Cette image illustre un effet de lentille gravitationnelle dû à la distorsion de l’espace par la masse. Ce… est une prédiction où la théorie de la relativité d’Einstein a donné la bonne réponse là où celle de Newton ne l’a pas fait. Mais même avec cela, il est impossible de « prouver » qu’Einstein a raison.
NASA, ESA et Johan Richard (Caltech, USA); Remerciements : Davide de Martin & James Long (ESA/Hubble)
Vous avez entendu parler de nos plus grandes théories scientifiques: la théorie de l’évolution, la théorie du Big Bang, la théorie de la gravité. Vous avez également entendu parler du concept de preuve et des affirmations selon lesquelles certaines preuves prouvent la validité de ces théories. Les fossiles, l’héritage génétique et l’ADN prouvent la théorie de l’évolution. L’expansion de Hubble de l’Univers, l’évolution des étoiles, des galaxies et des éléments lourds, et l’existence du fond micro-onde cosmique prouvent la théorie du Big Bang. Et la chute d’objets, les horloges GPS, le mouvement planétaire et la déviation de la lumière des étoiles prouvent la théorie de la gravité.
Sauf que c’est un mensonge complet. Bien qu’ils fournissent des preuves très solides pour ces théories, ils ne sont pas des preuves. En fait, en matière de science, prouver quoi que ce soit est une impossibilité.
En théorie, les propriétés différentes de la grande tache rouge de Jupiter, distinctes du reste de la… atmosphère, pourrait être liée à des différences thermiques venant d’en bas. Même si les preuves viennent soutenir cette idée, cela ne constituera pas une preuve scientifique.
Art de Karen Teramura, UH IfA avec James O’Donoghue et Luke Moore
La réalité est un endroit compliqué. Tout ce que nous avons à nous guider, d’un point de vue empirique, ce sont les quantités que nous pouvons mesurer et observer. Même à cela, ces quantités ne sont aussi bonnes que les outils et l’équipement que nous utilisons pour effectuer ces observations et mesures. Les distances et les tailles ne sont aussi bonnes que les bâtons de mesure auxquels vous avez accès; les mesures de luminosité ne sont aussi bonnes que votre capacité à compter et à quantifier les photons; même le temps lui-même n’est connu que de même que l’horloge dont vous avez besoin pour mesurer son passage. Peu importe la qualité de nos mesures et de nos observations, il y a une limite à leur qualité.
Une horloge lumineuse, formée par un photon rebondissant entre deux miroirs, définira le temps pour un observateur…. Même la théorie de la relativité restreinte, avec toutes les preuves expérimentales, ne peut jamais être prouvée.
John D. Norton
Nous ne pouvons pas non plus tout observer ou tout mesurer. Même si l’Univers n’était pas soumis aux règles quantiques fondamentales qui le régissent, avec toute son incertitude inhérente, il ne serait pas possible de mesurer chaque état de chaque particule dans toutes les conditions tout le temps. À un moment donné, nous devons extrapoler. C’est incroyablement puissant et incroyablement utile, mais c’est aussi incroyablement limitant.
La courbure de l’espace signifie que les horloges qui sont plus profondes dans un puits gravitationnel — et donc, dans… un espace plus fortement incurvé run fonctionne à un rythme différent de celui d’une partie moins profonde et moins incurvée de l’espace. Bien que nos prédictions pour les satellites GPS fonctionnent extraordinairement bien, même cela ne peut pas « prouver » que la relativité générale est correcte.
NASA
Afin de trouver un modèle capable de prédire ce qui se passera dans diverses conditions, nous devons comprendre certaines choses.
- Ce que nous sommes capables de mesurer, et avec quelle précision.
- Ce qui a été mesuré jusqu’à présent, dans des conditions initiales spécifiques.
- Quelles lois tiennent pour ces phénomènes, c’est-à-dire quelles relations observées existent entre des quantités spécifiques.
- Et quelles sont les limites des choses que nous connaissons actuellement.
Si vous comprenez ces choses, vous avez les bons ingrédients pour formuler une théorie scientifique: un cadre pour expliquer ce que nous savons déjà se passer ainsi que pour prédire ce qui se passera dans de nouvelles circonstances non testées.
Si vous regardez de plus en plus loin, vous regardez aussi de plus en plus loin dans le passé. Le plus éloigné… nous pouvons voir que le temps est de 13,8 milliards d’années: notre estimation de l’âge de l’Univers. C’est l’extrapolation aux temps les plus anciens qui a conduit à l’idée du Big Bang. Bien que tout ce que nous observons soit conforme au cadre du Big Bang, ce n’est pas quelque chose qui puisse jamais être prouvé.
NASA / STScI / A. Felid
Nos meilleures théories, comme la théorie de l’évolution susmentionnée, la théorie du Big Bang et la Relativité générale d’Einstein, couvrent toutes ces bases. Ils ont un cadre quantitatif sous-jacent, nous permettant de prédire ce qui se passera dans diverses situations, puis de tester ces prédictions de manière empirique. Jusqu’à présent, ces théories se sont révélées éminemment valables. Là où leurs prédictions peuvent être décrites par des expressions mathématiques, nous pouvons dire non seulement ce qui devrait arriver, mais à quel point. Pour ces théories en particulier, parmi beaucoup d’autres, les mesures et observations qui ont été effectuées pour tester ces théories ont été extrêmement réussies.
Mais aussi validant que cela soit — et aussi puissant que cela soit pour falsifier des alternatives — il est totalement impossible de prouver quoi que ce soit en science.
Une preuve mathématique que la dérivée de est égale à la dérivée de f(x) moins le… dérivé de g(x). En science, même les preuves mathématiques sont certaines à moins de 100%, car il n’est pas certain à 100% que les règles mathématiques s’appliquent à votre système physique.
Université Paul Dawkins / Lamar
En science, au mieux, le processus est très similaire, mais avec une mise en garde: vous ne savez jamais quand vos postulats, règles ou étapes logiques cesseront soudainement de décrire l’Univers. Vous ne savez jamais quand vos hypothèses deviendront soudainement invalides. Et vous ne savez jamais si les règles que vous avez appliquées avec succès pour les situations A, B et C s’appliqueront avec succès à la situation D.
Ce n’est pas simplement que les galaxies s’éloignent de nous qui provoque un décalage vers le rouge, mais plutôt que le… l’espace entre nous et la galaxie redshifte la lumière sur son voyage de ce point lointain à nos yeux. Bien sûr, cela repose sur une hypothèse dont nous n’avons aucun moyen de tester la validité. Si c’est faux, il en va peut-être de toutes les conclusions que nous en tirons.
Larry McNish du Centre de la RASC de Calgary
C’est un acte de foi de supposer qu’il le fera, et bien que ce soient souvent de bons sauts de foi, vous ne pouvez pas prouver que ces sauts sont toujours valables. Si les lois de la nature changent au fil du temps, ou se comportent différemment dans des conditions différentes, ou dans des directions ou des endroits différents, ou ne s’appliquent pas au système auquel vous avez affaire, vos prédictions seront fausses. Et c’est pourquoi tout ce que nous faisons en science, peu importe à quel point elle est testée, est toujours préliminaire.
Le modèle standard Lagrangien est une équation unique encapsulant les particules et les interactions de… le Modèle Standard. Il comporte cinq parties indépendantes: les gluons (1), les bosons faibles (2), comment la matière interagit avec la force faible et le champ de Higgs (3), les particules fantômes qui soustraient les redondances du champ de Higgs (4) et les fantômes de Fadeev-Popov, qui affectent les redondances de l’interaction faible (5). Les masses de neutrinos ne sont pas incluses. De plus, ce n’est que ce que nous savons jusqu’à présent; ce n’est peut-être pas le Lagrangien complet décrivant 3 des 4 forces fondamentales.
Thomas Gutierrez, qui insiste sur le fait qu’il y a une « erreur de signe » dans cette équation
Même en physique théorique, la plus mathématique de toutes les sciences, nos « preuves » ne sont pas entièrement solides. Si les hypothèses que nous formulons sur la théorie physique sous—jacente (ou sa structure mathématique) ne s’appliquent plus — si nous sortons de la plage de validité de la théorie – nous « prouverons » quelque chose qui ne s’avère pas vrai. Si quelqu’un vous dit qu’une théorie scientifique a été prouvée, vous devriez lui demander ce qu’il entend par là. Normalement, ils signifient « ils se sont convaincus que cette chose est vraie », ou ils ont des preuves accablantes qu’une idée spécifique est valide sur une plage spécifique. Mais rien dans la science ne peut jamais vraiment être prouvé. Il est toujours sujet à révision.
Dans le modèle standard, le moment dipolaire électrique du neutron est prédit comme un facteur dix… des milliards plus grands que nos limites d’observation montrent. La seule explication est que quelque chose au-delà du Modèle standard protège cette symétrie CP. Nous pouvons démontrer beaucoup de choses en science, mais prouver que le CP est conservé dans les interactions fortes ne peut jamais être fait.
travaux dans le domaine public d’Andreas Knecht
Cela ne signifie pas qu’il est impossible de savoir quoi que ce soit. Au contraire, à bien des égards, les connaissances scientifiques sont les connaissances les plus « réelles » que nous puissions acquérir sur le monde. Mais en science, rien n’est jamais prouvé hors de l’ombre d’un doute. Comme l’a dit Einstein lui-même:
Le théoricien scientifique n’est pas à envier. Car la nature, ou plus précisément l’expérience, est un juge inexorable et peu amical de son travail. Il ne dit jamais « Oui » à une théorie. Dans les cas les plus favorables, il est dit « Peut-être », et dans la grande majorité des cas simplement « Non. »Si une expérience est d’accord avec une théorie, cela signifie pour cette dernière « Peut-être », et si elle n’est pas d’accord, cela signifie « Non. »Probablement chaque théorie connaîtra un jour son « Non— – la plupart des théories, peu de temps après la conception.
L’idée d’unification soutient que les trois forces du Modèle standard, et peut-être même la gravité… aux énergies supérieures, sont unifiées ensemble dans un cadre unique. Cette idée est puissante, a conduit à de nombreuses recherches, mais est une conjecture complètement non prouvée. Néanmoins, de nombreux physiciens sont convaincus qu’il s’agit d’une approche importante pour comprendre la nature.
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Alors n’essayez pas de prouver des choses; essayez de vous convaincre. Et soyez votre critique le plus sévère et votre plus grand sceptique. Chaque théorie scientifique échouera un jour, et quand elle le fera, cela annoncera une nouvelle ère de recherches et de découvertes scientifiques. Et de toutes les théories scientifiques que nous avons jamais inventées, les meilleures réussissent le plus longtemps possible et sur les plus grandes plages possibles. Dans un certain sens, c’est mieux qu’une preuve: c’est la description la plus correcte du monde physique que l’humanité ait jamais imaginé.