La philosophie de A à Z

1. Réalisme, empirisme et réalisme structural

Les sciences comme la physique, la chimie ou la biologie nous parlent d’objets qui sont inaccessibles à nos sens : les quarks, les protéines, l’ADN. . .  Elles invoquent également différents processus entre ces objets, comme les réactions chimiques ou les mécanismes au sein des cellules vivantes. Ces objets et ces processus nous permettent d’expliquer de nombreux phénomènes. Cependant nous ne les observons jamais directement : ils sont postulés. Tout ce que nous pouvons voir des quarks et des protéines, ce sont leurs manifestations observables (par exemple pour les protéines, le résultat d’une spectroscopie). Si l’on est plutôt empiriste, c’est-à-dire que l’on pense que notre connaissance de la réalité provient uniquement de notre expérience, ceci peut mener à un certain scepticisme : faut-il prendre ces descriptions au sérieux ? Ne pourrait-il y avoir des explications alternatives qui rendent aussi bien compte des mêmes phénomènes ? Faut-il croire que les théories scientifiques nous dévoilent la nature profonde de la réalité, ou devrait-on se contenter, comme le propose van Fraassen, d’affirmer que nos théories sont empiriquement adéquates, qu’elles « sauvent » les phénomènes, sans prétendre qu’elles sont vraies ?

Selon la position philosophique qu’on appelle le réalisme scientifique (voir l’entrée consacrée), il est raisonnable de penser qu’en effet les théories scientifiques sont de bonnes descriptions de la réalité, c’est-à-dire de ce qui existe dans le monde indépendamment de nous et de nos observations. Pour appuyer cette position, on met généralement en avant l’extraordinaire succès des sciences pour prédire et expliquer les phénomènes. Non seulement les théories scientifiques font de bonnes prédictions, mais elles continuent de prédire avec succès, même quand on augmente considérablement la précision de nos instruments de mesure, ou quand on applique les théories à de nouveaux domaines d’expérience. On pourrait multiplier les exemples : la prédiction par la théorie de la relativité du fait que la lumière doit être déviée par la présence du soleil, ou encore celle des différentes fréquences de lumière émises ou absorbées par les composés chimiques, par notre théorie de la structure des atomes. Comment expliquer ces succès, ces prédictions parfois inattendues, si ce n’est en faisant valoir que nos théories parviennent à saisir les aspects essentiels de la réalité ? Comme l’exprime Putnam, ce succès serait un miracle si nos théories étaient purement et simplement fausses.

Ce qui peut générer une certaine suspicion à l’égard du réalisme scientifique, c’est le fait que de très nombreuses théories faisaient d’excellentes prédictions, y compris quand on les appliquait à de nouveaux domaines d’expérience, mais pourtant se sont avérées fausses. Par exemple dans la seconde moitié du 18ème siècle, des chimistes, notamment Lavoisier, expliquaient les phénomènes de transfert de chaleur en postulant l’existence d’un fluide, le calorique. Cette théorie expliquait très bien nos observations, mais aujourd’hui plus personne ne croit que le calorique existe et on rend compte de ces mêmes phénomènes autrement. Ou encore : la mécanique de Newton a prédit le retour de la comète de Halley avec une excellente précision, mais aujourd’hui, la mécanique de Newton a été remplacée par la théorie de la relativité. Nous pensons toujours qu’elle fait de bonnes prédictions, mais nous ne pensons pas qu’elle est vraie, c’est-à-dire qu’elle décrit correctement ce qui existe dans le monde. Pourquoi alors n’en irait-il pas de même de nos théories actuelles ? Ne devrait-on pas se contenter de croire qu’elles font de bonnes prédictions, sans prétendre qu’elles décrivent une réalité inaccessible ? On pourrait donc, sur la base de nos théories passées, induire que nos théories actuelles sont probablement fausses. On parle à ce sujet dans la littérature philosophique de l’argument de la méta-induction pessimiste, dont on doit une formulation contemporaine à Laudan.

Nous faisons donc face à un dilemme. D’un côté on peut être sceptique vis-à-vis de la prétention des sciences à décrire correctement une réalité inaccessible, puisque nos théories risquent d’être remplacées à l’avenir par de meilleures théories. D’un autre côté, comment expliquer leur incroyable succès si elles ne sont pas vraies ?

Le réalisme structural (« structural realism », parfois traduit « réalisme structurel ») est une position philosophique qui vise à répondre à cette tension entre empirisme et réalisme scientifique. Il a été réintroduit dans le débat philosophique contemporain par Worrall, mais il s’agit d’une position plus ancienne que l’on retrouve par exemple chez Poincaré (même s’il ne portait pas encore ce nom) . La solution qu’il propose est la suivante : nos théories se trompent peut-être quand elles prétendent décrire la nature des choses qui nous sont inaccessibles, c’est-à-dire quand elles prétendent nous dire de quoi est faite la réalité, mais elles ne se trompent pas quand il s’agit de décrire les rapports entre ces choses, les relations, la structure de la réalité. Cette structure serait correctement exprimée par les équations de nos théories. Comme nous allons le voir, ses défenseurs pensent que cette position est à même de répondre aux arguments anti-réalistes, tout en rendant justice aux arguments réalistes. Il s’agirait donc du meilleur compromis entre réalisme et empirisme.


2. Les arguments en faveur du réalisme structural

Un premier argument avancé en faveur du réalisme structural, qu’on retrouve chez Poincaré, est qu’il permettrait de répondre à la méta-induction pessimiste. Poincaré observait déjà que les théories scientifiques sont éphémères :

« Après quelques années de prospérité, [les gens du monde] les voient successivement abandonnées ; [. . .] ils prévoient que les théories aujourd’hui à la mode devront succomber à leur tour à bref délai ».

Pour répondre au scepticisme qui en découle, il remarquait que les équations de la lumière de Fresnel avaient été conservées dans la théorie électromagnétique de Maxwell qui lui a succédé, même si les objets postulés auxquels s’appliquent ces équations (l’éther ou le champ électromagnétique) sont différents dans les deux cas. Selon lui, on pouvait en conclure que la théorie de Fresnel avait vu juste au moins sur les relations entre les différentes composantes de la lumière, sinon sur la nature de ces composantes. Ainsi pour Poincaré, « [ce que la science] peut atteindre, ce ne sont pas les choses elles-mêmes [. . .], ce sont seulement les rapports entre les choses ; en dehors de ces rapports, il n’y a pas de réalité connaissable ».

On voit donc comment le réalisme structural permet de répondre à l’argument de la méta-induction pessimiste. Peut-être n’y a-t-il pas de fluide calorique, mais la théorie du calorique a vu juste sur certaines relations bien réelles entre des objets inobservables de la réalité, et c’est la raison pour laquelle elle faisait de bonnes prédictions. De manière générale, les relations que décrivent les théories aujourd’hui abandonnées ont généralement servi de support pour développer les nouvelles théories qui les ont remplacées. Ces anciennes théories n’auront donc pas été inutiles, et les relations qu’elles décrivent survivent dans nos théories contemporaines. De la même façon, nous devrions croire que nos théories contemporaines voient juste à propos des relations entre les objets de la réalité, même si elles se trompent peut-être sur la nature de ces objets inaccessibles, et même si elles seront un jour remplacées par de meilleures théories. Ceci suffit à expliquer leur succès prédictif.

Il s’agit là d’un premier argument en faveur du réalisme structural. Poincaré proposera une seconde justification, qui consiste à partir d’une position empiriste, suivant laquelle la connaissance ne peut venir que de nos observations, et à se demander : sur quoi exactement porte notre connaissance de la réalité ?

Poincaré observe que nos perceptions directes sont privées et non communicables : par exemple, deux personnes ne peuvent jamais savoir avec certitude si elles perçoivent les couleurs de la même façon. Pour autant nous parvenons à nous mettre d’accord sur le fait que différents objets sont de la même couleur, ou que l’un est plus sombre que l’autre. Autrement dit, nous parvenons à nous mettre d’accord sinon sur les couleurs elle-mêmes, au moins sur les relations entre ces couleurs : celles-ci sont transmissibles par le langage. Dans la mesure où une véritable connaissance objective doit être publiquement transmissible, et non pas privée, il s’ensuit qu’une telle connaissance ne peut porter que sur des aspects relationnels, puisque seuls ces derniers sont transmissibles.

Remarquons que cette approche a la particularité qu’elle applique le réalisme structural non seulement au contenu des théories scientifiques, mais, finalement, à tout type de connaissance, y compris à notre connaissance des objets courants de la réalité.

On trouve également chez Russell une forme de réalisme structural à partir d’un argument similaire, mais légèrement distinct. Selon Russell, la seule chose à laquelle nous avons directement accès, ce sont des données sensorielles. Or s’il est raisonnable de penser que ces données sensorielles sont causées par des objets externes, nous n’avons aucune raison de croire qu’elles nous renseignent directement sur la nature de ces objets externes. Mais pour Russell, il est légitime penser que les relations entre ces données sensorielles nous renseignent sur les relations entre ces objets. Et donc on peut penser que la structure des relations entre les objets de la réalité est connaissable à travers nos perceptions : même si nous ne pouvons connaître la nature de ces objets, nous pouvons savoir de quelle manière ils sont arrangés, de quelle manière ils sont reliés les uns aux autres. Nous aboutissons de nouveau à un réalisme structural. Ce type de thèse permet, selon Russell, d’échapper à un pur solipsisme.

Enfin, on peut défendre l’idée que seules les structures mathématiques de nos théories scientifiques permettent de faire des prédictions quantifiées. En revanche, le contenu inobservable des théories, la façon dont on les interprète, serait superflu pour la vérification expérimentale, seules les équations et leur application importent, et donc nous n’avons aucune raison de penser que ce contenu correspond à la réalité.

Certes les termes théoriques que les scientifiques utilisent (comme « électron » ou « force d’interaction ») sont indispensables : nous en avons besoin pour obtenir une bonne formulation du contenu de nos théories qui permette de faire des inférences de manière systématique, de développer ces théories pour les appliquer à de nouvelles situations, ou encore d’unifier différentes théories en une seule. Cependant si l’on est un réaliste structural, on peut penser, comme le proposait Carnap, qu’il est inutile d’interpréter ces termes comme s’ils faisaient référence à de véritables objets ou propriétés naturelles qui existeraient dans le monde. On peut n’y voir que de simple « labels », c’est-à-dire des noms aposés sur la structure mathématique de la théorie qui nous aident à décrire cette structure mais ne jouent aucun rôle pour les prédictions. Finalement, seule la structure de la théorie serait importante.


3. Les objections au réalisme structural

Tous les auteurs ne sont pas convaincus par le réalisme structural, et on trouve différentes objections dans la littérature.

Un premier type d’objection consiste à affirmer que le réalisme structural n’est en fait pas si différent d’un réalisme standard, notamment parce que la différence entre structure et nature qu’il met en avant ne serait pas si évidente qu’il n’y parait. Psillos affirme qu’une propriété physique comme la masse, par exemple, est interprétée à la lumière de ses rapports aux autres propriétés, comme la position dans l’espace. Ses relations aux autres propriétés feraient donc partie de sa nature, et il n’y a pas vraiment d’opposition entre affirmer que la structure d’une théorie est importante et interpréter cette théorie comme nous renseignant sur la nature de la réalité. De plus pour Psillos une pure équation mathématique n’est jamais suffisante à elle seule pour faire des prédictions : il faut forcément l’interpréter, et donc la distinction entre structure et nature que propose le réalisme structural ne serait pas si franche, les deux étant liés. Une part d’interprétation serait finalement conservée elle aussi lors des changements théoriques. A ceci, cependant, certains répondent qu’en effet les équations doivent être interprétées pour pouvoir donner lieu à des prédictions, mais ce que propose le réalisme structural, c’est de les interpréter uniquement par rapport à nos observations. Tout ce qui va au delà, tout ce qui concerne l’inobservable, devrait être rejeté.

D’autres auteurs comme Redhead, affirment que la structure des théories est modifiée en profondeur lors des changements théoriques, si bien qu’il n’y a aucune raison de penser que les relations de nos théories actuelles seront conservées à l’avenir. L’exemple de la théorie de la lumière utilisé par Poincaré serait un cas particulier où la structure a été conservé d’une théorie à l’autre, mais ce ne serait pas le cas en général. Pour répondre à ce type d’argument, il faut de nouveau ramener le réalisme structural au seul contenu observable des théories. Quand certaines relations entre des phénomènes observables (comme, par exemple, la chute des corps ou la réflexion des rayons lumineux sur un miroir) ont été amplement confirmés par l’expérience, il est très probable qu’on les retrouve dans les nouvelles théories si celles-ci prétendent être de meilleurs explications des mêmes phénomènes que les anciennes.

Cependant ce genre de réponse amène un autre type d’objection : est-ce que le réalisme structural ne consisterait pas simplement à affirmer, comme le font tous les empiristes, que nos théories décrivent correctement les relations de régularité entre les phénomènes observables, c’est-à-dire qu’elles sont empiriquement adéquates ? Et alors en quoi est-ce encore un réalisme scientifique ? Quelle différence y a-t-il entre affirmer qu’il existe dans la réalité une certaine structure de relations entre des objets inconnaissables et nos observations, et affirmer l’existence de régularités dans ces mêmes observations ? Certains arguments mathématiques tendent à montrer qu’il n’y en a pratiquement aucune, du moins si l’on entend « relation » en un sens purement mathématique (voir l’entrée spécialisée).

Il faut donc croire que les relations dont le réaliste structural affirme l’existence sont plus que de simples relations mathématiques. Mais alors de quel genre de relations s’agit-il ? Peut-on en « dire plus » sans pour autant être victime des objections contre le réalisme, comme la méta-induction pessimiste ? Une solution qui se dégage face à cette difficulté consiste à affirmer qu’il s’agit de relations nomologiques, c’est-à-dire de relations exprimant une nécessité physique, des lois naturelles qui contraignent les phénomènes, et non simplement une description de leurs régularités. Cette solution correspond plus ou moins à la voie suivie par certains développements récents du réalisme structural, vers lesquels nous nous tournons maintenant.


4. Le réalisme structural ontique

On parle de positions épistémiques à propos des positions philosophiques qui concernent notre connaissance du monde. Le réalisme structural, ainsi que nous l’avons formulé jusqu’ici, est une position épistémique : il affirme que notre connaissance se limite aux aspects structuraux, aux relations. Mais certains auteurs comme French, Esfeld ou Ladyman, se l’approprient pour en faire une position métaphysique, ou encore ontique, c’est-à-dire une position qui concerne la nature de la réalité elle-même. Pour ces auteurs, si seule la structure de la réalité est connaissable, c’est parce que la réalité n’est que structure : il n’y a pas réellement d’objets à connaître.

Pour différencier ces deux positions, on parle de réalisme structural épistémique dans le premier cas et de réalisme structural ontique dans le second.

Pourquoi faire ce pas métaphysique ? Ses défenseurs invoquent plusieurs raisons. D’abord, la position conserve les avantages de sa version épistémique quand il s’agit de répondre à la méta-induction pessimiste : les structures sont conservées d’une théorie à l’autre, et donc les anciennes théories n’étaient pas fausses si l’on s’en tient à leurs structures. Mais le réalisme structural ontique serait plus parcimonieux, puisqu’il ne postule pas qu’il existe une nature fondamentalement inconnaissable au delà des relations : cette hypothèse serait superflue. Ensuite, il répondrait aux objections contre le réalisme structural épistémique que nous avons examinées dans la dernière section : être réaliste à propos d’une structure primitive, ce n’est pas simplement affirmer qu’il existe des régularités dans les phénomènes observables. Enfin et surtout, la position permettrait d’éclairer certains aspects intrigants de la physique contemporaine.

Parmi ceux-ci, il y a le fait que les particules fondamentales ne se comportent pas vraiment comme des objets « classiques ». Imaginons par exemple que nous disposons de deux objets à placer dans deux boîtes. On peut penser qu’il y a quatre façons de procéder (deux possibilités pour chaque objet), et si nous rencontrons deux boîtes dans lesquelles on sait qu’il y a deux objets, nous pourrions attribuer une probabilité de 1∕4 à chaque configuration possible. Dans le cas des particules de la physique quantique, cependant, un système à deux particules de même type, avec deux états possibles A et B pour chaque, correspondra à seulement trois configurations possibles : les deux particules dans l’état A, les deux dans l’état B ou bien une particule dans chaque état. De manière contre-intuitive, chaque configuration serait en effet observée, lors d’expériences, avec une probabilité de 1∕3. Peu importe, en somme, que ce soit telle particule qui se trouve en A et l’autre en B ou bien l’inverse : il s’agit toujours, du point de vue de la physique, de la même configuration. On parle à ce sujet d’indiscernabilité des particules.

L’indiscernabilité des particules menace l’idée que les particules fondamentales seraient de véritables objets dotés d’une identité. Les défenseurs du réalisme structural ontique y voient un argument pour affirmer qu’il n’existe pas réellement d’objets dans la réalité, mais uniquement une structure. Les objets courants seraient émergents : ce ne serait que de simples « motifs » de cette structure qui nous servent de support pour dévoiler cette dernière, mais au niveau fondamental, il n’y aurait que des relations.

On trouve différentes versions de réalisme structural ontique, suivant la manière dont elles interprètent cette structure de relations (comme des relations nomologiques, causales. . .). Certaines acceptent même l’existence d’objets, bien que ceux-ci n’auraient aucune nature propre mais ne seraient que les emplacements de cette structure. Mais est-ce qu’il y a un sens à parler de relations si rien n’est vraiment relié ? Ou bien s’agirait-il finalement d’une forme de platonisme mathématique, qui affirmerait que la réalité est purement mathématique ? Qu’est-ce qui différencie une structure physique d’une structure mathématique ? Peut-être est-ce suffisant d’affirmer qu’il s’agit de relations nomologiques (s’apparentant à des lois de la nature) pour les différencier de relations mathématiques. Cependant généralement on pense qu’une structure physique ou une loi s’applique à des phénomènes concrets, qualitatifs, qui existent de manière autonome. Selon certains auteurs, le réalisme structural ontique, du moins dans ses versions les plus radicales, serait trop abstrait pour rendre compte de notre expérience commune, des rapports causaux entre les objets ou du changement en général.


Conclusion

En proposant que nous ne devrions être réaliste qu’à propos des relations entre les choses et non de la nature des choses elle-mêmes, le réalisme structural est une position intéressante en ce qu’elle essaie de fournir un compromis entre les arguments réalistes et anti-réalistes à propos du contenu des théories scientifiques. S’il permet de résoudre certaines difficultés rencontrées par le réalisme scientifique, une telle position de compromis entre réalisme scientifique et empirisme n’est toutefois pas si facile à maintenir (Est-ce vraiment différent d’un réalisme standard ? Et si c’est le cas fait-on autre chose que d’affirmer l’existence de régularités dans les phénomènes, comme les anti-réalistes ?). Cependant elle offre de nouvelles perspectives, y compris quand il s’agit d’éclairer certains aspects intrigants de la physique moderne : il est possible d’envisager que la réalité ne serait finalement qu’une structure de relations. Reste à voir si cette position ne se ramènerait pas à un platonisme mathématique. Le réalisme structural est donc une position prometteuse, mais qui soulève de nouveaux problèmes : ce sont tous ces aspects qui en font une position très débattue aujourd’hui.


Bibliographie

Littérature en français

Bouveresse, Jacques, « Une épistémologie réaliste est-elle possible ? », Collège de France, 2015. http://books.openedition.org/cdf/4017
L’article revient sur les problématiques du réalisme scientifique en général, et du réalisme structural en particulier.

Künstler, Raphaël, « L’argumentation pessimiste contre le réalisme scientifique est-il sophistique ? » (https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-00665301/document)
L’article propose une présentation des différentes formes d’arguments pessimistes contre le réalisme.

Poincaré, Henri, La science et l’hypothèse, Bibliothèque de philosophie scientifique, E. Flammarion, 1902.

Poincaré, Henri, La valeur de la science, 1905.
Deux ouvrages de Poincaré destinés au grand public, dans lesquels il présente des arguments en faveur d’un réalisme structural.

Russell, Bertrand, Problèmes de philosophie, Payot, 1912.
L’ouvrage présente des problèmes classiques de la philosophie, et permet à Russell d’exposer sa théorie de la perception.

Russell, Bertrand, L’Analyse de la matière, Payot 1927.
Dans cet ouvrage, Russell effectue une analyse philosophique du contenu des théories physiques de son époque. On y trouve un argument en faveur d’un réalisme structural.

Tiercelin, Claudine, Le ciment des choses : petit traité de métaphysique scientifique réaliste, Collection Science & métaphysique, Ithaque, 2011.
L’ouvrage est une défense du réalisme scientifique.

 Littérature en anglais

Ladyman, James, « What is structural realism ? », Studies in History and Philosophy of Science 29, 409–424, 1998. L’article présente le réalisme structural, et la manière dont il répond à la méta-induction pessimiste, en s’appuyant sur des exemples de l’histoire des sciences.

Psillos, Stathis. « Is Structural Realism the Best of Both Worlds? », Dialectica 49(1), 15–46, 1995.
L’article propose différentes critiques au réalisme structural.

Van Fraassen, Bas., The Scientific Image, Oxford University Press, 1980.
Ouvrage dans lequel van Fraassen expose sa vision empiriste, anti-réaliste de la science.

Worrall, John., ‘Structural Realism : The Best of Both Worlds ?’, Dialectica 43(1-2), 99–124.
Il s’agit de l’article qui a réintroduit le réalisme structural dans le débat philosophique contemporain. Worrall s’y approprie un argument de Poincaré.

Quentin Ruyant
Université de Rennes/Université Catholique de Louvain
quentin.ruyant@gmail.com