The Tyranny of Simple Explanations
Imaginez que vous êtes un scientifique avec un ensemble de résultats qui sont aussi bien prédits par deux théories différentes. Quelle théorie choisissez-vous ?
C’est justement là, dit-on souvent, que vous avez besoin d’un outil hypothétique façonné par le frère franciscain anglais du XIVe siècle Guillaume d’Ockham, l’un des plus importants penseurs du Moyen Âge. Appelé rasoir d’Ockam (plus communément appelé rasoir d’Occam), il vous conseille de rechercher la solution la plus économique : En termes simples, l’explication la plus simple est généralement la meilleure.
Le rasoir d’Ockam est souvent énoncé comme une injonction à ne pas faire plus d’hypothèses qu’il n’en faut absolument. Ce que Guillaume a réellement écrit (dans son Summa Logicae, 1323) est assez proche, et possède une économie agréable qui lui est propre : « Il est vain de faire avec plus ce que l’on peut faire avec moins. »
Isaac Newton a plus ou moins repris l’idée d’Ockham comme première règle du raisonnement philosophique dans son grand ouvrage Principia Mathematica (1687) : « Nous ne devons pas admettre d’autres causes des choses naturelles, que celles qui sont à la fois vraies et suffisantes pour expliquer leurs apparences. » En d’autres termes, gardez vos théories et hypothèses aussi simples qu’elles peuvent l’être tout en rendant compte des faits observés.
Cela semble être du bon sens : Pourquoi rendre les choses plus compliquées qu’elles ne doivent l’être ? Vous ne gagnez rien à compliquer une explication sans une augmentation correspondante de son pouvoir explicatif. C’est pourquoi la plupart des théories scientifiques sont des simplifications intentionnelles : Elles ignorent certains effets non pas parce qu’ils ne se produisent pas, mais parce qu’ils sont considérés comme ayant un effet négligeable sur le résultat. Appliquée de cette manière, la simplicité est une vertu pratique, qui permet d’avoir une vision plus claire de ce qui est le plus important dans un phénomène.
Mais le rasoir d’Occam est souvent fétichisé et mal appliqué comme balise directrice de l’enquête scientifique. Il est invoqué dans le même esprit que celui attesté par Newton, qui poursuivait en affirmant que « la nature ne fait rien en vain, et plus est vain, quand moins servira. » Ici, l’implication est que la théorie la plus simple n’est pas seulement plus commode, mais se rapproche de la façon dont la nature fonctionne réellement ; en d’autres termes, elle est plus probablement la bonne.
Il n’y a absolument aucune raison de croire cela. Mais c’est ce à quoi Francis Crick voulait en venir lorsqu’il a prévenu que le rasoir d’Occam (qu’il assimilait à la défense de la « simplicité et de l’élégance ») pourrait ne pas être bien adapté à la biologie, où les choses peuvent devenir très désordonnées. S’il est vrai que les théories « simples et élégantes » se sont parfois révélées fausses (l’exemple classique étant la preuve erronée du « théorème des quatre couleurs » d’Alfred Kempe, en 1879, en mathématiques), il est également vrai que les théories plus simples mais moins précises peuvent être plus utiles que les théories compliquées pour clarifier l’essentiel d’une explication. Il n’y a pas d’équation facile entre simplicité et vérité, et la mise en garde de Crick contre le rasoir d’Occam ne fait que perpétuer les idées fausses sur sa signification et sa valeur.
Plus d’histoires
Les pires abus, cependant, se fixent sur l’idée que le rasoir peut trancher entre des théories rivales. Je n’ai pas trouvé un seul cas où il a servi à cette fin pour trancher un débat scientifique. Pire encore, l’histoire des sciences est souvent déformée dans les tentatives d’argumenter que c’est le cas.
Prenez le débat entre l’ancienne vision géocentrique de l’univers – dans laquelle le soleil et les planètes se déplacent autour d’une Terre centrale – et la théorie héliocentrique de Nicolaus Copernic, avec le Soleil au centre et la Terre et les autres planètes se déplaçant autour de lui. Pour que la théorie géocentrique erronée fonctionne, les philosophes de l’Antiquité ont dû agrémenter les orbites planétaires circulaires de mouvements circulaires plus petits appelés épicycles. Ceux-ci pouvaient expliquer, par exemple, la façon dont les planètes semblent parfois, du point de vue de la Terre, exécuter des boucles en arrière le long de leur trajectoire.
On prétend souvent qu’au XVIe siècle, ce modèle ptolémaïque de l’univers était devenu si chargé de ces épicycles qu’il était sur le point de s’effondrer. Puis l’astronome polonais est arrivé avec son univers héliocentrique, et les épicycles n’étaient plus nécessaires. Les deux théories expliquaient les mêmes observations astronomiques, mais celle de Copernic était plus simple, et donc le rasoir d’Occam nous dit de la préférer.
Ceci est faux pour plusieurs raisons. Premièrement, Copernic n’a pas supprimé les épicycles. En grande partie parce que les orbites planétaires sont en fait elliptiques, et non circulaires, il en avait encore besoin (et d’autres bricolages, comme un Soleil légèrement décentré) pour que le schéma fonctionne. Il n’est même pas certain qu’il ait utilisé moins d’épicycles que le modèle géocentrique. Dans un traité introductif appelé Commentariolus, publié vers 1514, il a déclaré qu’il pouvait expliquer les mouvements du ciel avec « seulement » 34 épicycles. De nombreux commentateurs ultérieurs ont interprété cette affirmation comme signifiant que le modèle géocentrique devait nécessiter bien plus que 34 épicycles, mais il n’y a aucune preuve réelle de cela. L’historien de l’astronomie Owen Gingerich a rejeté l’hypothèse courante selon laquelle le modèle ptolémaïque était tellement chargé en épicycles qu’il était proche de l’effondrement. Il soutient qu’un modèle relativement simple était probablement encore utilisé à l’époque de Copernic.
Les raisons de préférer la théorie copernicienne ne sont donc pas si claires. Elle avait certainement l’air plus belle : En ignorant les épicycles et autres modifications, on pouvait la dessiner comme un agréable système de cercles concentriques, comme l’a fait Copernic. Mais cela ne le rendait pas plus simple. En fait, certaines des justifications que Copernic donne sont plus mystiques que scientifiques : dans son principal ouvrage sur la théorie héliocentrique, De revolutionibus orbium coelestium, il soutient qu’il est convenable que le soleil soit assis au centre « comme s’il reposait sur un trône royal », gouvernant les étoiles comme un sage souverain.
Si le rasoir d’Occam ne favorise pas la théorie de Copernic par rapport à Ptolémée, que dit-il du modèle cosmologique qui a remplacé celui de Copernic : les orbites planétaires elliptiques de l’astronome allemand du XVIIe siècle Johannes Kepler ? En faisant des orbites elliptiques, Kepler s’est débarrassé de toutes ces épicycles inutiles. Pourtant, son modèle n’expliquait pas les mêmes données que Copernic avec une théorie plus économique ; parce que Kepler avait accès aux observations astronomiques améliorées de son mentor Tycho Brahe, son modèle donnait une explication plus précise. Kepler n’essaie plus seulement de comprendre la disposition du cosmos. Il commençait également à chercher un mécanisme physique pour l’expliquer – le premier pas vers la loi de la gravité de Newton.
Ce qu’il faut retenir, c’est que, en tant qu’outil permettant de distinguer des théories rivales, le rasoir d’Occam n’est pertinent que si les deux théories prédisent des résultats identiques mais que l’une est plus simple que l’autre – c’est-à-dire qu’elle fait moins d’hypothèses. C’est une situation rarement, voire jamais, rencontrée en science. Bien plus souvent, les théories se distinguent non pas par un nombre réduit d’hypothèses, mais par des hypothèses différentes. Il n’est alors pas évident de les mettre en balance. Du point de vue du XVIIe siècle, il n’est même pas évident que les ellipses simples de Kepler soient plus « simples » que les épicycles coperniciens. Les orbites circulaires semblaient être une base plus esthétique et divine pour l’univers, et Kepler ne les a donc présentées qu’avec hésitation. (Conscient de cela, même Galilée a refusé d’accepter les ellipses de Kepler.)
On a dit aussi que l’évolution darwinienne, en permettant une origine unique de la vie dont tous les autres organismes descendent, était une simplification de ce qu’elle a remplacé. Mais Darwin n’était pas le premier à proposer une évolution à partir d’un ancêtre commun (son grand-père Érasme était l’un de ces prédécesseurs), et sa théorie devait supposer une histoire de la Terre beaucoup plus longue que celles qui supposaient une création divine. Bien sûr, un créateur surnaturel peut sembler être une hypothèse assez complexe aujourd’hui, mais cela n’aurait pas ressemblé à cela à l’époque dévote de l’ère victorienne.
Même aujourd’hui, la question de savoir si l' »hypothèse de Dieu » simplifie ou non les choses reste controversée. Le fait que notre univers arbore des constantes physiques, comme la force des forces fondamentales, qui semblent étrangement bien réglées pour permettre à la vie d’exister, est l’une des énigmes les plus profondes de la cosmologie. Une réponse de plus en plus populaire parmi les cosmologistes consiste à suggérer que le nôtre n’est qu’un univers parmi un grand nombre, peut-être infini, d’univers présentant des constantes différentes, et que le nôtre semble bien réglé uniquement parce que nous sommes là pour le voir. Il existe des théories qui accordent un certain crédit à ce point de vue, mais il manque plutôt l’économie exigée par le rasoir d’Occam, et il n’est guère surprenant que certaines personnes décident qu’une seule création divine, avec la vie comme partie du plan, est plus parcimonieuse.
De plus, les modèles scientifiques qui diffèrent dans leurs hypothèses font généralement des prédictions légèrement différentes, aussi. Ce sont ces prédictions, et non les critères de « simplicité », qui sont les plus utiles pour évaluer les théories rivales. Le jugement peut alors dépendre de l’endroit où l’on regarde : Différentes théories peuvent avoir des forces prédictives dans différents domaines.
Un autre exemple populaire avancé en faveur du rasoir d’Occam est le remplacement de la théorie du phlogiston en chimie – l’idée qu’une substance appelée phlogiston était libérée lorsque des choses brûlent dans l’air – par la théorie de l’oxygène du chimiste Antoine Lavoisier à la fin du 18e siècle. Cependant, il est loin d’être évident qu’à l’époque, l’idée que la réaction avec l’oxygène de l’air, plutôt que l’expulsion du phlogiston, était plus simple ou plus cohérente avec les « faits » observés concernant la combustion. Comme l’a affirmé l’historien des sciences Hasok Chang, selon les normes de l’époque, « l’ancien concept de phlogiston n’était pas plus erroné et pas moins productif que le concept d’oxygène de Lavoisier ». Mais comme pour tant d’idées scientifiques tombées en désuétude, il a été jugé nécessaire non seulement de l’écarter, mais de le vilipender et de le ridiculiser afin de brosser un tableau triomphant du progrès de l’ignorance vers les lumières.
Je ne vois qu’un seul cas en science où des « théories » rivales se disputent pour expliquer exactement le même ensemble de faits sur la base d’hypothèses facilement énumérables et comparables. Il ne s’agit pas de « théories » au sens habituel, mais d’interprétations : à savoir des interprétations de la mécanique quantique, la théorie généralement nécessaire pour décrire le comportement des objets à l’échelle des atomes et des particules subatomiques. La mécanique quantique fonctionne extrêmement bien en tant que théorie mathématique permettant de prédire des phénomènes, mais il n’y a toujours pas d’accord sur ce qu’elle nous apprend sur le tissu fondamental de la réalité. La théorie ne prédit pas ce qui va se passer lors d’une expérience ou d’une observation quantique, mais seulement les probabilités des différents résultats. Pourtant, dans la pratique, nous ne voyons qu’un seul résultat.
Comment passe-t-on alors du calcul des probabilités à l’anticipation d’observations définies et uniques ? Une réponse est qu’il existe un processus appelé « effondrement de la fonction d’onde », par lequel, parmi toutes les issues permises par la théorie quantique, une seule émerge aux échelles de taille que les humains peuvent percevoir. Mais la manière dont cet effondrement putatif se produit n’est pas du tout claire. Certains disent qu’il s’agit simplement d’une fiction commode qui décrit la mise à jour subjective de nos connaissances lorsque nous effectuons une mesure, un peu comme la façon dont les 52 probabilités pour la carte supérieure d’un paquet mélangé se réduisent à une seule lorsque nous regardons. D’autres pensent que l’effondrement de la fonction d’onde pourrait être un processus physique réel, un peu comme la désintégration radioactive, qui peut être déclenchée par l’acte de regarder avec des instruments à taille humaine. Quoi qu’il en soit, il n’y a pas de prescription pour cela dans la théorie quantique ; il faut l’ajouter « à la main ».
Dans ce qui semble être une interprétation plus économique, proposée pour la première fois par le physicien Hugh Everett III en 1957, il n’y a pas d’effondrement du tout. Au contraire, toutes les issues possibles se réalisent – mais elles se produisent dans des univers différents, qui se « séparent » lorsqu’une mesure est effectuée. Il s’agit de l’interprétation des nombreux mondes (MWI) de la mécanique quantique. Nous ne voyons qu’un seul résultat, parce que nous nous sommes nous-mêmes divisés aussi, et que chaque copie ne peut percevoir les événements que dans un seul monde.
Témoignant de la confusion des scientifiques à l’égard du rasoir d’Occam, le fait qu’il ait été invoqué à la fois pour défendre et pour attaquer la MWI. Certains considèrent que cette prolifération incessante et déconcertante d’univers est l’antithèse du principe d’économie de Guillaume d’Ockham. « En ce qui concerne l’économie de la pensée … il n’y a jamais rien eu dans l’histoire de la pensée qui soit aussi carrément contraire à la règle d’Ockham que les nombreux mondes d’Everett », écrit le théoricien quantique Roland Omnès dans L’interprétation de la mécanique quantique. D’autres partisans de l’IEM rejettent ces critiques en disant que le rasoir d’Occam n’a jamais été un critère contraignant de toute façon. D’autres encore, comme Sean Carroll, cosmologiste à l’Institut de technologie de Californie, soulignent que le rasoir d’Occam est censé s’appliquer uniquement aux hypothèses d’une théorie, et non à ses prédictions. Parce que l’interprétation des nombreux mondes rend compte de toutes les observations sans l’hypothèse supplémentaire de l’effondrement de la fonction d’onde, dit Carroll, l’IEM est préférable – selon le rasoir d’Occam – aux alternatives.
Mais tout cela n’est qu’une plaidoirie spéciale. Le rasoir d’Occam n’a jamais été conçu pour réduire la nature à un noyau de vérité beau et parcimonieux. Parce que la science est si difficile et désordonnée, l’attrait d’un outil philosophique pour défricher un chemin ou élaguer les fourrés est évident. Dans leur empressement à trouver des applications fallacieuses du rasoir d’Occam dans l’histoire de la science, ou à enrôler, écarter ou remodeler le rasoir à volonté pour étayer leurs préférences, les scientifiques révèlent leur séduction par cette vision.
Mais ils devraient y résister. La valeur de maintenir les hypothèses au minimum est cognitive, et non ontologique : elle vous aide à penser. Une théorie n’est pas « meilleure » si elle est plus simple – mais elle pourrait bien être plus utile, et cela compte pour beaucoup plus.
.