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Réunion Kyklos
16 mars 2010
L’approche pragmatiste
en épistémologie et didactique de la physique
Manuel Bächtold
LIRDEF – Equipe ERES
IUFM - Université Montpellier 2
Plan de l’exposé
1. L’approche pragmatiste
2. … en épistémologie de la physique
3. … en didactique de la physique
1. L’approche pragmatiste
Traitement nouveau de la question:
idée / proposition / théorie ↔ la réalité visée
pratique
Charles S. Peirce
maxime du pragmatisme: « Considérer quels sont les effets
pratiques que nous pensons pouvoir être produits par l’objet de
notre conception. La conception de tous ces effets est la
conception complète de l’objet »
→ nouvelle théorie de la signification
William James
méthode pragmatiste: « entreprendre d’interpréter chaque
conception d’après ses conséquences pratiques »
James
Nouvelle théorie de la vérité: « La vérité d’une idée n’est pas une
propriété statique qui lui serait inhérente. La vérité advient à une
idée. Celle-ci devient vraie, elle est rendue vraie par les événements. Sa vérité est en fait un événement, un processus : le
processus par lequel elle se vérifie elle-même, sa véri-fication »
idée (ou proposition ou théorie) = initiateur et guide pour l’action
ou « plan d’action » (John Dewey)
Vérification = « faculté qu’a une idée de nous guider de manière
satisfaisante » (James)
→ une idée est « vérifiée » si elle initie et guide des actions qui
sont couronnées de succès (c’est-à-dire des actions dont les
effets étaient anticipés par l’idée)
Similitude avec le vérificationnisme du positivisme logique
selon le pragmatisme: la vérité d’une idée s’établit, non pas dans le
terme de la vérification, mais dans le processus même de la
vérification
Proximité avec le second Wittgenstein (signification – usage)
Image du chemin:
Wittgenstein: « la signification d’un mot … réside … dans le fait que
je connais le chemin pour arriver à l’objet »
James: « Ma thèse est que la connaissance est constituée par le
déplacement à travers les expériences intermédiaires … Ce sont
ces intermédiaires qui déterminent la fonction cognitive particulière
exercée par l’idée »
Dimension transcendantale:
Kant: la connaissance est rendue possible par certains a priori
a priori absolus? ex: espace euclidien, substance, causalité
= thèse remise en cause:
→ par la physique moderne (cf. néo-kantiens)
a priori relatifs
→ par des considérations évolutionnistes (cf. pragmatistes)
instruments conceptuels (rendant possible une activité) qui
évoluent (pour s’adapter au contexte lui-même changeant)
Relativité certes mais a priori tout de même:
Wittgenstein: « On ne peut pas procéder à des expérimentations
s’il n’y a pas nombre de choses qu’on ne met pas en doute…
Lorsque je procède à une expérimentation, je ne doute pas de
l’existence de l’appareillage que j’ai sous les yeux; j’ai une masse
de doutes, mais non celui-là… les questions que nous posons et
nos doutes reposent sur ceci: certaines propositions sont
soustraites au doute, comme des gonds sur lesquels tournent ces
questions et doutes »
Empirisme
Hume
Positivisme
Mach
Positivisme logique
Schlick
Carnap
Neurath
Nouvel expérimentalisme
Latour
Pickering
Philosophie transcendantale
Kant
Pragmatisme
Peirce
James
Dewey
Néo-kantisme
Cassirer
Second Wittgenstein
Mead
Rorty
Brandon
Pragmatisme-transcendantal
Habermas
Putnam
Bitbol
Pihlström
2. L’approche pragmatiste en épistémologie de la physique
L’interprétation de la mécanique quantique
Quel est le statut des entités postulées par la théorie?
Quel est le statut du formalisme mathématique de la théorie?
La majorité des interprétations sont réalistes, i.e. présupposent:
entités et structure de la théorie
entités et structure du monde en soi
Ces interprétations font face au problème de la mesure*
ou sont incompatibles avec la théorie de la relativité restreinte
ou postulent une « ontologie extravagante »
*Bächtold - J Gen Philos Sci (2008)
L’interprétation pragmatiste de la mécanique quantique*
Démarche: mettre en lumière l’utilité de la théorie pour la pratique
des physiciens
1ère étape: expliciter la signification pragmatiste des mots
2e étape: expliciter les fonctions pragmatiques que doit remplir la
théorie
3e étape: montrer que seule la mécanique quantique remplit
exactement ces fonctions
*Bächtold - Found Phys (2008)
& Bächtold, L’interprétation de la mécanique quantique: une approche pragmatiste,
Hermann (2009)
recherches menées au CREA (Ecole Polytechnique) et IHPST (Paris 1)
sous la direction de Michel Bitbol
1ère étape:
Définitions pragmatiques des mots employés par les physiciens
dans leur pratique
ex: le mot « électron » renvoie à un certain ensemble de séries
de manipulations expérimentales – lesquelles partagent un
ensemble de conséquences observables potentielles
L’hypothèse de l’existence des électrons « marche »
Comment peut-on décrire les électrons?
On ne devrait rien dire de plus que ce qui est établi par l’activité
scientifique et de manière consensuelle
2e étape:
La théorie doit fournir des outils pour exprimer et manipuler de
manière synthétique un ensemble de données
La théorie doit permettre de prédire au mieux les événements,
et ce, dans différentes circonstances
« au mieux »: de manière probabiliste
= expression d’une contrainte empirique (relation
d’incompatibilité entre certaines paires d’observables)
7 fonctions pragmatiques sont dégagées
3e étape:
Pour chaque élément du formalisme mathématique de la
mécanique quantique, on montre quelle est sa contribution pour
remplir les 7 fonctions pragmatiques:
Pourquoi a-t-on recours aux espaces vectoriels?
aux nombres complexes?
à l’équation de Schrödinger?
…
La présence de chacun de ces éléments se justifie par son utilité
pour la pratique des physiciens
Il n’est pas besoin de postuler une correspondance avec de
prétendues entités du monde en soi
Si la mécanique quantique est modifiée, on montre que la
nouvelle théorie:
- soit est incapable de remplir les 7 fonctions pragmatiques
- soit se dote d’une structure formelle de surplus
Le statut de l’interprétation pragmatiste:
Elle se veut une interprétation minimale qui puisse faire l’objet
d’un consensus
Elle donne une justification à tous les éléments de la
mécanique quantique (à l’aune de la pratique des physiciens)
Elle ne soulève aucun problème théorique
Elle ne s’oppose pas aux interprétations réalistes, au sens où
elle n’implique pas un renoncement de principe à toute forme
d’ontologie
L’intérêt de l’approche pragmatiste en épistémologie de la physique:
Elle clarifie quelles sont les fonctions pragmatiques que doit remplir la
théorie considérée et par quels moyens celle-ci parvient à les remplir
→ part a priori de la théorie
En clarifiant ces fonctions, l’approche pragmatiste permet d’identifier
les contraintes empiriques
→ part a posteriori de la théorie
Existe-t-il des a priori absolus en physique?
- la structure prédictive probabiliste? (cf. Bitbol)
→ réponse pragmatiste (recours aux probabilités = résultat d’une
contrainte empirique)1
- les espaces vectoriels? (cf. R. I. G. Hughes)
→ réponse: idée artificielle en physique classique2
- les concepts classiques? pour décrire les appareils de mesure et les
résultats qu’ils produisent (cf. Bohr)
→ réponse nuancée3
- la logique bivalente comme structure sous-jacente à la description
des résultats4
…
1. Bächtold – thèse (2005)
2. Idem
3. Bächtold - Stud Hist Philos Mod Phys (2008)
recherches menées à la TU de Dortmund, équipe de Brigitte Falkenburg
4. Bächtold – communication SPS09
projet de recherche (1)
Sujet: Comment le concept d’énergie a-t-il évolué avec l’avènement
des théories de la relativité restreinte et générale et de la mécanique
quantique ?
Cadre: projet de recherche ‘Origines de l’énergie, énergies de demain’
(UM2, UM3, CEA, Paris 7, Centre Viète, coordonné par Muriel Guedj)
Points traités: quantification de l’énergie, principe de conservation de
l’énergie, relation énergie-temps, fonction unificatrice du concept
d’énergie
3. L’approche pragmatiste en didactique de la physique
projet de recherche (2)
L’influence historique du pragmatisme en pédagogie
John Dewey:
→ l’un des trois fondateurs du pragmatisme
→ à l’origine de la pédagogie progressive
La pédagogie progressive de Dewey:
- tenir compte des capacités de l’enfant
- mettre en place des activités qui répondent à ses intérêts pour le
mettre dans une posture active (il cherche à résoudre un problème)
- l’activité intellectuelle est le prolongement d’une activité manuelle
(thèse de la connaissance comme instrument pour l’action)
- privilégier la coopération entre élèves (à l’image de la démocratie)
En rupture avec la pédagogie transmitive et basée sur la discipline
Participe au mouvement de la pédagogie active
Constat:
L’intérêt de cette posture active est aujourd’hui reconnue de tous
Question:
L’approche pragmatiste ne permet-elle pas d’aller plus loin?
L’application du pragmatisme en didactique de la physique
Pertinence de fait: le pragmatisme met le projecteur sur la genèse de
la connaissance
Quelques références en didactique dans l’esprit du pragmatisme:
Vergnaud (1991), Lemaignan & Weil-Barais (1993), Robardet &
Guillaud (1997)
Lien didactique – psychologie du développement cognitif de l’enfant:
référence majeure: Jean Piaget → perspective pragmatiste
Objectif du projet: mettre à profit l’analyse pragmatiste des contenus
de connaissance pour réorganiser ces contenus et repenser le mode
de son enseignement
Hypothèse: concept scientifique / modèle théorique = instrument, pas
simplement pour l’activité matérielle, mais aussi pour l’activité
intellectuelle dont le lien avec l’activité matérielle n’est pas immédiat
Démarche: soit un modèle théorique à enseigner
- dégager les fonctions pragmatiques que remplit ce modèle
- mettre en place une séquence d’enseignement où les élèves sont
conduits à reconstruire d’eux-mêmes le modèle afin de résoudre un
problème
→ à cette occasion, ils prennent conscience des fonctions
pragmatiques de ce modèle
Intérêt supposé: cette prise de conscience facilite l’appropriation du
modèle par les élèves et favorise leur capacité à le remobiliser dans
une situation nouvelle
Exemple traité: le modèle atomique
Motivations:
- ce modèle est fondamental en physique
- il est traité de la 4e à la terminale dans différents chapitres de la
physique et de la chimie
- littérature existante sur le processus de modélisation – modèle
atomique (Barboux et al 1987, Sere & Moppert 1989, Larcher et al
1990, 1994…)
- recherche menée sur les dimensions ontologique et épistémologique
de l’hypothèse atomiste (autour de la conception de Mach)*
*Bächtold – J Gen Philos Sc (2010)
Distinction: hypothèse de l’atome / modèle atomique
Fonctions pragmatiques de l’hypothèse de l’atome:
- fonction de simplification: permet de partir du simple pour rendre
compte de phénomènes complexes
- fonction de guide: offre un cadre structurant à l’activité de modélisation
- fonction d’unification: hypothèse permettant de rendre compte d’une
grande variété de phénomènes
- fonction d’économie: la référence à un atome donné est un moyen
économique de faire référence à tout un ensemble de préparations
expérimentales et de résultats d’expérience
Idée de séquence:
- l’hypothèse de l’atome et un modèle atomique très rudimentaire sont
proposés aux élèves
- les élèves doivent enrichir ce modèle afin de rendre compte de
diverses propriétés d’un gaz
- ils doivent l’adapter afin de le transposer au cas de liquides et de
solides et rendre compte de changements d’état
- ils doivent l’enrichir pour rendre compte de réactions chimiques
- ils doivent le préciser pour rendre compte de phénomènes électriques
…