SCIENCE / Le problème de la sous-détermination de la théorie par l'expérience ou problème de Duhem

C’est dans La théorie physique que l’on trouve la formulation la plus explicite de ce qui deviendra plus tard connu comme le « problème de Duhem » ou « thèse de Duhem-Quine » : à savoir que les expériences scientifiques ne testent jamais une hypothèse isolée mais un ensemble de propositions théoriques et d’hypothèses auxiliaires formant un tout cohérent. Cette idée, qui dans le langage contemporain correspond à la sous-détermination locale et au holisme expérimental, est formulée avec une précision conceptuelle remarquable chez Duhem.

Duhem part d’un constat sur la pratique effective des physiciens : une expérience scientifique, surtout dans les sciences physiques qu’il connaissait intimement, suppose un appareillage, des conditions de laboratoire, une interprétation des résultats instrumentaux et une série de théories connexes qui permettent de passer du donné sensible (par exemple la lecture d’une aiguille ou d’une bande photographique) à une proposition théorique sur le monde physique. Ainsi, lorsque l’on croit « tester » une loi particulière (disons, une loi électrodynamique), en réalité ce que l’expérience met à l’épreuve est un complexe constitué de cette loi, des hypothèses sur le fonctionnement des instruments de mesure, des conditions initiales supposées, et de pans entiers de physique connexe (par exemple l’optique si la mesure est optique, la thermodynamique si les appareils sont sensibles à la température, etc.). En conséquence, si l’expérience semble contredire la loi en question, il n’est pas logiquement nécessaire que la loi elle-même soit fausse : c’est peut-être l’une des hypothèses auxiliaires qui a échoué, ou encore une erreur instrumentale. Duhem souligne donc qu’il n’existe pas de « falsification cruciale » d’une hypothèse isolée, contrairement à ce que suggérera plus tard Karl Popper. Chez Duhem, le raisonnement est plus radical : la physique expérimentale ne permet jamais de trancher de façon définitive contre une hypothèse singulière, car la réfutation est toujours plurivoque. On peut toujours sauver une théorie en ajustant des hypothèses auxiliaires. La logique de l’expérience est ainsi globalement holistique.

Il faut ajouter que Duhem ne se contente pas d’une remarque méthodologique : il en tire une conception cohérente de la physique. Pour lui, une théorie physique n’est pas une description littérale de la réalité, mais un instrument de classification des lois expérimentales, une économie des phénomènes. La théorie ne vise pas à dévoiler l’essence des choses mais à organiser des régularités, de façon à en donner une représentation cohérente et féconde pour la prédiction. En ce sens, Duhem défend un instrumentalisme méthodologique, parfois qualifié de « réalisme modéré » : il ne nie pas l’existence du monde physique, mais refuse de considérer les entités théoriques (atome, champ, etc.) comme des réalités dont la science livrerait la vérité ultime. La sous-détermination, dans son cadre, n’est pas un problème dissolvant mais une conséquence naturelle du statut qu’il attribue à la théorie : comme outil de classification, il est normal que plusieurs systèmes puissent rendre compte des mêmes phénomènes. Le critère de choix ne sera donc pas la vérité ultime, mais des vertus pragmatiques et méthodologiques : simplicité, unité, fécondité, cohérence interne.

Dans La théorie physique, Duhem illustre son propos par des cas historiques. Il insiste sur le fait qu’aucune expérience n’est jamais « cruciale » : les expériences que Bacon ou Newton auraient voulu considérer comme décisives sont en réalité interprétables de façons multiples si l’on modifie les hypothèses auxiliaires. Un exemple frappant est sa critique de la notion d’« expérience cruciale » de Newton pour trancher entre l’optique corpusculaire et l’optique ondulatoire. Pour Duhem, il est illusoire de croire qu’un dispositif expérimental suffit à discriminer définitivement deux théories concurrentes, car la traduction entre observation et théorie est médiatisée par tout un arrière-plan théorique. Cette critique radicale aura une influence considérable sur la philosophie des sciences au XXᵉ siècle, même si Duhem lui-même restait étranger au courant analytique anglo-saxon.

Ce point est central : Duhem est à la fois physicien et historien, et il conçoit la science comme une activité intégrée dans le temps, dont les théories sont des instruments transitoires. Cela donne à sa réflexion une orientation différente de celle de Quine, qui généralise la thèse de Duhem à l’ensemble du langage et en tire une thèse d’indétermination de la traduction et d’holisme radical. Duhem, lui, restreint le problème à la physique, et ne prétend pas l’étendre à toute connaissance humaine. Il est aussi catholique convaincu, ce qui influence son épistémologie : la science est pour lui autonome mais limitée, elle ne peut prétendre dire l’essence du réel. Ce positionnement rend sa réflexion originale par rapport aux débats ultérieurs : pour Duhem, la sous-détermination n’est pas tant une menace qu’un rappel des limites de la physique, limites qui sauvegardent à la fois la modestie de la science et sa fécondité.

Ainsi, les apports de Duhem à la question sont multiples : (1) il formule avec précision l’impossibilité logique de tester isolément une hypothèse physique, (2) il met en lumière le rôle des hypothèses auxiliaires et du contexte théorique global dans toute expérience, (3) il rejette l’idée d’expériences cruciales et fonde un holisme méthodologique, (4) il inscrit cette thèse dans une conception instrumentale de la théorie physique, ce qui donne un cadre cohérent à la sous-détermination, et (5) il fournit des analyses historiques exemplaires qui nourriront la réflexion ultérieure. C’est ce corpus que Quine reprendra et élargira, et qui nourrira une bonne partie de la philosophie analytique des sciences au XXᵉ siècle.

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La contribution de Duhem à la problématique de la sous-détermination s'enracine dans sa formation de physicien théoricien et sa pratique effective de la recherche scientifique, particulièrement en thermodynamique et en mécanique rationnelle. Cette expérience directe de l'activité scientifique lui permet de développer une analyse fine des procédures réelles de validation théorique, révélant la complexité des rapports entre hypothèses théoriques et vérification expérimentale que les reconstructions philosophiques traditionnelles avaient tendance à simplifier. Son approche se distingue par un réalisme méthodologique qui reconnaît l'autonomie relative de la théorisation scientifique tout en maintenant l'exigence de contact avec l'expérience, évitant ainsi les écueils du conventionnalisme radical d'une part et de l'empirisme réductionniste d'autre part. Cette position nuancée lui permet de formuler avec une précision remarquable les dilemmes épistémologiques que la philosophie des sciences ne cessera d'approfondir tout au long du XXe siècle.

Notons pour mémo que l'œuvre épistémologique de Duhem s'articule principalement autour de deux textes majeurs : "La Théorie physique, son objet et sa structure" (1906) et les articles rassemblés dans "Σώζειν τὰ φαινόμενα : Essai sur la notion de théorie physique de Platon à Galilée" (1908). Ces travaux développent une critique systématique de l'empirisme naïf et de l'inductivisme qui dominaient la philosophie des sciences de son époque, anticipant de plusieurs décennies les développements qui marqueront l'épistémologie contemporaine avec Quine, Kuhn, et Feyerabend. Bien que ses travaux aient été initialement développés dans le contexte spécifique de la physique théorique, ils ont acquis une portée philosophique générale qui dépasse largement leur domaine d'origine pour éclairer les problèmes fondamentaux de la méthode scientifique et de la rationalité théorique.

L'Analyse de la Structure Logique des Théories Physiques

Dans La Théorie physique, son objet et sa structure, Duhem développe une analyse systematique du staut des théories physiques qui constitue le fondement de sa critique de l'experimentum crucis. Selon sa conception, une théorie physique ne consiste pas en une collection d'hypothèses isolées susceptibles d'être testées individuellement, mais forme un système déductif unifié où les hypothèses fondamentales, les définitions opérationnelles, les axiomes mathématiques, et les règles de correspondance s'articulent de manière organique pour produire des conséquences empiriquement testables. Cette vision systémique implique qu'aucune partie de la théorie ne peut être évaluée indépendamment des autres composants, car les prédictions empiriques découlent toujours de l'ensemble du système théorique pris dans sa totalité. Cette analyse anticipe de manière remarquable la thèse holistique que Quine développera cinquante ans plus tard, bien qu'elle demeure circonscrite au domaine spécifique de la physique théorique sans prétendre à la généralité ontologique que lui donnera la philosophie analytique.

Duhem distingue soigneusement entre les "faits pratiques" directement accessibles à l'observation et les "faits théoriques" construits par l'interprétation théorique des données empiriques. Cette distinction révèle que l'expérience scientifique ne porte jamais sur des phénomènes bruts mais toujours sur des phénomènes déjà interprétés à travers un appareil conceptuel et instrumental complexe. Lorsqu'un physicien mesure une résistance électrique, il n'observe pas directement une propriété intrinsèque du matériau étudié, mais interprète des indications instrumentales (déviations d'aiguilles, variations de potentiels) à travers un ensemble de théories auxiliaires concernant le fonctionnement des instruments de mesure, les phénomènes électromagnétiques, et les conditions expérimentales. Cette médiation théorique de l'observation implique que la confrontation entre théorie et expérience ne peut jamais être directe et transparente, mais nécessite toujours la mobilisation d'un ensemble complexe d'hypothèses auxiliaires dont la validité conditionne l'interprétation des résultats expérimentaux.
L'analyse duhémienne révèle également la dimension constructive de l'expérimentation scientifique. L'expérience physique n'est jamais une simple observation passive de « phénomènes* naturels* », mais implique la construction délibérée de situations artificielles où certains paramètres sont contrôlés, d'autres éliminés, et où les « phénomènes* » étudiés sont isolés de leur contexte « naturel* » complexe. Cette construction expérimentale nécessite la mobilisation d'un ensemble considérable de connaissances théoriques et techniques : théories sur le fonctionnement des instruments, hypothèses sur les conditions de validité des approximations utilisées, présuppositions sur la stabilité des conditions expérimentales, et conventions sur les procédures de mesure légitimes. L'interdépendance entre ces différents niveaux de théorisation implique qu'une anomalie expérimentale peut toujours être attribuée à une défaillance dans n'importe lequel de ces composants plutôt qu'à la fausseté de l'hypothèse principale testée.

La Critique de l'Experimentum Crucis et ses Implications

Le cœur de l'argumentation duhémienne réside dans sa démonstration de l'impossibilité logique de l'experimentum crucis, cette expérience décisive qui, selon la méthodologie baconienne et newtonienne, devrait permettre de trancher définitivement entre deux hypothèses rivales. Duhem montre que cette impossibilité découle de la structure même de la déduction théorique en physique, où les conséquences empiriques testables ne découlent jamais d'une hypothèse isolée mais toujours d'un ensemble complexe d'hypothèses. Quand une prédiction théorique se révèle incompatible avec les résultats expérimentaux, la logique permet seulement de conclure que l'ensemble des hypothèses mobilisées contient au moins une proposition fausse, sans pouvoir identifier précisément laquelle. Cette indétermination logique ouvre un espace de manœuvre théorique où il devient possible de préserver n'importe quelle hypothèse particulière en ajustant d'autres composants du système théorique.

L'exemple paradigmatique développé par Duhem concerne les tentatives de réfutation de l'hypothèse de Prout en chimie, selon laquelle tous les poids atomiques seraient des multiples entiers du poids de l'hydrogène. Les mesures précises révélaient des écarts systématiques par rapport aux prédictions de cette hypothèse, mais ces écarts pouvaient être attribués soit à la fausseté de l'hypothèse de Prout, soit à des erreurs dans les procédures de purification des échantillons, soit à des approximations insuffisantes dans les méthodes de mesure, soit à des hypothèses auxiliaires incorrectes sur la composition isotopique des éléments. L'histoire ultérieure de la chimie devait d'ailleurs montrer que l'hypothèse de Prout contenait une intuition profonde sur la structure atomique de la matière, même si sa formulation initiale était inadéquate. Cet exemple illustre comment la complexité de la validation expérimentale peut temporairement masquer la fécondité d'une hypothèse théorique et comment les décisions d'abandon ou de maintien des hypothèses impliquent des considérations qui dépassent la simple confrontation avec les données empiriques.

Duhem généralise cette analyse en montrant que l'histoire de la physique révèle de nombreux cas où des théories initialement contredites par l'expérience ont été ultérieurement validées par des développements théoriques ou techniques qui ont permis de réviser l'interprétation des données apparemment réfutantes. L'exemple de l'hypothèse copernicienne illustre cette possibilité : les observations astronomiques de l'époque semblaient contredire le mouvement de la Terre (absence de parallaxe stellaire, absence d'effets mécaniques du mouvement terrestre), mais ces apparent réfutations ont été progressivement levées par l'amélioration des instruments d'observation et le développement de théories plus sophistiquées sur les phénomènes mécaniques et optiques. Cette révision rétrospective suggère que le maintien d'une théorie face à des anomalies expérimentales peut être épistémiquement justifié si cette théorie présente des vertus théoriques compensatoires : cohérence interne, fécondité explicative, intégration avec d'autres domaines de connaissance.

Le Conventionnalisme Modéré de Duhem

La position épistémologique de Duhem se caractérise par un conventionnalisme modéré qui reconnaît l'existence d'éléments conventionnels dans la construction théorique tout en maintenant l'exigence de contrainte empirique. Cette position se distingue du conventionnalisme radical de Poincaré qui tend à considérer les principes fondamentaux de la physique comme des conventions libres déguisées en « lois » prétendues « naturelles* ». Pour Duhem, si les théories physiques comportent effectivement des éléments conventionnels (choix des systèmes d'unités, sélection des variables fondamentales, formalismes mathématiques adoptés), ces conventions ne sont pas arbitraires mais doivent satisfaire des contraintes de cohérence interne, de fécondité explicative, et de contact avec l'expérience. Cette conception nuancée lui permet d'éviter le relativisme épistémologique tout en reconnaissant la dimension constructive de la théorisation scientifique.
Le conventionnalisme duhémien s'applique particulièrement à ce qu'il appelle les "hypothèses fondamentales" des théories physiques, c'est-à-dire les principes généraux qui définissent le cadre conceptuel et mathématique dans lequel s'inscrivent les lois particulières. Ces hypothèses fondamentales (principe de conservation de l'énergie, postulats de la mécanique rationnelle, axiomes de l'électromagnétisme) ne peuvent être directement testées par l'expérience car elles définissent le langage même dans lequel les phénomènes sont décrits et les prédictions formulées. Leur adoption relève donc en partie d'un choix conventionnel guidé par des critères de simplicité, d'élégance mathématique, et de puissance unificatrice. Cependant, ces conventions ne sont pas immunisées contre la révision : leur maintien dépend de leur capacité à générer des théories particulières empiriquement fécondes et de leur compatibilité avec l'ensemble de l'édifice théorique de la physique.

Cette analyse du statut des hypothèses fondamentales conduit Duhem à développer une conception graduée de la testabilité théorique. Les hypothèses particulières, plus proches de l'expérience, sont soumises à un contrôle empirique plus strict et peuvent être révisées de manière relativement indépendante. Les hypothèses intermédiaires, qui articulent les principes fondamentaux avec les lois particulières, bénéficient d'une plus grande stabilité mais demeurent révisables en cas d'accumulation d'anomalies. Les hypothèses fondamentales jouissent de la plus grande stabilité car leur révision implique une reconstruction extensive de l'ensemble de l'édifice théorique. Cette hiérarchisation épistémologique permet de rendre compte de la stabilité différentielle des composants théoriques sans tomber dans un dogmatisme qui immuniserait certaines hypothèses contre toute révision possible.

L'Influence de Duhem sur l'Épistémologie Contemporaine

Son influence s'est exercée principalement à travers la médiation de Willard Van Orman Quine, qui a généralisé et radicalisé les intuitions duhémiennes dans le cadre d'une épistémologie naturaliste et holistique. Quine reconnaît explicitement sa dette envers Duhem dans "Two Dogmas of Empiricism" (1951), où il développe la thèse selon laquelle "nos énoncés sur le monde extérieur font face au tribunal de l'expérience sensible non pas individuellement mais seulement comme un ensemble collectif". Cette formulation généralise l'analyse duhémienne de la physique à l'ensemble de nos connaissances, suggérant que la sous-détermination n'est pas un problème spécifique aux sciences physiques mais une caractéristique générale de notre rapport cognitif au monde. Cependant, cette généralisation transforme également la « nature* » du problème : là où Duhem se limitait à analyser les difficultés méthodologiques de la validation expérimentale en physique, Quine développe une critique ontologique et sémantique plus radicale qui remet en question la distinction même entre vérités empiriques et vérités conceptuelles.

La réception de Duhem dans la philosophie des sciences contemporaine a été médiatisée par les débats autour du réalisme scientifique et de l'interprétation des révolutions scientifiques. Thomas Kuhn, dans "La Structure des révolutions scientifiques" (1962), développe une conception des paradigmes scientifiques qui présente des affinités avec l'analyse duhémienne des systèmes théoriques, bien qu'elle mette davantage l'accent sur les aspects sociologiques et historiques des changements conceptuels. Imre Lakatos, dans sa méthodologie des programmes de recherche scientifique, reprend l'idée duhémienne de la stabilité différentielle des composants théoriques en distinguant entre "noyau dur" et "ceinture protectrice" des programmes de recherche. Ces développements témoignent de la fécondité des intuitions duhémiennes tout en révélant les tensions entre différentes manières d'interpréter les implications de la sous-détermination pour la rationalité scientifique.

Les débats contemporains autour de l'anti-réalisme constructif de Bas van Fraassen et du réalisme scientifique structural prolongent également les interrogations duhémiennes sur le statut ontologique des entités théoriques et la portée cognitive des théories physiques. Van Fraassen reprend l'idée duhémienne selon laquelle l'acceptation d'une théorie n'implique pas nécessairement la croyance en la vérité de tous ses composants, mais peut se limiter à la reconnaissance de son adéquation empirique. Le réalisme structural, développé par John Worrall et Steven French, s'inspire de l'analyse duhémienne de la continuité structurelle à travers les changements théoriques pour défendre une conception modifiée du réalisme scientifique qui se concentre sur les relations mathématiques plutôt que sur l'interprétation ontologique des entités postulées.

Les Textes Fondamentaux et leur Architecture Argumentative

"La Théorie physique, son objet et sa structure" constitue l'exposition la plus systématique des conceptions épistémologiques de Duhem. L'ouvrage s'articule en deux parties principales : la première, consacrée à "l'objet de la théorie physique", développe une critique des conceptions réalistes et inductivistes de la science physique ; la seconde, traitant de "la structure de la théorie physique", analyse la « nature* » des « systèmes* » déductifs et les modalités de leur validation expérimentale. C'est dans cette seconde partie, et plus particulièrement dans les chapitres VI ("La théorie physique et l'expérience") et VII ("Les qualités d'une bonne théorie physique"), que Duhem développe son analyse de l'impossibilité de l'experimentum crucis et de la sous-détermination théorique. L'argumentation procède par une analyse fine de cas historiques concrets (réfutation apparente de l'hypothèse de Fresnel sur la propagation de la lumière, controverses autour de la théorie de Newton, débats sur l'hypothèse atomique) qui révèlent la complexité effective des processus de validation théorique par opposition aux reconstructions simplifiées de la méthodologie inductiviste.

Le chapitre VI, intitulé La théorie physique et l'expérience, contient l'analyse la plus détaillée de la structure logique de la validation expérimentale. Duhem y développe sa célèbre comparaison entre l'expérimentation en physique et l'observation directe en sciences dites naturelles, montrant que le physicien ne peut jamais se contenter d'une simple constatation mais doit toujours interpréter des signes instrumentaux à travers un appareil théorique complexe. Cette médiation théorique de l'observation implique que la confrontation entre théorie et expérience ne peut jamais être directe et univoque. Duhem illustre cette thèse par l'analyse de controverses historiques concrètes, particulièrement l'épisode de la réfutation apparente de la théorie ondulatoire de Fresnel par l'expérience de Foucault sur la vitesse de propagation de la lumière dans les milieux denses. Cette analyse révèle comment une expérience apparemment décisive peut voir son interprétation révisée par des développements théoriques ultérieurs qui modifient la compréhension des conditions expérimentales et des hypothèses auxiliaires mobilisées.

Dans Σώζειν τὰ φαινόμενα, Duhem développe une perspective historique sur l'évolution des conceptions de la théorie physique depuis l'Antiquité grecque jusqu'à l'époque moderne. Cette analyse historique révèle l'existence de deux traditions épistémologiques distinctes : d'une part, la tradition "réaliste" qui voit dans les théories physiques des descriptions véritables de la structure cachée de la réalité ; d'autre part, la tradition "instrumentaliste" qui considère les théories comme des outils conceptuels pour organiser et prédire les phénomènes observables. Duhem montre que cette opposition traverse toute l'histoire de la physique et qu'elle reflète des conceptions différentes du statut et des objectifs de la recherche scientifique. Cette analyse historique lui permet de situer sa propre position épistémologique dans une tradition instrumentaliste modérée qui reconnaît l'autonomie des constructions théoriques tout en maintenant leur ancrage dans l'expérience observable.

L'Héritage Problématique et les Développements Critiques

L'héritage de Duhem dans l'épistémologie contemporaine n'est pas exempt d'ambiguïtés et de tensions qui révèlent les difficultés inhérentes à sa position philosophique. D'une part, son analyse de la sous-détermination et de l'impossibilité de l'experimentum crucis a exercé une influence profonde sur le développement de conceptions anti-inductivistes et holistiques de la méthode scientifique. D'autre part, son conventionnalisme modéré et son instrumentalisme nuancé ont suscité des critiques de la part des défenseurs du réalisme scientifique qui y voient une capitulation devant les difficultés de l'interprétation ontologique des théories. Cette tension révèle une ambiguïté fondamentale dans la position duhémienne, qui oscille entre une analyse descriptive des pratiques scientifiques effectives et une prescription normative sur la manière dont la science devrait être conçue et pratiquée.

Les critiques contemporaines de la thèse Duhem-Quine ont souligné plusieurs limitations de l'analyse duhémienne.

Premièrement, cette analyse semble surestimer le degré d'indétermination effective dans l'évaluation théorique en négligeant l'existence de contraintes pragmatiques et heuristiques qui restreignent considérablement l'espace des révisions théoriques légitimes. Les scientifiques ne procèdent pas à des ajustements arbitraires de leurs systèmes théoriques face aux anomalies, mais suivent des stratégies de révision guidées par des considérations de simplicité, de fécondité explicative, et de conservation des acquis théoriques les mieux établis.

Deuxièmement, l'analyse duhémienne semble sous-estimer la capacité discriminante de certains types d'expériences, particulièrement celles qui testent des prédictions théoriques très spécifiques dans des domaines phénoménaux nouveaux. L'histoire de la physique révèle de nombreux cas où des expériences ont effectivement permis de trancher de manière relativement décisive entre théories alternatives, même si cette décision n'a pas le caractère de certitude absolue que postulait l'épistémologie inductiviste.

Troisièmement, la généralisation quinnéenne de la thèse duhémienne à l'ensemble de nos connaissances peut être questionnée sur la base de différences importantes entre les domaines de connaissance. L'analyse duhémienne se développe spécifiquement dans le contexte de la physique théorique, où les théories présentent effectivement une structure déductive unifiée et où la médiation instrumentale de l'observation est particulièrement complexe. Il n'est pas évident que cette analyse puisse être directement transposée à d'autres domaines scientifiques (biologie, psychologie, sciences sociales) où les modes de théorisation et de validation empirique présentent des caractéristiques différentes.

De même, quatrièmement, l'extension de l'analyse aux connaissances ordinaires et aux croyances perceptuelles, comme le propose Quine, peut être contestée sur la base de différences structurelles importantes entre connaissance scientifique et connaissance ordinaire ou partagée.

La Richesse Phénoménale et les Limites de la Théorisation

La problématique duhémienne peut être éclairée par la perspective selon laquelle "les cas sont plus riches que les textes ne le sont", suggérant une asymétrie fondamentale entre la complexité des situations concrètes et nos capacités de théorisation explicite. Cette asymétrie pourrait constituer une source profonde de la sous-détermination identifiée par Duhem : si la réalité phénoménale excède systématiquement nos ressources conceptuelles et formelles, alors nos théories ne peuvent offrir que des approximations partielles et révisables qui laissent nécessairement ouvert l'espace pour des conceptualisations alternatives. Cette perspective suggère que la sous-détermination n'est pas seulement un problème logique concernant les relations entre hypothèses et données empiriques, mais reflète une condition plus fondamentale de la connaissance humaine confrontée à la complexité inépuisable du réel.

Dans le contexte spécifique de la physique théorique analysée par Duhem, cette richesse phénoménale se manifeste par la complexité des situations expérimentales concrètes, où une multitude de facteurs causaux interfèrent et où les conditions idéalisées postulées par les théories ne sont jamais parfaitement réalisées. L'expérience physique nécessite toujours des procédures d'idéalisation, d'approximation, et d'abstraction qui introduisent un écart irréductible entre les situations théoriques modélisées et les situations expérimentales effectives. Cet écart ouvre un espace d'indétermination où plusieurs interprétations théoriques peuvent rendre compte de manière plausible des mêmes données empiriques en mobilisant des hypothèses différentes sur la nature et l'importance relative des facteurs perturbateurs.

Cette perspective permet également de comprendre pourquoi la sous-détermination ne constitue pas nécessairement un obstacle à l'efficacité pratique de la science physique. Si nos théories sont des approximations partielles plutôt que des descriptions complètes, leur valeur réside moins dans leur correspondance exacte avec la réalité que dans leur capacité à identifier et modéliser les aspects les plus saillants des phénomènes pour les besoins de la prédiction et du contrôle technique. La coexistence de théories alternatives empiriquement équivalentes peut alors être interprétée comme témoignant de la richesse des perspectives possibles sur les mêmes phénomènes plutôt que comme révélant une défaillance de la méthode scientifique. Cette conception pragmatiste de la théorisation scientifique, compatible avec certains aspects de la position duhémienne, suggère que la sous-détermination peut être acceptée sans renoncer à l'objectivité et à la rationalité de l'entreprise scientifique.

Conclusion : Duhem et les enjeux contemporains de l'Épistémologie

L'œuvre épistémologique de Pierre Duhem continue d'exercer une influence significative sur les débats contemporains en philosophie des sciences, non seulement par ses thèses substantielles sur le statut de la théorisation scientifique, mais également par sa méthode d'analyse qui combine rigueur conceptuelle et attention aux pratiques scientifiques effectives. Son analyse de l'impossibilité de l'experimentum crucis et de la sous-détermination théorique a contribué à transformer la compréhension philosophique de la méthode scientifique en révélant la complexité des processus de validation empirique et en questionnant les conceptions simplifiées héritées de l'empirisme classique. Cette transformation a ouvert la voie aux développements ultérieurs de l'épistémologie qui ont mis l'accent sur les dimensions holistiques, pragmatiques, et historiques de la connaissance scientifique.

Cependant, le legs duhémien demeure problématique et continue de susciter des débats sur l'interprétation de ses implications pour le réalisme scientifique, l'objectivité de la connaissance, et les critères de rationalité théorique. La tension entre l'analyse descriptive des difficultés de la validation expérimentale et les conclusions normatives sur la « nature* » de la connaissance scientifique révèle des ambiguïtés qui traversent l'ensemble de l'épistémologie contemporaine. Ces ambiguïtés témoignent de la difficulté à articuler une conception nuancée de la rationalité scientifique qui évite à la fois l'inductivisme naïf et le relativisme épistémologique, tout en rendant compte de la complexité effective des pratiques de recherche et de leur évolution historique.

L'actualité de la problématique duhémienne se manifeste également dans les développements récents de l'épistémologie sociale et de la philosophie de la technologie scientifique, qui mettent l'accent sur les dimensions collectives et techniquement médiées de la production de connaissances. Ces développements suggèrent que la sous-détermination identifiée par Duhem pourrait être comprise non pas comme une limite absolue de la rationalité scientifique, mais comme révélant la statut socialement négociée et techniquement construite des décisions épistémiques. Cette perspective ouvre de nouvelles possibilités pour comprendre comment les communautés scientifiques gèrent effectivement l'indétermination théorique à travers des processus collectifs d'évaluation qui mobilisent des critères multiples et contextuellement sensibles, dépassant ainsi les dilemmes abstraits de la philosophie traditionnelle sans renoncer à l'exigence de rationalité et d'objectivité.

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Pierre Duhem est l’un des penseurs majeurs dans l’histoire de la philosophie des sciences, et son apport à la question de la sous-détermination de la théorie par l’expérience est à la fois fondateur et d’une subtilité remarquable. Dans son ouvrage capital _La théorie physique : son objet, sa structure_ publié en 1906, Duhem développe une thèse qui sera plus tard connue sous le nom de « holisme de la confirmation », et qui constitue l’un des premiers énoncés rigoureux du problème de la sous-détermination. Pour Duhem, une expérience physique ne teste jamais une hypothèse isolée, mais toujours un ensemble de propositions théoriques et auxiliaires. Lorsqu’une prédiction échoue, il est donc impossible de savoir avec certitude quelle partie du système est en faute. Cette thèse, que Duhem formule dans un cadre épistémologique et méthodologique précis, remet en cause l’idée naïve selon laquelle l’expérience pourrait servir de juge direct et impartial entre les théories scientifiques.

Duhem écrit explicitement : « La seule chose que nous apprenne l’expérience, c’est que, parmi toutes les propositions qui ont servi à prévoir ce phénomène et à constater qu’il ne se produisait pas, il y a au moins une erreur ; mais où gît cette erreur, c’est ce qu’elle ne nous dit pas » (_La théorie physique_, 1906, p. 281). Cette phrase cristallise le cœur du problème : l’expérience ne parle jamais d’elle-même, elle est toujours interprétée à la lumière d’un cadre théorique. Ainsi, lorsqu’une prédiction ne se réalise pas, on ne peut conclure que la théorie principale est fausse ; il se peut que ce soit une hypothèse auxiliaire, une condition expérimentale, ou même une erreur de mesure qui soit en cause. Duhem insiste également sur le fait que l’on ne peut comparer une conséquence isolée d’une théorie à une donnée expérimentale isolée : « Ce sont les deux systèmes pris dans leur intégrité [...] qui doivent être comparés l’un à l’autre » (p. 335). Il s’agit donc d’un holisme épistémologique : la théorie physique est un système cohérent, et l’expérience ne peut que tester ce système dans son ensemble.

Ce point de vue a des implications profondes pour la méthodologie scientifique. Duhem rejette l’idée d’« expérience cruciale », c’est-à-dire d’une expérience qui permettrait de trancher définitivement entre deux théories concurrentes. Selon lui, une telle expérience est impossible, car toute observation est toujours médiée par des hypothèses théoriques. Ce rejet de l’expérience cruciale est un tournant dans la philosophie des sciences, car il oblige à repenser la manière dont les théories sont testées, confirmées ou infirmées. Il ne suffit pas qu’une théorie fasse des prédictions exactes pour qu’elle soit considérée comme vraie ; il faut aussi examiner les conditions dans lesquelles ces prédictions sont formulées, les hypothèses qui les sous-tendent, et les instruments qui les mesurent. Duhem anticipe ainsi une critique du positivisme logique, qui dominera la philosophie analytique au début du XXe siècle, et qui repose sur l’idée que les énoncés scientifiques doivent être vérifiables empiriquement.

L’apport de Duhem à la philosophie analytique est donc double. D’une part, il introduit une complexité méthodologique dans le rapport entre théorie et expérience, en montrant que ce rapport est toujours médié par un réseau d’hypothèses. D’autre part, il ouvre la voie à une réflexion plus large sur la statut des théories scientifiques, leur structure, leur fonction, et leur rapport au réel. Contrairement à Quine, qui radicalisera cette thèse en l’étendant à l’ensemble du langage et de la connaissance, Duhem reste attaché à une distinction entre les sciences physiques et les sciences de l’esprit. Il considère que les théories physiques ne visent pas à décrire la réalité ultime, mais à organiser les phénomènes observables de manière cohérente et économique. Cette position, parfois qualifiée d’instrumentaliste, ne nie pas la valeur des théories, mais elle refuse de leur attribuer une vérité ontologique. Duhem écrit : « Une théorie physique n’est pas une explication, c’est un système de lois qui permet de prévoir les phénomènes » — ce qui revient à dire que la science ne cherche pas à dire ce que le monde est, mais à dire ce que nous pouvons en attendre.

Ce point de vue entre en résonance avec la distinction que vous évoquiez entre les cas et les textes. Les cas, dans la pensée de Duhem, sont les phénomènes observables, les données empiriques, les événements mesurables. Les textes, ce sont les théories, les modèles, les systèmes symboliques qui organisent ces cas. Duhem insiste sur le fait que l’expérience est toujours une interprétation des faits : il n’y a pas de donnée brute, pure, indépendante du cadre théorique. Cela signifie que les cas sont toujours plus riches que les textes, car ils débordent les cadres dans lesquels on tente de les inscrire. Il y a une irréductibilité du réel à la théorie, une opacité du monde que le langage scientifique ne peut entièrement dissiper. Cette idée rejoint la critique de la diglossie chez Wittgenstein, qui montre que le langage écrit (la théorie) ne peut jamais capturer pleinement le langage parlé (l’usage, le contexte, la vie). Duhem, sans aller aussi loin que Wittgenstein dans la critique du langage, reconnaît néanmoins que la science est une construction, une organisation, et non une révélation.

En somme, Pierre Duhem est un penseur de la médiation : médiation entre théorie et expérience, entre langage et monde, entre texte et cas. Son œuvre, et en particulier La théorie physique, constitue une source incontournable pour comprendre les limites de la méthode expérimentale, la complexité du raisonnement scientifique, et la nécessité d’une approche systémique et interprétative de la connaissance. Il ne s’agit pas de renoncer à la science, mais de la penser avec rigueur, lucidité et humilité. Duhem nous rappelle que la vérité scientifique n’est jamais donnée, mais toujours construite, et que cette construction repose sur des choix, des conventions, et des interprétations. C’est là toute la richesse de son apport à la philosophie analytique, et toute la pertinence de sa pensée pour les débats contemporains sur la « nature* » de la connaissance. Pour approfondir, on peut consulter directement son ouvrage _La théorie physique : son objet, sa structure_ (1906), notamment les chapitres consacrés à la méthode expérimentale et à la structure des théories.