2.3. La méthode expérimentale dans les sciences
Sommaire
À l’inverse des sciences formelles, les sciences expérimentales se présentent comme un effort pour connaître le monde réel, comprendre le fonctionnement de la nature. Elles portent sur l’observation des faits et tentent d’en tirer des lois générales. Les sciences formelles adoptent donc une démarche inductive.
Les vérités que découvrent ces sciences sont des vérités matérielles (ou vérités de fait) : ce sont des théories qui correspondent au réel.
La méthode expérimentale dans la découverte de la pression atmosphérique
Activité
EXERCICE
- Voir les vidéos sur la découverte de la pression atmosphérique
- Lire le texte de Claude Bernard
- Lire la colonne de droite du tableau puis remplir la colonne de gauche. Les trois étapes à remettre dans l’ordre sont : HYPOTHÈSE / EXPERIMENTATION / OBSERVATION. Complétez avec vos explications de chaque étape en vous aidant du texte de Claude Bernard
L’histoire du baromètre
L’expérimentation du Puy-de-Dôme
La pression atmosphérique expliquée par Etienne Klein
| Claude Bernard, Introduction à l’étude de la médecine expérimentale (1865) |
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| Le savant complet est celui qui embrasse à la fois la théorie et la pratique expérimentale. 1° : il constate un fait ; 2° : à propos de ce fait, une idée naît dans son esprit ; 3° : en vue de cette idée, il raisonne, institue une expérience, en imagine et en réalise les conditions matérielles ; 4° : de cette expérience résultent de nouveaux phénomènes qu’il faut observer, et ainsi de suite. L’esprit du savant se trouve en quelque sorte toujours placé entre deux observations : l’une qui sert de point de départ au raisonnement, et l’autre qui lui sert de conclusion. […] On voit donc que tous les termes de la méthode expérimentale sont solidaires les uns des autres. Les faits sont les matériaux nécessaires ; mais c’est leur mise en œuvre par le raisonnement expérimental, c’est-à dire la théorie, qui constitue et édifie véritablement la science. |
Nommez chaque étape de la découverte et expliquez-la :
| Étape : Explication : | Les fontainiers de Florence : Au XVIIe siècle, les fontainiers de Florence rencontrent un problème : une pompe qui aspire l’eau d’un puits dans une colonne ne peut pas faire monter l’eau à plus de 10,33 mètres au-dessus du puits. Ce fait remet en question le principe admis depuis Aristote : “La nature a horreur du vide”. |
| Étape : Explication : | Torricelli (1608-1647) : Le savant italien imagine une explication : ce n’est pas la pompe qui fait monter l’eau, mais c’est la pression qu’exercerait l’air sur la surface du puits. En effet, la pompe ne ferait que créer un vide au sein de la colonne, qui serait immédiatement rempli par l’eau, du fait de la pression exercée par l’air à la surface du puits. Mais, cette pression est limitée. Elle ne peut faire monter l’eau qu’à 10,33 mètres au-dessus du puits. |
| Étape : Explication : | Torricelli (1608-1647) : Si l’hypothèse de Torricelli est valide, alors un liquide plus dense que l’eau devrait s’élever à une hauteur moindre que l’eau. Vue la différence de densité entre l’eau et le mercure, Torricelli calcule alors que le mercure ne pourra pas s’élever au-delà de 0,735 mètre. Il remplit donc de mercure un tube d’un mètre, avant d’en fermer les deux extrémités. Puis, il plonge ce tube dans une bassine de mercure. Enfin, il ouvre l’extrémité inférieure du tube. Le niveau du mercure dans le tube chute alors à 73,5 cm. La pression qu’exerce l’air sur le mercure n’est pas suffisamment forte pour qu’il puisse s’élever au-delà de 73,5 cm si rien ne le retient. L’hypothèse de Torricelli est validée ! |
| Étape : Explication : | Blaise Pascal (1623-1662) : Une autre conséquence logique de l’hypothèse de Torricelli est que si la pression de l’air diminue, alors la hauteur du liquide diminuera aussi. Or, il est évident qu’en altitude, la pression atmosphérique, si elle existe, doit être moins forte. En effet, plus on s’élève en altitude, moins il y a d’air au-dessus de nos têtes, et donc plus la pression devrait être faible. En 1648, Blaise Pascal demande donc à son beau-frère de monter au sommet du Puy-de-Dôme (1600 m) et de reproduire l’expérience de Torricelli. Son beau-frère observe alors que le mercure ne dépasse pas les 62 cm. L’hypothèse de l’existence d’une pression atmosphérique est à nouveau validée par l’expérience ! |
Exercice complémentaire
Manuel Bordas p. 343
- Voir la vidéo, lire le texte du manuel et le fichier pdf au-dessous
- Décomposez les recherches du médecin Semmelweis en trois étapes : observation / hypothèse / vérification
- En quoi le cas étudié par Semmelweis illustre-t-il la thèse de Gaston Bachelard vue dans le I/ ?
| Au milieu du XIXe siècle, le médecin viennois Ignace Semmelweis est confronté à un étrange phénomène. Dans l’un des deux services d’obstétrique qu’il dirige à l’hôpital de Vienne, les femmes qui accouchent meurent à quatre à cinq fois plus à la suite d’une fièvre puerpérale (maladie infectieuse liée à un accouchement ou une fausse couche) que celles qui accouchent dans son autre service. Pour expliquer ce phénomène, Semmelweis fait plusieurs hypothèses. Hypothèse 1: Et si la surmortalité était due à des causes psychologiques ? Le service du docteur Semmelweis, où le taux de mortalité est élevé, est situé sur le chemin qu’emprunte le prêtre pour rendre visite aux mourantes, ce qui n’est pas le cas dans l’autre service. La vue du prêtre et le son de sa clochette peuvent avoir un effet terrifiant et décourageant sur les femmes qui accouchent et les rendre plus vulnérables à la fièvre. Hypothèse 2: Et si la surmortalité était due à un manque d’hygiène ? Le service ou la mortalité est élevée est situé pres de l’amphithéâtre d’anatomie. Semmelweis et ses assistants ont l’habitude de venir examiner les patientes dans ce service après avoir fait des dissections. Peut-être que, lorsqu’ils examinent les femmes en travail, de la matière cadavérique est restée sur leurs mains, lavées superficiellement. Pour éprouver ses hypothèses, Semmelweis interroge d’abord ses médecins sur leurs pratiques et leurs mœurs, puis fait des expérimentations: - il demande au prêtre de faire un détour et de supprimer la clochette pour se rendre auprès des mourantes sans être vu. - il demande qu’on se lave dorénavant les mains très scrupuleusement après avoir fait des dissections. - il fait une enquête sur les enfants nés de ces accouchements, pour déceler les signes de maladies ou d’anomalies qui pourraient expliquer la présence de maladies infectieuses lors de la grossesse. |