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La philosophie des sciences

Aristote.

Abrégé d’histoire des sciences (I)

Loin de dresser la liste des acquis multiples, des découvertes et des révolutions de l’histoire des sciences, nous allons essayer de dénouer quelques uns des chemins tortueux sur lesquels s’échangent et bifurquent les inventions, où apparaissent et disparaissent les révolutions intellectuelles.

Sous l’apparente simplicité du savoir, on s’imagine que la science se dresse là au bord du chemin et qu’il suffit de franchir le pas pour bénéficier de ses avantages.

Mais c’est oublier un peu vite les chantiers qui dénaturent ce paysage, transformant les terres inconnues en un inextricable réseau scientifique et technique balisé d’obstacles, de passages étroits mais aussi d’édifices somptueux et de points de ralliements.

En d’autres termes, si les sciences sont les lieux où s’étalent et s’effeuillent les savoirs, elles ne sont pas insensibles aux fluctuations du moment qui, parfois, de façon fulgurante, bouleversent leur évolution. Les sciences sont les lieux où les chercheurs s’interrogent et décident des chemins à prendre parmi les divers réseaux du Savoir. Quels sont ces questions et les méthodes qu’ils suivent, ces réseaux sont-ils stables ou imprévisibles, les bifurcations sont-elles nombreuses et divergentes, telles sont les questions que nous allons aborder.

En 1912, le théoricien précurseur de l’astronautique russe Konstantin Tsiolkovsky se demandait s’il était imaginable de maîtriser un jour le savoir du monde céleste. Cette entreprise humaine semblait invraisemblable. Et pourtant il croyait au pouvoir illimité du savoir de l’homme.

Comment cette prise de conscience est-elle apparue ? De quelles manières la science s’est-elle implantée en Europe ?

L’impact du feu

Source : S.Joem/Canacad, http://www.canacad.ac.jp/

Il y a plus de 500000 ans, dans le sud de la France, en Espagne, en Hongrie et près de Pékin, l’homme découvrait sporadiquement l’usage du feu et était capable de contrôler les foyers qu’il allumait.

Mais pourquoi l’homme n’a-t-il pas craint la chaleur de la flamme, comme les autres animaux ? C’est une question que beaucoup de scientifiques se sont posés.

A l'inverse de la majorité des animaux qui craignent le feu, la curiosité de l'homme l’a poussé à s'approcher et saisir ce qu’il ne connaissait pas, et en fonction de ses succès, il franchit de nouvelles étapes. 

En conquérant la force du feu, l’homme se rendit compte qu’il disposait d’une nouvelle énergie, lui donnant le sentiment de partager les forces de la nature, d’être l’égal du Créateur.

L’impact psychologique du feu dut certainement être énorme, car même le petit enfant d’aujourd’hui n’a plus peur du feu.

La création d’une flamme ex nihilo, la répétition de l’allumage et le contrôle de la réaction donnèrent à l’homme la conscience du concept et de l’expérience, deux caractéristiques spécifiques d’un esprit imaginatif. Pour la première fois l’homme faisait de la science. Cet héritage est aujourd’hui scellé dans nos chromosomes.

Définition et origine des sciences

Le mot science vient du mot latin scire qui signifie savoir, connaissance. Il s’agit de l’ensemble des connaissances systématiques d’un domaine, obéissant à des lois et vérifiées par l’expérience. Dans ce contexte la science pure représente la poursuite désintéressée de cette connaissance et se distingue des sciences appliquées qui consistent à rechercher l’utilité pratique de la connaissance scientifique. La science se distingue également de la technologie qui représente l’ensemble des moyens avec lesquels les applications scientifiques sont réalisées.

Depuis les temps préhistoriques (env. 30000 ans) l’homme a toujours essayé de systématiser ses connaissances, que ce soit en fixant ses idées sur les parois des cavernes, sur du bois, du cuir, de la corne, des fragments d’os, des écorces et plus récemment sur des tablettes d’argile, du granit ou des papyri. 

Les documents écrits considérés comme étant les plus anciens enregistrements protoscientifiques remontent à la culture Sumérienne qui vit l’épanouissement intellectuel de la cité d’Ur vers 3300 ans avant notre ère. Il s’agissait des premiers chiffres, rapidement suivis par les hiéroglyphes d'Egypte (2500 ans avant notre ère) et plus tard par les chiffres romains. Mais ce sont les chiffres indiens, les futurs "chiffres arabes" dont le fameux 0 qui sont réellement à l'origine du développement des sciences. Cette invention fut tellement géniale qu'elle mérite que nous nous y attardions quelques minutes.

1 et 0, de sacrés numéros

L'histoire des chiffres[1] est une aventure passionnante qui remonte à l'aube des civilisations, du temps des Sumériens, les inventeurs des mathématiques. Ce sont les Égyptiens qui inventèrent le chiffre 1 qui leur servit d'unité étalon (valant un avant-bras + une paume) pour élaborer leurs monumentales pyramides. Ils développèrent également le calcul des grands nombres, notamment pour compter le nombre de prisonniers et d'esclaves. Toutefois, les calculs s'effectuaient au prix de difficultés pratiques, de contorsions intellectuelles et d'une extrême lenteur.

Ensuite se sont les Grecs et Pythagore en particulier qui exploita ce concept de la manière la plus logique et lui trouva même un intérêt philosophique, au point d'articuler sa vision du monde autour des chiffres. Il ignorait toutefois l'existence du 0 et finit par se rendre compte que son fameux triangle rectangle ne respectait pas l'unité.

Le zéro et les autres chiffres de 1 à 9 tels que nous les connaissons furent inventés à Babylone et on retrouve également le zéro et une numérotation mais en base 20 chez les Mayas plus de 2000 ans avant notre ère. Mais c'est en Inde et plusieurs millénaires plus tard que l'invention prit son essor. En effet, on retrouve le zéro gravé sur le mur d'un temple de Gwalior datant du IXe siècle de notre ère. On le retrouve également des centaines de fois inscrit dans le manuscrit de Bakhshali comprenant du texte en Sanskrit et des mathématiques présenté ci-dessous conservé à la prestigieuse Bibliothèque bodléienne (de Bodley) de l'Université d'Oxford. Ce manuscrit fut réexaminé en 2017 et redaté entre 224 et 383 de notre ère, ce qui en fait le plus ancien enregistrement connu du chiffre zéro. Mais il faudra attendre l'an 628 de notre ère pour que l'astronome et mathématicien indien Brahmagupta donne au zéro son statut officiel de chiffre. Précisons qu'à l'époque le zéro était représenté par un point qui fut ensuite agrandit et s'est évidé pour devenir le symbole "o" et plusieurs siècles plus tard seulement le "0" que nous utilisons.

Le "o", s'appelait "sunya" c'est-à-dire le vide. On retrouve ce concept de nos jours quand on écrit par exemple le nombre 101 où le 0 est utilisé pour signifier l'absence de dizaine. Grâce à ce concept, on ne sera pas surpris d'apprendre que les Indiens sont également les inventeurs des plus grands nombres que l'on puisse concevoir.

A gauche, 1 et 0, deux sacrés numéros à qui nous devons notre développement intellectuel. A droite, les 70 feuilles sur écorce de bouleau formant le manuscrit de Bakhshali d'origine indienne datant entre 224-383 de notre ère conservé à la Bibliothèque bodléienne à l'Université d'Oxford. Il contient la plus ancienne représentation du chiffre 0.

Alors que les Égyptiens utilisaient les grands nombres pour évaluer les résultats de leurs batailles, les Indiens les utilisaient pour des calculs au quotidien et même pour s'interroger sur l'univers. Grâce à cette invention et beaucoup de génie, les Indiens ont pu déterminer la forme exacte de la Terre et découvrirent 1000 ans avant Copernic que la Terre tournait autour du Soleil !

Les chiffres indiens seront utilisés dans le monde arabe à partir du VIIIe siècle de notre ère qui en tirèrent profit pour inventer les premières équations et les fonctions. "Sunya" sera traduit en arabe par "sifr".

En 1202, Fibonacci ramena ces chiffres indiens en Italie et écrivit son livre "Liber Abaci" (le livre des calculs) partiellement écrit de droite à gauche, dans lequel il décrit le système décimal et l'algèbre arabe à une époque où tout l'Occident utilisait encore les chiffres romains et calculait sur abaque. C'est à cette époque que le chiffre arabe 0, "sifr" fut traduit en latin par "zefiro" mais dont on ne retiendra finalement que la forme abrégée "zéro", l'ensemble des symboles s'appelant les "sifr". Ils donneront nos chiffres de 0 à 9.

Mais l'invention fut mal reçue car le public ne comprenait plus les calculs que faisaient les commerçants. En 1280, Florence interdit même l'usage des "chiffres arabes" par les banquiers. On jugea que le 0 apportait la confusion et des difficultés au point qu'ils appelèrent ce système "cifra", qui signifie "code secret".

Suite à la Réforme protestante née en Allemagne vers 1520, les vieilles objections catholiques contre le capitalisme perdirent de leur vigueur devant l'avantage offert par les chiffres arabes sur les chiffres romains. On ne pouvait plus s'en passer pour calculer des opérations complexes comme les intérêts composés et les opérations fractionnaires. Les chiffres arabes finirent donc par renverser le système romain et envahirent l'Europe et le monde.

En 1679, le philosophe et mathématicien allemand Gottfried Leibnitz voulut réduire l'erreur humaine dans les calculs et inventa une machine à calculer fondée sur les 10 chiffres décimaux. Il inventa également la première machine fondée sur le système binaire mais l'appareil ne fut jamais construit.

Finalement, en 1944, l'Angleterre mis au point le premier ordinateur électronique, Colossus fondé sur le langage binaire qui permit de casser les codes secrets de l'armée allemande. On estime que cela permit de réduire la durée de la guerre de deux ans.

C'est ainsi que nous devons notre développement intellectuel à deux sacrés numéros, 1 et 0.

Les civilisations du Moyen-Orient

Parallèlement à l'invention des chiffres, l'écriture poursuivit son évolution. Vers 1800 ans avant notre ère, Hammourabi régnait sur une région comprise entre les lits du Tigre et de l’Euphrate, de l’Anatolie du Nord (Ninive) au Golfe persique au sud, de la Syrie à l’ouest (Mari) à l’Elam à l’est (Suse).

La Mésopotamie. Document T.Lombry

Assyriens, Akkadiens et Sumériens ont reproduit leurs connaissances sur une grande variété de supports, tant d’argile que de pierre, qui contiennent des textes et des tables en caractères cunéiformes, des illustrations ou des maquettes.

Ces documents consignent des exercices d’écoliers (écriture, arithmétique, métrologie, économie), des événements astronomiques (phases lunaires, éclipses, supernova), des substances chimiques (plantes et drogues), la pathologie des maladies ou les avis des experts (anatomie, agriculture, jurisprudence, etc). Deux mille ans avant notre ère les Babyloniens utilisaient déjà le théorème de Pythagore, résolvaient des équations quadratiques et développèrent un système de mesure sexagésimal, que l’on utilise encore aujourd’hui (calcul de l’heure et des angles).

Comme le révèlent les textes littéraires de l’Eduba[2], les élèves apprenaient le sumérien et présentaient un niveau culturel très élevé : "Après avoir été à l’école jusqu’au temps prévu, je suis à la hauteur du sumérien, de l’art de l’écriture, du contenu des tablettes, du calcul des bilans […] je peux choisir les poids contrôlés d’un talent, les contrats de louage de champs, les contrats de culture des palmeraies…, même les tablettes des contrats d’adoption ; je sais écrire tout cela". Mais cela ne veut pas dire que les Babyloniens ne s’occupaient pas de divination, de voyance et d’astrologie, une catégorie bien particulière de savoirs, soi-disant marqués du sceau du destin.

C’est à cette même époque qu’on découvrit les premiers papyri dans la vallée du Nil. Ils contiennent des informations sur le traitement des blessures et des maladies, la répartition du bétail et des denrées ainsi que des exercices mathématiques (calcul des surfaces et des volumes). Certaines de leurs découvertes techniques ont perduré jusqu’à aujourd’hui, comme en témoigne certaines unités de mesure (balance, etc) et le calendrier qui remonte aux observations astronomiques préhelléniques.

A voir : L'Histoire des Sumériens

Evolution de l’écriture

A gauche, les premiers pictogrammes utilisés en Mésopotamie voici 5300 ans. A droite, l'évolution des chiffres au cours des âges.

Dès que fleurirent les civilisations babyloniennes et égyptiennes, l’écriture et les mathématiques ont vécu une sorte de symbiose. Nées pratiquement simultanément, les deux langages ont permis de fonder les premières sociétés scientifiques, dans lesquelles les mathématiques libérèrent le langage des contraintes spécifiques de la mémoire humaine.

Alors que la proto-écriture, purement pictographique, telle les hiéroglyphes étaient réservés aux textes sacrés la plupart du temps écrits par des scribes, des "initiés", l’écriture cursive, dite "hiératique" permit la diffusion du savoir dans le peuple qui bientôt l’utilisa dans tous les documents courants.

La connaissance scientifique dont disposaient les Égyptiens et les Mésopotamiens était essentiellement de nature pratique, peu organisée rationnellement. Il faudra attendre l’éveil de la Grèce scolastique pour voir surgir une véritable réflexion sur la nature des phénomènes et leur cause. Cette connaissance se fondait sur la géométrie et l’astronomie.

Deuxième partie

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[1] G.Ifrah, “Histoire universelle des chiffres”, Seghers, 1981 (1 vol.); Robert Laffont, 1994 (2 vol.) – C. Seife et C.Blanchard-Maneval, "Zéro, la biographie d'une idée dangereuse", JC Lattès, 2002. Notons que la représentation numérique est de loin antérieure à l’invention des chiffres. Les Homo sapiens qui vivaient au paléolithique supérieur, voici 30000 ans, reproduisaient déjà sous forme d’entailles ou de cupules dans les matériaux durs, les séquences des évènements marquants. Cette invention est indépendante de l’écriture.

[2] M.Civil, “Sur les “livres d’écoliers” à l’époque paléobabylonienne”, dir.J.-M.Durant et J.-R. Kupper, Recherches et Civilisations, Paris, 1985, p71.


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