèce en voie de disparition. La science n’y gagnera pas au change. En effet, les plus grandes avancées sont l’œuvre d’individus cherchant à satisfaire à leur curiosité et mieux comprendre le monde.

Une synthèse: stratégies de découverte

Les scientifiques illustres ne sont pas plus intelligents que les autres, mais ils ont des qualités qui les distinguent des autres. Ils sont plus curieux, plus pugnaces, plus ambitieux, plus créatifs. Surtout, ils font preuve d’un plus grand courage face à l’inconnu.

Voici quelques-unes des stratégies qu’ils utilisent. À vous de voir dans quel contexte et quand les utiliser :

• Principe de Young : il n’y a pas de compétence inutile. Plus vous avez d’expertises approfondies, mieux vous êtes préparés pour faire de la science.
• Principe de Kettering : L’action produit des résultats. Les explorateurs s’entraînent en explorant.
• Principe de Disraeli : Pour obtenir des résultats différents, ne faites pas comme les autres.
• Conseil de Truesdell : Cherchez à émuler les grands maîtres. Plus vous connaissez de styles de résolution de problèmes, mieux vous êtes outillé pour résoudre le vôtre.
• Principe de Pauling : Essayez beaucoup de choses. Il en ressortira toujours quelque chose de valable.
• Conseil de Salk : Faites ce qui vous fait vibrer.
• Principe du choix du problème : Voyez grand. Choisissez de grands problèmes susceptibles de changer la science.
• Principe de G.P. Thomson : L’importance du problème n’a rien à voir avec sa difficulté. Parfois, le découvreur est le premier à essayer.
• Principe de la formulation du problème : Il suffit parfois de bien poser le problème pour le résoudre.
• Le dilemme de la clé perdue : Si vous perdez votre clé dans une allée sombre, ne la cherchez pas sous le lampadaire sous prétexte qu’il y a de la lumière. Ne soyez pas effrayé par le vide.
• L’instinct du pionnier :Sortez des sentiers battus. Allez là où il n’y a pas (encore) d’expert.
• Conseil de Szent-Gyorgyi’s : Replongez-vous dans les anciennes idées abandonnées.
• Principe de Medawar : Si une expérience n’est pas susceptible de modifier votre hypothèse, elle ne mérite peut-être pas d’être faite.
• Méthode de Pasteur : Trouver une contradiction entre la théorie et les données. L’une des deux doit être fausse.
• Principe de Bacon : la vérité sort plus vite de l’erreur que de la confusion. Osez faire des erreurs.
• Principe de Delbruck : Soyez suffisamment négligent pour que quelque chose d’inattendu se produise, mais pas au point de ne pas comprendre ce qui s’est passé.
• Principe de Dainton : Cherchez le paradoxe.
• Principe de Bernard : Toutes les données sont valides, même celles qui contredisent d’autres données. Les différences proviennent peut-être d’un contexte différent.
• Principe de contradiction : Trouvez les contradictions.
• Principe des implications : Poussez une idée à l’extrême.
• Loi de Macfarlane : si un certain nombre de théories sont en désaccord, le point qui est le plus certainement incorrect est celui où ces théories sont d’accord !
• Principe de Kuhn : Les grandes révolutions scientifiques sont précédées par la découverte d’anomalies. Identifiez ce que la communauté scientifique attend comme résultats et trouvez les anomalies.
• Recommandation de Fermi : N’essayez jamais de résoudre un problème à moins d’en deviner la réponse. L’exploration ne peut être faite en aveugle, il faut une intuition qui donne l’idée de la forme générale de la réponse.
• Opinion de Darwin : Sans spéculation, il n’est pas possible de faire une observation juste et originale.
• Loi de Grimm : Considérez que chaque observation et chaque idée a le potentiel d’illuminer de larges pans de la nature si le chercheur se donne la peine d’y penser.
• Principe d’Huxley : La plupart des théories meurent très jeunes. Soyez impitoyablement autocritique envers vos théories. Mieux vaut que vous les tuiez vous-même que de les voir massacrées par d’autres, une fois publiées.
• Principe d’Arrhenius : Les choses soi-disant impossibles sont les plus importantes pour la science. Essayez les choses réputées impossibles, mais dont on n’a pas démontré qu’elles l’étaient.
• Principe de Bohr : « Nous sommes bien d’accord, votre théorie est insensée. Mais est-elle suffisamment insensée pour être correcte? ».
• Principe de Monod : La précision encourage l’imagination. Plus vos idées sont folles, plus vous vous devez d’utiliser rigoureusement les méthodes acceptées par la communauté scientifique.
• Conseil de G.P. Thomson : Démontrez au lieu de mesurer. En recherche exploratoire, l’objectif est de démontrer l’existence et non de caractériser sous toutes ses formes un nouveau phénomène.
• Stratégie de George : Faites varier les conditions sur un intervalle aussi étendu que possible. Les surprises se produisent souvent aux limites.
• Principe de Langmuir : Faites le contraire de ce qui vous semble naturel. S’il y a du bruit dans un signal, augmentez-le comme Hans Geiger. Au lieu de faire un système parfait, faites un système qui tolère les erreurs comme Svaboda.
• Principe de Taton : les grandes synthèses scientifiques sont le fait de ceux qui poursuivent des recherches diversifiées. En effet, une idée provenant d’un domaine est souvent la clé d’un problème d’un autre domaine.
• La chance du débutant : certaines découvertes ont été réalisées parce que les chercheurs ne savaient pas que c’était impossible!
• Conseil de Burnet : On n’est jamais aussi bien servi que par soi-même. Faites-le plus possible d’expériences de vos propres mains.
• Principe de Planck : « Uniquement lorsque je serai convaincu moi-même ». Vous devez vous faire votre propre idée. Faraday : « Je n’ai jamais pu accepter un fait sans l’observer de mes propres yeux. » Feynman : « Je ne prête pas la moindre attention aux ‘‘experts’’ ». Einstein : « Je calcule tout moi-même. »
• Critère d’Occam : Recherchez la simplicité. Einstein : « ce doit être aussi simple que possible, mais pas davantage. »
• Principe de Szent-Gydrgyi : La nature n’utilise qu’un nombre limité de mécanismes. Toute la difficulté est de trouver la bonne combinaison de mécanismes qui s’appliquent.
• Principe de Bates : La simplicité est le résultat non de la simplification, mais d’une compréhension fine des phénomènes comme van’t Hoff qui a résolu cinq problèmes à partir de l’arrangement des atomes de carbones en tétraèdres.
• Principe de Dirac : Recherchez la beauté.
• Loi de Maier : Si les données ne correspondent pas à la théorie, ignorez les données. Trop de données peuvent vous induire en erreur.
• Loi d’Agassi : Les données qui supportent une théorie ne sont pas nécessairement toutes justes. Doutez de tout ce à quoi la communauté scientifique serait encline à croire.
• Règle de Richter : En complément des deux lois précédentes, la règle de Richter requiert qu’une théorie doive classer toutes les données, soit en fait, soit en artefacts, et pourquoi. Autrement dit, la théorie doit spécifier son champ d’application.