Comment évoluent nos croyances scientifiques ?

C.H.

La très longue discussion qui vient d’avoir lieu sous un billet me fait me poser des questions. Pas sur le sujet de la discussion en tant que tel, où je maintiens ma position, mais sur la manière dont les croyances scientifiques sont plus ou moins inamovibles et sur le rôle que le débat joue pour les faire évoluer. Ce que je vais dire là pourrait s’appliquer à tout type de croyances (religieuses, idéologiques, mystiques, etc.) mais la question est plus saillante concernant les croyances scientifiques. La question est la suivante : dans quelle mesure les chercheurs sont-ils sensibles aux nouvelles évidences (dans le sens anglais : preuves au sens large) susceptibles de remettre en cause leurs croyances ?

Commençons par préciser que si parler de « croyances » au sujet de la connaissance scientifique peut surprendre cela n’a rien de péjoratif ou de problématique. Hormis la connaissance liée à son domaine de spécialité (souvent très restreint), la plupart des connaissances que le scientifique tient pour acquise sont le fait d’une croyance dans leur exactitude. Autrement dit, un scientifique n’est pas en mesure d’apporter lui-même la preuve de la très grande majorité des propositions qu’il tient pour vraie. Sa croyance (ou sa conviction) est essentiellement fondée sur le fait que les propositions en question sont le produit d’un processus qui est tenu pour relativement fiable, le processus scientifique. De manière générale, toute connaissance scientifique (au-delà des pures tautologies) est provisoire dans le sens où elle est potentiellement réfutable. Une proposition ne peut jamais avoir une probabilité p d’être vraie de 1 ; de nouvelles évidences peuvent faire tendre p vers 1, mais jamais l’atteindre. Par conséquent, dire qu’une proposition P est vraie, revient toujours à dire « je crois que P est vraie avec une probabilité p = 1 ». Il s’agit bien d’une croyance qui permet de passer de p = 1-ε à p = 1. Dans l’absolu, cette croyance est irrationnelle, métaphysique, mais elle n’est pas problématique tant que son détenteur est conscient de son caractère provisoire. En fait, il s’agit d’une croyance d’ordre pragmatique.

Par quel mécanisme le scientifique actualise-t-il ses croyances scientifiques ? Une première hypothèse est de supposer que les scientifiques sont rationnels au sens bayésien. Le théorème de Bayes nous dit que la probabilité conditionnelle de P si E est observé est la suivante :

Pr(P/E) = Pr(P).Pr(E/P)/Pr(E)

Pr(P) est la probabilité antérieure que la proposition P soit vraie et Pr(P/E) est la probabilité postérieure que P soit vraie. Pr(E/P) est la probabilité conditionnelle de l’evidence E si P est vraie. Toutes ces probabilités sont des croyances subjectives et un scientifique bayésien devrait faire évoluer sa croyance dans la vérité de P selon cette formule. Par exemple, si Pr(E/P) = 0 (c’est-à-dire qu’étant donnée la proposition P, E est impossible) mais que E se produit malgré tout, alors Pr(P/E) = 0, autrement dit la proposition P devrait être abandonnée. Cet exemple montre le problème avec cette première hypothèse. Pr(P/E) = 0 est l’archétype de la réfutation d’une théorie ou d’une hypothèse. C’est la cas par exemple si j’ai une théorie sur la couleur des cygnes qui débouche sur la proposition P : « tous les cygnes sont de couleur blanche » est que l’on fait l’observation E : « un cygne est de couleur noire ». Le premier problème est qu’en pratique ce type d’observation non ambiguë est extrêmement rare. Ensuite, on ne peut jamais être totalement sûr de ce qui est réfutée par une observation contradictoire : est-ce uniquement la proposition ou la théorie qu’il y a derrière ? Si c’est la théorie, est-ce toute la théorie ou seulement une partie ? C’est pragmatiquement et logiquement impossible de le déterminer de manière précise (thèse de Duhem-Quine). Enfin, dernier problème et de taille, il apparaît manifestement que les scientifiques ne se comportent pas de manière bayésienne. Lorsqu’une observation E vient contredire la proposition P, on observe le plus souvent le déploiement de tout un ensemble de stratégie pour protéger la théorie dont P est le produit. C’est la fonction des paradigmes et programmes de recherche scientifiques. Autrement dit, les croyances des scientifiques semblent être largement insensibles aux évidences contradictoires.

Une deuxième hypothèse serait de postuler que les scientifiques ne sont pas du tout rationnels ou qu’ils sont frappés d’une cécité trouvant son origine dans des convictions idéologiques ou des intérêts personnels. C’est une hypothèse qui est plausible dans certains cas très spécifiques. Elle est souvent émise par les critiques des sciences sociales et plus particulièrement de l’économie standard : les économistes standards refusent de remettre en cause leur théorie en dépit des évidences contradictoires pour des motifs idéologiques (voir certains commentaires sous ce billet). Le problème avec cette explication n’est pas qu’elle soit fausse dans l’absolue, mais qu’elle s’applique à toutes les sciences : la science n’est pas une institution parfaite au fonctionnement idéal. L’histoire des sciences est pleine de cas de scientifiques défendant une position pour des motifs personnels, carriéristes voire idéologiques. Mais il n’est pas raisonnable de penser que ce n’est la seule, ni même la principale explication à l’inertie des croyances scientifiques. Autrement, comment expliquer le relatif succès de la science dans la production de la connaissance ?

Il faut donc faire une troisième hypothèse et supposer qu’un autre mécanisme régi l’évolution des croyances scientifiques. On peut alors conjecturer que les croyances scientifiques évoluent selon une dynamique proche d’une forme d’apprentissage par renforcement (reinforcement learning). Il en existe plusieurs types mais je n’en mentionnerai qu’un : le modèle d’apprentissage par renforcement proposé par Al Roth et Ido Erev et que les auteurs ont testé en laboratoire auprès de sujets jouant de manière répété un même jeu. L’idée de base est assez simple : la probabilité de choisir une action donnée est proportionnelle aux gains totaux cumulés que cette action a apporté dans le passé. Transposé au problème des croyances scientifiques, nous avons quelque chose du genre : la probabilité de considérer qu’une proposition P est vraie est proportionnelle au nombre de fois où cette proposition a été confirmé/non réfuté par le passé par un nombre n d’évidences E. Formulée ainsi, cette règle ressemble à la règle bayésienne. A strictement parler, on peut formuler les mêmes objections que celles que j’ai relevé concernant la règle de Bayes. A un détail près cependant : le mécanisme d’apprentissage par renforcement proposé par Roth et Erev a une propriété qui me semble correspondre à certains faits stylisés : au fur et à mesure que l’individu accumule de l’expérience (le nombre n d’évidences E observés s’accroît), le poids d’une évidence supplémentaire En+1 dans la formation de la croyance (ou dans la détermination de la probabilité d’entreprendre une action donnée) décroît. Un exemple simple permet de comprendre cela : soit une urne comprenant deux boules, une rouge et une blanche. Si vous tirez la boule rouge, vous adoptez l’action 1, si vous tirez la boule blanche vous adoptez l’action 2. Chaque action donne un gain Xi (i = « action 1 », « action 2 ») que vous convertissez en nombre de boules de la couleur de l’action que vous rajoutez dans l’urne pour le tour suivant. Par exemple, l’action 1 rapporte 2 et l’action 2 rapporte 4 signifie que si vous avez adopté l’action 1 vous rajoutez 2 boules rouges, et si vous avez adopté l’action 2 vous rajoutez 4 boules blanches. On voit très facilement qu’au bout d’un certain nombre de tours, un tirage supplémentaire à un impact sur la distribution de boules rouges et blanches dans l’urne qui devient marginal. Et cet impact ne peut qu’aller en décroissant.

Appliqué à la question de l’évolution des croyances scientifiques, cela indiquerait qu’au fur et à mesure qu’un scientifique gagne en expérience (i.e. qu’il accroît son nombre d’observations E), le poids de ces nouvelles observations dans la détermination de ses croyances scientifiques va en déclinant et tend vers 0. Si je dis que cela correspond à certains faits stylisés, c’est parce qu’il est pour ainsi dire très rare de voir un scientifique expérimenté abandonner purement et simplement une théorie en laquelle il a crût toute sa carrière, et encore moins rejeter totalement un programme de recherche auquel il prend part depuis longtemps. A l’inverse, on peut supposer que les jeunes chercheurs ont des croyances moins fixées et plus évolutives (dans mon cas personnel, mes croyances scientifiques ont sensiblement évolué depuis le début de ma thèse il y a 5 ans).

Cela dit, je pense que ce modèle d’apprentissage par renforcement décrit encore très imparfaitement la dynamique des croyances scientifiques. Plusieurs éléments sont à prendre en compte. Tout d’abord, on peut se demander dans quelle mesure ce modèle serait transposable à l’évolution des autres types de croyances. Par exemple, autant il est rare qu’un scientifique modifie radicalement ses croyances scientifiques, autant cela est relativement fréquent sur le plan idéologique. Un exemple de grande envergure est celui des nombreux penseurs marxistes que l’on pouvait trouver en France ou dans d’autres pays dans les années 60-70 et qui sont aujourd’hui nombreux à s’être convertis à une forme ou une autre de social-démocratie, voire parfois de libéralisme. C’est a priori surprenant et même en contradiction avec l’idée que ce que caractériserait la science serait le doute permanent. Par ailleurs, pris à la lettre, le modèle d’apprentissage par renforcement nous ferait croire à une inertie quasi-totale des croyances scientifiques passé un certain niveau d’expérience. Cependant, la plupart des chercheurs font évoluer leurs croyances tout au long de leur carrière. Certes, il est rare qu’ils renient leur paradigme, mais souvent leur position sur des questions spécifiques ou sur la valeur de telle ou telle théorie particulière va évoluer. Les carrières d’individus comme John von Neumann ou Kenneth Arrow montrent, il me semble, comment certains chercheurs vont changer de croyances au long de leur carrière sans pour autant nécessairement remettre en cause le programme de recherche global dans lequel ils s’inscrivent. Cela tend indiquer qu’il faudrait ajouter un paramètre supplémentaire à notre modèle d’apprentissage par renforcement qui intégrerait une forme de « coût de renoncement » aux croyances. Il y a certaines croyances dont la remise en cause nous coûte peu, soit parce que notre investissement personnel y est faible, soit parce que cette remise en cause a peu de conséquence (matérielle ou intellectuelle). A l’inverse, d’autres croyances ont une importance particulière parce que leur remise en cause nécessiterait la remise en cause d’un ensemble d’autres croyances. On peut ainsi imaginer qu’il existe une forme de hiérarchie des croyances. Pour les croyances de niveau supérieur, on peut même supposer que se développent des phénomènes de dissonance cognitive. Il semble raisonnable de penser que si les croyances les plus fondamentales répondent à une dynamique du type d’apprentissage par renforcement à la Roth et Erev, peut être celle des croyances « secondaires » relève-t-elle d’un mécanisme similaire mais où les individus appliquent une forme de taux d’actualisation qui vient diminuer progressivement le poids des observations les plus anciennes. Peut-être même un processus bayésien est-il bien à l’œuvre pour ces croyances.

On pourrait former encore de nombreuses autres hypothèses. Ce qui me semble essentiel de souligner néanmoins est que toutes les sciences reposent sur des croyances. Ce n’est pas un problème en soi. Ce qu’il faut bien voir, c’est que tout ce que j’ai raconté dans ce billet s’applique au niveau individuel ; toutefois, les croyances collectives scientifiques (le consensus scientifique) ne se réduisent pas aux croyances individuelles. La spécificité de la science, c’est de mettre en place des dispositifs institutionnels faisant en sorte que l’inertie des croyances scientifiques individuelles ne se transpose pas totalement au niveau collectif.

Bon, maintenant c’est promis, je pars en vacances et ne rédigerai plus de billet d’ici le 15 août…

Advertisements

7 Commentaires

Classé dans Non classé

7 réponses à “Comment évoluent nos croyances scientifiques ?

  1. MacroPED

    Incohérence temporelle à l’oeuvre ou quoi?

  2. Thomas

    Je me suis fait la même remarque.

  3. elvin

    Ben moi je suis rentré de vacances, donc je vais me permettre quelques remarques.

    A priori, il me semblerait naturel de penser que nos croyances scientifiques évoluent à peu près comme toutes nos autres croyances, si ce n’est que le processus qui les fait évoluer est plus codifié dans le but d’être plus rigoureux. Il me semble donc que la première hypothèse qui devrait venir à l’esprit est de considérer ce processus comme un cas particulier du processus général d’évolution des croyances, c’est-à-dire en gros l’hypothèse que vous n’avancez en troisième position.
    Pourquoi faudrait-il, pour comprendre l’action humaine dans un domaine particulier, que ce soit la science ou l’économie, faire table rase de tout ce que nous savons déjà de l’action humaine en général ? A la base, les scientifiques sont comme tout le monde : un peu bayesiens, un peu rationnels et un peu irrationnels, un peu carriéristes, un peu désintéressés, un peu ouverts, un peu bornés… Les différences ne sont que dans les proportions.

    « Une proposition ne peut jamais avoir une probabilité p d’être vraie de 1 »
    Vous oubliez les propositions « synthétiques a priori » comme « deux et deux font quatre » et les propositions mathématiques en général. Devant une expérience qui tendrait à la réfuter, vous mettriez en doute les conditions de l’expérience et non la proposition elle-même.
    Vous oubliez aussi les propositions « apodictiques » (au sens de Husserl) c’est-à-dire celles dont la négation obligerait à les considérer comme vraies, par exemple « l’Homme agit » (puisque nier que l’Homme agisse est un acte humain). Je rappelle que l’existence de telles propositions dans le domaine de l’économie est à la base de la tradition « autrichienne ».

    « La spécificité de la science, c’est de mettre en place des dispositifs institutionnels faisant en sorte que l’inertie des croyances scientifiques individuelles ne se transpose pas totalement au niveau collectif. »
    Tiens, moi j’ai l’impression exactement inverse : que les dispositifs institutionnels de la science ont pour effet d’augmenter l’inertie des croyances scientifiques individuelles, en instituant un académisme et une orthodoxie (cf Kuhn, Lakatos, etc.)

  4. elvin

    Réflexion faite, je souhaite rectifier mon post ci-dessus avant que quelqu’un d’autre me reprenne, à juste titre.

    Cyril parle de croyances, qui sont par définition toujours subjectives. Entre celles de nos croyances qui relèvent de la simple impression et celles qui sont assises sur un raisonnement logique irréfutable, il n’y a qu’une différence de degré. Le cas des propositions synthétiques apriori et des propositions apodictiquement vraies n’échappe pas à la règle. Le raisonnement logique n’est qu’une façon parmi d’autres de faire évoluer nos croyances.

    Pour reprendre mes exemples, il faut admettre qu’il y a des gens qui ne sont pas sûrs que deux plus deux font quatre, ou qui croient que nous n’agissons pas vraiment, mais que nos actes nous sont dictés par une puissance supérieure…

  5. C.H.

    Elvin, le cas des propositions analytiques (les tautologies) est à part. Comme on en avait discuté sous un autre billet, toutes les sciences à l’exception des mathématiques sont empiriques : les connaissances qu’elles produisent portent sur le monde empirique et ne peuvent donc s’arrêter à des propositions analytiques. Concernant les propositions synthétiques a priori, j’ai eu ouie dire que l’état de l’art en épistémologie nie leur existence…

    Concernant votre remarque sur Lakatos et Kuhn : ni l’un ni l’autre (surtout pas Lakatos) ne déplore ce mode de fonctionnement. Au contraire, chez Lakatos le fait de s’accrocher à ses croyances n’est pas une mauvaise chose… tant que le programme de recherche n’est pas dégénérescent. Mais en fait, Popper (le second, moins le premier) ne disait pas vraiment autre chose. Par ailleurs, il faut avoir un regard comparatif : non la science n’est pas parfaite, mais c’est l’institution la plus performante que nous connaissons en termes de production de la connaissance. Et c’est probablement parce que la science fait évoluer plus rapidement les croyances collectives (le consensus scientifique) que n’évoluent les croyances individuelles.

  6. elvin

    @C.H.
    Sur les propositions synthétiques a priori, je sais que leur existence est controversée, mais à ma connaissance le débat reste ouvert (et perso je suis du côté de ceux qui pensent qu’il en existe). Que pensez-vous de « deux plus deux font quatre » ou « dans un espace euclidien, la somme des angles d’un triangle est égale à deux angles droits » ?
    Sur Lakatos et Kuhn, je dis seulement que amha leur analyse tend à dire que les institutions scientifiques introduisent de l’inertie dans les croyances individuelles, au lieu de la réduire comme vous le dites.
    A part ça, bon retour dans le monde des blogueurs !

  7. Occitan 64

    La fin de votre billet sur « la hierarchie des croyances » est magnifique, et me semble à la fois très fécond et explicatif …
    Mais justement, allons-y pour une hypothèse pouvant se caler là-dessus ; bien éloignée de modèles probabilistes un peu clos sur eux-mêmes (et pour cause….)qui est celle d’analyser le champ scientifique comme un champ de luttes symboliques [même si c’est un peu daté, à lire de Frédéric Lebaron, « la croyance économique », Seuil 2000] (et aussi matérielles; qui financent, pour quels enjeux, quel intérêts …)…
    Cela aussi devrait pouvoir permettre de comprendre le conformisme intellectuel; disons ici « les croyances scientifiques » des scientifiques dont je ne suis pas certain que d’en appeler à des processus collectifs de validation scientifique suffirait à le(s) faire disparaître; tant les dits processus sont éminemment sociaux et politiques, c’est à dire précisément encombrés de rapports de force, de pouvoir ….bref de croyances …et pas toutes scientifiques ….

    Ravi d’observer néanmoins, puisque vous l’écrivez ainsi (mais on sait au moins depuis Bachelard que le langage est le premier obstacle épistémologique) , que vous considériez  » que toutes les sciences reposent sur des croyances »….Et je ne suis pas un mécréant de ce type de croyances ….

    Les sociologues sont habitués à faire relativement régulièrement leur propre sociologie [ce qui ne veut pas dire que leurs analyses et conclusions soient exactes]; j’attends depuis toujours que les économistes se livrent à leur propre économie(analyser le budget et les préférences, par ce biais très objectif, des économistes; l’inférer à leurs préférences scholastiques ….un truc de fou, quoi …, et vérifier comme vous le dîtes, que Arrow n’était peut-être pas aussi sûr de lui ….enfin, plein de trucs possibles à faire …..)

    C’est parce que je pense, comme Bourdieu, que l’on peut faire des sciences sociales, qu’il ne faut pas se laisser aveugler, mystifier par les conditions sociales et idéologiques dans lesquelles elles se font.
    Or il me semble que depuis le commencement la science s’est toujours faîte contre les mystifications dont, malheureusement, votre conclusion sur ce billet me semble relever : pourquoi continuer à raisonner sur un individu-scientifique isolé; (qui n’existe pas, même pas dans  » votre  » modèle ; avec qui plus est une sublimation du collectif alors que pour un sociologue ce serait plutôt un frein à toute innovation – merci Elvin, et nul besoin de passer par Lakatos; le CNRS suffit); pour finir par avouer sa faiblesse …..

    Ce coup-ci c’est moi qui part en vacances …Bon retour à ceux qui les ont déjà consommées et « bon profit’ (comme on dit chez moi) pour ceux qui vont en jouïr….

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion / Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion / Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion / Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion / Changer )

Connexion à %s