Science

La science est une discipline systématique qui construit et organise les connaissances sous forme d'explications vérifiables sur la nature et la société . Elle est guidée par la méthode scientifique : un cycle empirique qui consiste généralement à faire des observations, à formuler des hypothèses , à les vérifier par des preuves et à en tirer des conclusions. La science englobe ce processus et l'ensemble des connaissances qu'il produit, connaissances que la communauté scientifique remet constamment en question, valide et organise.

La science moderne se divise généralement en deux ou trois grandes branches : les sciences naturelles , qui étudient le monde physique, et les sciences sociales , qui étudient les individus et les sociétés. Bien que qualifiées de sciences formelles , l’étude de la logique , des mathématiques et de l’informatique théorique est généralement considérée comme distincte car elles reposent sur le raisonnement déductif plutôt que sur la méthode scientifique comme méthodologie principale. Quant aux sciences appliquées , elles regroupent les disciplines qui utilisent les connaissances scientifiques à des fins pratiques, comme l’ingénierie et la médecine.

L' histoire des sciences couvre la majeure partie des archives historiques, les premiers ancêtres identifiables de la science moderne remontant à l' âge du bronze en Égypte et en Mésopotamie ( env. 3000-1200 av. J.-C. ). Leurs contributions aux mathématiques, à l'astronomie et à la médecine ont influencé et façonné la philosophie naturelle grecque de l'Antiquité classique et, plus tard, la pensée médiévale , où des tentatives formelles furent entreprises pour expliquer les phénomènes du monde physique par des causes naturelles. D'autres progrès, notamment l'introduction du système de numération indo-arabe , furent réalisés durant l' âge d'or de l'Inde et l'âge d'or islamique .

La redécouverte et l'assimilation des œuvres grecques et des recherches islamiques en Europe occidentale durant la Renaissance ont relancé la philosophie naturelle , laquelle fut ensuite transformée par la révolution scientifique qui débuta au XVIe siècle lorsque de nouvelles idées et découvertes s'écartèrent des conceptions et traditions grecques antérieures. La méthode scientifique joua rapidement un rôle plus important dans l'acquisition des connaissances et, au XIXe siècle , nombre de caractéristiques institutionnelles et professionnelles de la science commencèrent à se structurer parallèlement à la transformation de la « philosophie naturelle » en « science naturelle ».

Les nouvelles connaissances scientifiques progressent grâce aux recherches de scientifiques animés par la curiosité pour le monde et le désir de résoudre des problèmes. La recherche scientifique contemporaine est souvent hautement collaborative et fréquemment menée par des équipes au sein d'établissements universitaires et de recherche , d'organismes gouvernementaux, et d'entreprises. Parallèlement, de nombreuses avancées majeures, notamment en sciences fondamentales , sont le fruit de recherches individuelles et sont largement reconnues par des prix internationaux prestigieux tels que le prix Nobel . Les retombées concrètes des travaux scientifiques ont conduit à l'émergence de politiques scientifiques visant à privilégier le développement responsable des produits commerciaux, des soins de santé , des infrastructures publiques, de la protection de l'environnement et des capacités de défense.

Le mot science est utilisé en anglais depuis le XIVe siècle ( moyen anglais ) au sens de « l’état de connaissance ». Ce mot a été emprunté à l’ anglo-normand sous la forme du suffixe -cience , lui-même emprunté au latin scientia , signifiant « connaissance , conscience, compréhension » , un nom dérivé de sciens signifiant « savoir » , qui est lui-même le participe présent actif de sciō « savoir » .

Il existe de nombreuses hypothèses quant à l'origine du mot « science » . Selon Michiel de Vaan , linguiste néerlandais et spécialiste de l'indo-européanisme , *sciō* pourrait provenir du proto-italique, sous la forme * skije- ou * skijo- *, signifiant « savoir » , lui-même issu du proto-indo-européen, sous la forme * skh ^{₁ - ie} ou * skh^{_1- io}, signifiant « inciser » . Le <i> Lexikon der indogermanischen Verben </i> propose que *sciō* soit une rétroformation de *nescīre* , signifiant « ne pas savoir, ne pas connaître » , qui pourrait dériver du proto-indo-européen * sekH-* , issu du latin * secāre* , ou de * skh ^_2- *, issu de * sḱʰeh^2(i)-, signifiant « couper » .

Autrefois, le terme « science » était synonyme de « connaissance » ou d’« étude », conformément à son origine latine. Une personne menant des recherches scientifiques était appelée « philosophe de la nature » ou « homme de science ». En 1834, William Whewell introduisit le terme « scientifique » dans une recension de l’ouvrage de Mary Somerville , *On the Connexion of the Physical Sciences* , l’attribuant à « un ingénieux monsieur » (peut-être lui-même).

La science n'a pas d'origine unique. La pensée scientifique a émergé progressivement sur des dizaines de milliers d'années , prenant différentes formes à travers le monde, et l'on connaît peu de détails sur ses tout premiers développements. Les femmes ont probablement joué un rôle central dans la science préhistorique , tout comme les rituels religieux . Certains chercheurs utilisent le terme « protoscience » pour désigner des activités passées qui ressemblent à la science moderne par certains aspects, mais pas par tous cependant, cette appellation a également été critiquée, car jugée dénigrante ou trop suggestive de présentisme , car elle réduirait ces activités à leur seul rapport aux catégories modernes

Direct evidence for scientific processes becomes clearer with the advent of writing systems in the Bronze Age civilisations of Ancient Egypt and Mesopotamia (c. 3000–1200 BCE), creating the earliest written records in the history of science. Although the words and concepts of "science" and "nature" were not part of the conceptual landscape at the time, the ancient Egyptians and Mesopotamians made contributions that would later find a place in Greek and medieval science: mathematics, astronomy, and medicine.

From the 3rd millennium BCE, the ancient Egyptians developed a non-positional decimal numbering system, solved practical problems using geometry, and developed a calendar. Their healing therapies involved drug treatments and the supernatural, such as prayers, incantations, and rituals. Ancient Nubians pioneered early antibiotics and established a system of geometrics which served as the basis for initial sunclocks. Nubians also exercised a trigonometric methodology comparable to their Egyptian counterparts.

Les anciens Mésopotamiens utilisaient leurs connaissances des propriétés de divers produits chimiques naturels pour fabriquer de la poterie , de la faïence , du verre, du savon, des métaux, du plâtre à la chaux et des produits d'étanchéité. Ils étudiaient la physiologie , l'anatomie et le comportement animal , ainsi que l'astrologie à des fins divinatoires . Les Mésopotamiens portaient un vif intérêt à la médecine , et les premières prescriptions médicales apparaissent en sumérien sous la IIIe dynastie d'Ur . Ils semblent avoir étudié des sujets scientifiques ayant des applications pratiques ou religieuses, et se sont peu intéressés à satisfaire leur simple curiosité.

Dans l'Antiquité classique , il n'existe pas de véritable équivalent antique du scientifique moderne. Ce sont plutôt des individus instruits, généralement issus des classes supérieures et presque exclusivement des hommes, qui menaient diverses recherches sur la nature dès qu'ils en avaient le temps. Avant l'invention ou la découverte du concept de phusis ou de nature par les philosophes présocratiques , les mêmes termes étaient souvent employés pour décrire la manière naturelle dont une plante pousse et la manière dont, par exemple, une tribu vénère un dieu particulier. C'est pourquoi on considère que ces hommes furent les premiers philosophes au sens strict et les premiers à distinguer clairement la « nature » et la « convention ».

Les premiers philosophes grecs de l'école milésienne, fondée par Thalès de Milet et poursuivie par ses successeurs Anaximandre et Anaximène , furent les premiers à tenter d'expliquer les phénomènes naturels sans recourir au surnaturel . Les Pythagoriciens développèrent une philosophie des nombres complexes et contribuèrent de manière significative au développement des mathématiques. La théorie des atomes fut élaborée par le philosophe grec Leucippe et son élève Démocrite . Plus tard, Épicure développa une cosmologie naturelle complète fondée sur l'atomisme et adopta un canon établissant des critères physiques ou des normes de vérité scientifique. Le médecin grec Hippocrate établit la tradition de la médecine systématique et est connu comme le père de la médecine .

Un tournant dans l'histoire de la philosophie des débuts fut l'exemple donné par Socrate d'appliquer la philosophie à l'étude des questions humaines, notamment la nature humaine, la nature des communautés politiques et la connaissance humaine elle-même. La méthode socratique, telle que documentée par les dialogues de Platon , est une méthode dialectique d'élimination des hypothèses : on trouve de meilleures hypothèses en identifiant et en éliminant progressivement celles qui mènent à des contradictions. La méthode socratique recherche les vérités générales communément admises qui façonnent les croyances et examine leur cohérence. Socrate critiquait l'ancienne approche de la physique, la jugeant trop spéculative et dépourvue d' autocritique .

Au IVe siècle avant notre ère, Aristote élabora un programme systématique de philosophie téléologique . Au IIIe siècle avant notre ère, l'astronome grec Aristarque de Samos fut le premier à proposer un modèle héliocentrique de l'univers, avec le Soleil au centre et toutes les planètes en orbite autour de lui. Le modèle d'Aristarque fut largement rejeté car il était considéré comme violant les lois de la physique, tandis que l'Almageste de Ptolémée , qui contient une description géocentrique du système solaire , fut accepté jusqu'au début de la Renaissance. L'inventeur et mathématicien Archimède de Syracuse apporta des contributions majeures aux débuts du calcul infinitésimal . Pline l'Ancien était un écrivain et polymathe romain, auteur de l'encyclopédie fondamentale Histoire naturelle .

La notation positionnelle pour représenter les nombres a probablement émergé entre le IIIe et le Ve siècle de notre ère, le long des routes commerciales indiennes. Ce système de numération a rendu les opérations arithmétiques efficaces plus accessibles et est finalement devenu la norme en mathématiques dans le monde entier.

En raison de l' effondrement de l'Empire romain d'Occident , le Ve siècle fut marqué par un déclin intellectuel, la connaissance des conceptions grecques classiques du monde se détériorant en Europe occidentale. Les encyclopédistes latins de l'époque, tels qu'Isidore de Séville, ont préservé la majeure partie du savoir antique général. À l'inverse, l' Empire byzantin, résistant aux assauts des envahisseurs, a pu préserver et développer les connaissances antérieures. Jean Philopon , érudit byzantin du VIe siècle, commença à remettre en question l'enseignement de la physique par Aristote, introduisant la théorie de l'impetus . Sa critique inspira les érudits médiévaux et Galilée, qui cita abondamment ses travaux dix siècles plus tard.

Durant l'Antiquité tardive et le haut Moyen Âge , les phénomènes naturels étaient principalement étudiés selon l'approche aristotélicienne. Cette approche repose sur les quatre causes d'Aristote : la cause matérielle, la cause formelle, la cause motrice et la cause finale. De nombreux textes classiques grecs furent préservés par l' Empire byzantin et traduits en arabe par des chrétiens, principalement nestoriens et miaphysites . Sous les Abbassides, ces traductions arabes furent ensuite améliorées et développées par des savants arabes. Aux VIe et VIIe siècles, l' Empire sassanide voisin fonda l' Académie de médecine de Gondishapur , considérée par les médecins grecs, syriaques et perses comme le plus important centre médical du monde antique.

L'étude islamique de l'aristotélisme connut un essor important à la Maison de la Sagesse, établie à Bagdad, capitale abbasside d' Irak [ et se poursuivit jusqu'aux invasions mongoles du XIIIe siècle. Ibn al-Haytham , plus connu sous le nom d'Alhazen, utilisa des expériences contrôlées dans ses études optiques. Le Canon de la médecine d' Avicenne , une encyclopédie médicale, est considéré comme l'une des publications les plus importantes en médecine et fut utilisé jusqu'au XVIIIe siècle.

Au XIe siècle, la majeure partie de l'Europe s'était convertie au christianisme et, en 1088, l' université de Bologne fut fondée, devenant ainsi la première université d'Europe . De ce fait, la demande de traductions latines de textes anciens et scientifiques s'accrut , contribuant largement à la Renaissance du XIIe siècle . La scolastique de la Renaissance connut un essor considérable en Europe occidentale, grâce à des expériences menées par l'observation, la description et la classification des phénomènes naturels . Au XIIIe siècle, les professeurs et étudiants en médecine de Bologne commencèrent à pratiquer la dissection de corps humains, ce qui aboutit à la publication du premier manuel d'anatomie basé sur la dissection humaine par Mondino de Luzzi .

À partir d'une simple imprimerie à Mayence , en Allemagne, vers 1440, l' imprimerie à caractères mobiles s'était répandue dans pas moins de 270 villes d'Europe centrale, occidentale et orientale et avait déjà produit plus de 20 millions de volumes à la fin du XVe siècle. L'imprimerie a rendu les ouvrages savants plus accessibles, permettant aux chercheurs de consulter librement les textes anciens et de comparer leurs observations avec celles de leurs pairs. L'imprimerie a mis fin à la culture manuscrite du Moyen Âge, où les faits étaient rares et dispersés, et l'a remplacée par une culture de l'imprimerie où les faits fiables et documentés se sont rapidement diffusés et sont devenus le fondement solide du savoir scientifique.

Au XVIe siècle, Nicolas Copernic formula un modèle héliostatique du Système solaire, où le Soleil est positionné près du centre de l'Univers , immobile, la Terre et les autres planètes orbitant autour de lui selon des mouvements circulaires modifiés par des épicycles , et à des vitesses uniformes. Le modèle copernicien remettait en cause le modèle géocentrique dominant de Ptolémée , qui plaçait la Terre au centre de l'Univers. Les astronomes du XVIe siècle considéraient l'élimination de l' équant par Copernic comme son principal apport , mais son modèle ne supplanta jamais celui de Ptolémée, qui ne tomba en désuétude que 70 ans plus tard, après les observations télescopiques de Galilée en 1610 .

Les observations astronomiques d'une précision sans précédent de Tycho Brahe à la fin du XVIe siècle et les observations télescopiques de Galilée au début du XVIIe siècle ont contribué à faire de l'astronomie la première science moderne. Les observations de Galilée ont mis fin à un millénaire d'orthodoxie astronomique prémoderne , tandis que Johannes Kepler, s'appuyant sur les données de Brahe, a découvert que les planètes ont des orbites elliptiques et non circulaires, et a formulé les lois du mouvement planétaire . Grâce à Kepler, les phénomènes astronomiques ont été perçus comme étant régis par des lois physiques. La « Nouvelle Science » qui a finalement émergé à la fin du XVIIe siècle a rompu brutalement avec la philosophie naturelle qui l’avait précédée, s’est éloignée des conceptions et traditions grecques antérieures, était plus mécaniste dans sa vision du monde et plus intégrée aux mathématiques, et était obsédée par l’acquisition et l’interprétation de nouvelles preuves.

Au début du Siècle des Lumières , Isaac Newton posa les fondements de la mécanique classique avec ses <i>Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica</i>, influençant considérablement les physiciens ultérieurs. Gottfried Wilhelm Leibniz intégra des termes de la physique aristotélicienne , désormais utilisés d'une manière nouvelle et non téléologique . Ceci impliquait un changement de perspective sur les objets : ceux-ci étaient désormais considérés comme dépourvus de finalités intrinsèques. Leibniz postulait que toutes les choses, quelles qu'elles soient, obéissent aux mêmes lois générales de la nature, sans causes formelles ou finales particulières.

Durant cette période, la finalité et la valeur déclarées de la science se sont résumées à la production de richesses et d'inventions susceptibles d'améliorer la vie humaine, au sens matériel du terme , en fournissant davantage de nourriture, de vêtements et autres biens. Selon Bacon , « le but véritable et légitime des sciences est d'enrichir la vie humaine de nouvelles inventions et de richesses », et il dissuadait les scientifiques de poursuivre des idées philosophiques ou spirituelles intangibles, qu'il jugeait peu utiles au bonheur humain, hormis « les émanations de spéculations subtiles, sublimes ou plaisantes ».

Au siècle des Lumières, la science était dominée par les sociétés savantes et les académies , qui avaient largement supplanté les universités comme centres de recherche et de développement scientifiques. Ces sociétés et académies constituaient les piliers de la maturation de la profession scientifique. Un autre développement important fut la vulgarisation des sciences auprès d'une population de plus en plus alphabétisée . Les philosophes des Lumières se tournèrent vers quelques-uns de leurs prédécesseurs scientifiques – Galilée , Kepler , Boyle et Newton principalement – ​​comme guides dans tous les domaines physiques et sociaux de l'époque

Le XVIIIe siècle a été marqué par des progrès significatifs dans la pratique de la médecine et de la physique ; le développement de la taxonomie biologique par Carl von Linné ; une nouvelle compréhension du magnétisme et de l'électricité ; et la maturation de la chimie en tant que discipline . Les idées sur la nature humaine, la société et l'économie ont évolué durant les Lumières. Hume et d'autres penseurs écossais des Lumières ont élaboré un Traité de la nature humaine , dont les idées ont été historiquement reprises dans les œuvres d'auteurs tels que James Burnett , Adam Ferguson , John Millar et William Robertson . Tous ont combiné une étude scientifique du comportement humain dans les cultures anciennes et primitives avec une conscience aiguë des forces déterminantes de la modernité . La sociologie moderne trouve en grande partie son origine dans ce mouvement . En 1776, Adam Smith publia La Richesse des nations , souvent considérée comme le premier ouvrage d'économie moderne.

Au cours du XIXe siècle, de nombreuses caractéristiques distinctives de la science moderne contemporaine ont commencé à se dessiner. Parmi celles-ci, on peut citer la transformation des sciences de la vie et des sciences physiques ; l’utilisation fréquente d’instruments de précision ; l’émergence de termes tels que « biologiste », « physicien » et « scientifique » ; une professionnalisation accrue des chercheurs en sciences naturelles ; l’acquisition par les scientifiques d’une autorité culturelle sur de nombreux aspects de la société ; l’industrialisation de nombreux pays ; l’essor de la vulgarisation scientifique ; et l’apparition des revues scientifiques. À la fin du XIXe siècle, la psychologie s’est affirmée comme une discipline distincte de la philosophie lorsque Wilhelm Wundt a fondé le premier laboratoire de recherche psychologique en 1879.

Au milieu du XIXe siècle, Charles Darwin et Alfred Russel Wallace proposèrent indépendamment, en 1858, la théorie de l'évolution par la sélection naturelle , expliquant l'origine et l'évolution des différentes espèces végétales et animales. Leur théorie fut exposée en détail dans l'ouvrage de Darwin, De l'origine des espèces , publié en 1859. Parallèlement, Gregor Mendel présenta en 1865 son article intitulé « Expériences sur l'hybridation des plantes », qui exposait les principes de l'hérédité biologique, jetant ainsi les bases de la génétique moderne.

Au début du XIXe siècle, John Dalton proposa la théorie atomique moderne , fondée sur l'idée originale de Démocrite concernant des particules indivisibles appelées atomes . Les lois de conservation de l'énergie , de la quantité de mouvement et de la masse suggéraient un univers très stable où les pertes de ressources seraient minimes. Cependant, l'avènement de la machine à vapeur et la révolution industrielle ont permis de mieux comprendre que toutes les formes d'énergie ne possèdent pas les mêmes propriétés énergétiques , c'est-à-dire la facilité avec laquelle elles peuvent être converties en travail utile ou en une autre forme d'énergie. Cette prise de conscience a conduit à l'élaboration des lois de la thermodynamique , selon lesquelles l'énergie libre de l'univers diminue constamment : l' entropie d'un univers clos augmente avec le temps.

La théorie électromagnétique a été établie au XIXe siècle grâce aux travaux de Hans Christian Ørsted , André-Marie Ampère , Michael Faraday , James Clerk Maxwell , Oliver Heaviside et Heinrich Hertz . Cette nouvelle théorie soulevait des questions auxquelles le cadre théorique de Newton ne pouvait répondre aisément. La découverte des rayons X a inspiré celle de la radioactivité par Henri Becquerel et Marie Curie en 1896 Marie Curie est ainsi devenue la première personne à recevoir deux prix Nobel . L'année suivante a eu lieu la découverte de la première particule subatomique, l' électron .

Au cours de la première moitié du XXe siècle, la mise au point d' antibiotiques et d'engrais artificiels a amélioré le niveau de vie humain à l'échelle mondiale. Des problèmes environnementaux graves tels que l'appauvrissement de la couche d'ozone , l'acidification des océans , l'eutrophisation et le changement climatique ont attiré l'attention du public et ont donné lieu à l'essor des études environnementales .

Durant cette période, l'expérimentation scientifique a pris une ampleur et un financement croissants . L'innovation technologique considérable stimulée par la Première Guerre mondiale , la Seconde Guerre mondiale et la Guerre froide a engendré des compétitions entre puissances mondiales , telles que la course à l'espace et la course aux armements nucléaires . D'importantes collaborations internationales ont également vu le jour, malgré les conflits armés.

À la fin du XXe siècle, le recrutement actif des femmes et l'élimination de la discrimination sexuelle ont considérablement augmenté le nombre de femmes scientifiques, mais d'importantes disparités entre les sexes subsistaient dans certains domaines. La découverte du fond diffus cosmologique en 1964 a conduit au rejet du modèle stationnaire de l'univers au profit de la théorie du Big Bang de Georges Lemaître .

Le XXe siècle a été marqué par des changements fondamentaux au sein des disciplines scientifiques. L'évolution est devenue une théorie unifiée au début du XXe siècle, lorsque la synthèse moderne a réconcilié l'évolution darwinienne et la génétique classique . La théorie de la relativité d' Albert Einstein et le développement de la mécanique quantique complètent la mécanique classique pour décrire la physique à l' échelle des dimensions , du temps et de la gravité . La ​​généralisation des circuits intégrés au cours du dernier quart du XXe siècle, combinée aux satellites de communication, a engendré une révolution dans les technologies de l'information et l'essor d'Internet et de l'informatique mobile , notamment les smartphones . Le besoin de systématiser à grande échelle les longues chaînes causales complexes et les vastes quantités de données a conduit à l'émergence de la théorie des systèmes et de la modélisation scientifique assistée par ordinateur .

Le Projet Génome Humain s'est achevé en 2003 par l'identification et le séquençage de l'ensemble des gènes du génome humain . Les premières cellules souches pluripotentes induites humaines ont été créées en 2006, permettant la transformation de cellules adultes en cellules souches et leur différenciation en n'importe quel type cellulaire de l'organisme. La découverte du boson de Higgs en 2013 a permis de mettre au jour la dernière particule prédite par le Modèle Standard de la physique des particules. En 2015, les ondes gravitationnelles , prédites par la relativité générale un siècle auparavant, ont été observées pour la première fois . En 2019, la collaboration internationale Event Horizon Telescope a présenté la première image directe du disque d'accrétion d' un trou noir .

La science moderne se divise généralement en trois grandes branches : les sciences naturelles , les sciences sociales et les sciences formelles . Chacune de ces branches comprend diverses disciplines scientifiques spécialisées, mais parfois imbriquées, qui possèdent souvent leur propre nomenclature et leurs propres domaines d’expertise. Les sciences naturelles et les sciences sociales sont des sciences empiriques , car leurs connaissances reposent sur des observations empiriques et peuvent être validées par d’autres chercheurs travaillant dans les mêmes conditions.

Les sciences naturelles étudient le monde physique. Elles se divisent en deux branches principales : les sciences de la vie et les sciences physiques . Ces deux branches peuvent être subdivisées en disciplines plus spécialisées. Par exemple, les sciences physiques comprennent la physique, la chimie , l’astronomie et les sciences de la Terre . Les sciences naturelles modernes succèdent à la philosophie naturelle apparue dans la Grèce antique . Galilée , Descartes , Bacon et Newton ont débattu des avantages d’approches plus mathématiques et plus expérimentales, menées de manière méthodique. Cependant, les perspectives philosophiques, les conjectures et les présuppositions , souvent négligées, demeurent nécessaires en sciences naturelles. La collecte systématique de données, notamment la science de la découverte , a succédé à l’histoire naturelle , apparue au XVIe siècle avec la description et la classification des plantes, des animaux, des minéraux et autres êtres vivants. Aujourd’hui, l’expression « histoire naturelle » évoque des descriptions observationnelles destinées au grand public.

Les sciences sociales étudient le comportement humain et le fonctionnement des sociétés. Elles regroupent de nombreuses disciplines, parmi lesquelles l'anthropologie , l'économie, l'histoire, la géographie humaine , les sciences politiques , la psychologie et la sociologie. En sciences sociales, il existe de nombreuses perspectives théoriques concurrentes, dont certaines sont développées à travers des programmes de recherche variés , comme les approches fonctionnalistes , les théories du conflit et les interactionnistes en sociologie. Face aux difficultés liées à la réalisation d'expériences contrôlées impliquant de grands groupes d'individus ou des situations complexes, les chercheurs en sciences sociales peuvent recourir à d'autres méthodes de recherche, telles que la méthode historique , les études de cas et les études interculturelles . De plus, lorsque des données quantitatives sont disponibles, ils peuvent utiliser des approches statistiques pour mieux comprendre les relations et les processus sociaux.

Les sciences formelles constituent un domaine d'étude qui génère des connaissances à l'aide de systèmes formels . Un système formel est une structure abstraite utilisée pour inférer des théorèmes à partir d' axiomes selon un ensemble de règles. Elles incluent les mathématiques, la théorie des systèmes et l'informatique théorique . Les sciences formelles partagent des similitudes avec les deux autres branches en ce qu'elles reposent sur l'étude objective, rigoureuse et systématique d'un domaine de connaissance. Elles diffèrent cependant des sciences empiriques car elles s'appuient exclusivement sur le raisonnement déductif, sans avoir recours à des preuves empiriques, pour vérifier leurs concepts abstraits. Les sciences formelles sont donc des disciplines a priori , ce qui explique le débat quant à leur statut de science. Néanmoins, les sciences formelles jouent un rôle important au sein des sciences empiriques. Le calcul infinitésimal , par exemple, a été initialement inventé pour comprendre le mouvement en physique. Les sciences naturelles et sociales qui s'appuient fortement sur des applications mathématiques comprennent la physique mathématique , la chimie , la biologie , la finance , et l'économie .

Les sciences appliquées consistent à utiliser la méthode et les connaissances scientifiques pour atteindre des objectifs pratiques et englobent un large éventail de disciplines telles que l'ingénierie et la médecine. L'ingénierie consiste à utiliser les principes scientifiques pour inventer, concevoir et construire des machines, des structures et des technologies. Les sciences peuvent contribuer au développement de nouvelles technologies. La médecine est la pratique qui consiste à prendre soin des patients en maintenant et en rétablissant leur santé par la prévention , le diagnostic et le traitement des blessures ou des maladies.

Les sciences appliquées sont souvent opposées aux sciences fondamentales , qui visent à faire progresser les théories et les lois scientifiques qui expliquent et prédisent les événements du monde naturel.

Les sciences computationnelles appliquent des simulations informatiques aux sciences, permettant une meilleure compréhension des problèmes scientifiques que celle permise par les mathématiques formelles seules. L'utilisation de l'apprentissage automatique et de l'intelligence artificielle devient un élément central des contributions informatiques aux sciences, par exemple dans l'économie computationnelle multi-agents , les forêts aléatoires , la modélisation thématique et diverses formes de prédiction. Cependant, les machines, à elles seules, font rarement progresser les connaissances, car elles nécessitent l'intervention humaine et la capacité de raisonner ; de plus, elles peuvent introduire des biais envers certains groupes sociaux ou parfois être moins performantes que les humains.

La science interdisciplinaire implique la combinaison de deux ou plusieurs disciplines en une seule , comme la bioinformatique , qui associe la biologie et l'informatique ou les sciences cognitives . Ce concept existe depuis l'Antiquité grecque et a connu un regain de popularité au XXe siècle.

La recherche scientifique se divise en deux catégories : la recherche fondamentale et la recherche appliquée. La recherche fondamentale vise à acquérir des connaissances, tandis que la recherche appliquée cherche à résoudre des problèmes pratiques grâce à ces connaissances. La plupart des connaissances proviennent de la recherche fondamentale, même si la recherche appliquée s’attaque parfois à des problèmes pratiques spécifiques. Cela conduit à des avancées technologiques auparavant inimaginables.

La recherche scientifique repose sur la méthode scientifique , qui vise à expliquer objectivement et de manière reproductible les phénomènes naturels . Les scientifiques tiennent généralement pour acquis un ensemble de postulats fondamentaux nécessaires à la justification de la méthode scientifique : il existe une réalité objective partagée par tous les observateurs rationnels ; cette réalité objective est régie par des lois naturelles ; ces lois ont été découvertes par l’observation et l’expérimentation systématiques. Les mathématiques sont essentielles à la formulation d’ hypothèses , de théories et de lois, car elles sont largement utilisées dans la modélisation quantitative, l’observation et la collecte de mesures . Les statistiques servent à synthétiser et à analyser les données, ce qui permet aux scientifiques d’évaluer la fiabilité des résultats expérimentaux.

Dans la méthode scientifique, une expérience de pensée explicative ou une hypothèse est proposée comme explication selon les principes de parcimonie et vise la cohérence , c'est -à-dire la concordance avec les faits admis relatifs à une observation ou à une question scientifique. Cette explication provisoire sert à formuler des prédictions falsifiables , généralement publiées avant d'être testées expérimentalement. La réfutation d'une prédiction témoigne d'un progrès. L'expérimentation est particulièrement importante en science pour établir des relations causales et éviter le sophisme de la corrélation , même si, dans certaines disciplines comme l'astronomie ou la géologie, une observation prédite peut s'avérer plus appropriée.

Lorsqu'une hypothèse s'avère insatisfaisante, elle est modifiée ou abandonnée. Si elle résiste à l'épreuve des faits, elle peut être intégrée au cadre d'une théorie scientifique , un modèle ou un cadre logique et cohérent permettant de décrire le comportement de certains phénomènes naturels. Une théorie décrit généralement le comportement d'ensembles d'observations beaucoup plus vastes qu'une hypothèse ; souvent, un grand nombre d'hypothèses peuvent être logiquement liées par une seule théorie. Ainsi, une théorie est une hypothèse expliquant diverses autres hypothèses. Dans cette optique, les théories sont formulées selon la plupart des mêmes principes scientifiques que les hypothèses. Les scientifiques peuvent élaborer un modèle , c'est-à-dire une tentative de décrire ou de représenter une observation à l'aide d'une représentation logique, physique ou mathématique, et formuler de nouvelles hypothèses susceptibles d'être testées par l'expérimentation.

Lors d'expériences visant à tester des hypothèses, les scientifiques peuvent avoir une préférence pour un résultat plutôt qu'un autre. L'élimination de ce biais peut être obtenue grâce à la transparence, une conception expérimentale rigoureuse et un processus d'évaluation par les pairs approfondi des résultats et des conclusions expérimentales. Après l'annonce ou la publication des résultats d'une expérience, il est courant que des chercheurs indépendants vérifient la méthodologie employée et réalisent des expériences similaires afin d'évaluer la fiabilité des résultats. Dans son ensemble, la méthode scientifique permet une résolution de problèmes très créative tout en minimisant les effets des biais subjectifs et de confirmation . La vérifiabilité intersubjective , c'est-à-dire la capacité à parvenir à un consensus et à reproduire les résultats, est fondamentale pour la création de toute connaissance scientifique.

La recherche scientifique est publiée dans diverses publications. Les revues scientifiques communiquent et documentent les résultats des recherches menées dans les universités et autres institutions de recherche, constituant ainsi une archive de la science. Les premières revues scientifiques, le Journal des sçavans suivi des Philosophical Transactions , ont commencé à paraître en 1665. Depuis lors, le nombre total de périodiques actifs n'a cessé d'augmenter. En 1981, on estimait à 11 500 le nombre de revues scientifiques et techniques publiées.

La plupart des revues scientifiques couvrent un seul domaine scientifique et publient les recherches menées dans ce domaine ; ces recherches sont généralement présentées sous forme d’ articles scientifiques . La science est devenue si omniprésente dans les sociétés modernes qu’il est jugé nécessaire de communiquer les réalisations, les actualités et les ambitions des scientifiques à un public plus large.

Il existe différentes écoles de pensée en philosophie des sciences . La position la plus répandue est l'empirisme , qui soutient que la connaissance est construite par un processus d'observation ; les théories scientifiques généralisent les observations. L'empirisme englobe généralement l'inductivisme , une position qui explique comment des théories générales peuvent être élaborées à partir de la quantité finie de données empiriques disponibles. Il existe de nombreuses variantes de l'empirisme, les plus importantes étant le bayésianisme et la méthode hypothético-déductive .

L'empirisme s'est toujours opposé au rationalisme , position initialement associée à Descartes , selon laquelle la connaissance est créée par l'intellect humain et non par l'observation. Le rationalisme critique est une approche scientifique du XXe siècle, définie pour la première fois par le philosophe austro-britannique Karl Popper . Popper rejetait la manière dont l'empirisme décrit le lien entre théorie et observation. Il affirmait que les théories ne sont pas générées par l'observation, mais que l'observation est faite à la lumière des théories, et que la théorie A ne peut être affectée par l'observation que si elle entre en conflit avec celle-ci, tandis que la théorie B y résiste. Popper proposait de remplacer la vérifiabilité par la falsifiabilité comme critère fondamental des théories scientifiques, et l'induction par la falsification comme méthode empirique. Popper a en outre affirmé qu’il n’existe en réalité qu’une seule méthode universelle, non spécifique à la science : la méthode négative de la critique, l’essai et l’erreur , couvrant tous les produits de l’esprit humain, y compris la science, les mathématiques, la philosophie et l’art.

Une autre approche, l'instrumentalisme , met l'accent sur l'utilité des théories en tant qu'instruments d'explication et de prédiction des phénomènes. Elle considère les théories scientifiques comme des boîtes noires, seules leurs entrées (conditions initiales) et leurs sorties (prédictions) étant pertinentes. Les conséquences, les entités théoriques et la structure logique sont considérées comme des éléments à ignorer. Proche de l'instrumentalisme se trouve l'empirisme constructif , selon lequel le principal critère de succès d'une théorie scientifique est la véracité de ses affirmations concernant les entités observables.

Thomas Kuhn soutenait que le processus d'observation et d'évaluation s'inscrit dans un paradigme, un « portrait » du monde logiquement cohérent et compatible avec les observations réalisées à partir de ce cadre. Il caractérisait la science normale comme un processus d'observation et de « résolution d'énigmes » qui se déroule au sein d'un paradigme, tandis que la science révolutionnaire survient lorsqu'un paradigme en supplante un autre, provoquant un changement de paradigme . Chaque paradigme possède ses propres questions, objectifs et interprétations. Le choix entre paradigmes implique de confronter deux ou plusieurs « portraits » du monde et de déterminer quelle représentation est la plus prometteuse. Un changement de paradigme se produit lorsqu'un nombre significatif d'anomalies observationnelles apparaissent dans l'ancien paradigme et qu'un nouveau paradigme parvient à les expliquer. Autrement dit, le choix d'un nouveau paradigme repose sur des observations, même si celles-ci sont réalisées dans le contexte de l'ancien paradigme. Pour Kuhn, l'acceptation ou le rejet d'un paradigme est un processus autant social que logique. La position de Kuhn n'est cependant pas relativiste .

Une autre approche souvent citée dans les débats sur le scepticisme scientifique face à des mouvements controversés comme le « créationnisme scientifique » est le naturalisme méthodologique . Les naturalistes soutiennent qu’il convient de faire la distinction entre le naturel et le surnaturel, et que la science doit se limiter aux explications naturelles. Le naturalisme méthodologique affirme que la science exige une stricte adhésion à l’étude empirique et à la vérification indépendante.

Une question essentielle pour la philosophie des sciences est de savoir comment les preuves et les théories scientifiques peuvent mener à des décisions. Comme le souligne le problème de l’être et du devoir-être , les faits seuls ne peuvent pas nous indiquer ce que nous devrions faire. Ceci est lié au concept clé de la charge axiologique : comment les choix effectués sur la base de résultats scientifiques dépendent des valeurs.

La communauté scientifique est un réseau de scientifiques interagissant et menant des recherches scientifiques. Elle se compose de groupes plus restreints travaillant dans des domaines scientifiques spécifiques. Grâce à l'évaluation par les pairs , aux discussions et aux débats au sein des revues et des conférences, les scientifiques garantissent la qualité de la méthodologie de recherche et l'objectivité de l'interprétation des résultats.

Les scientifiques sont des personnes qui mènent des recherches scientifiques afin de faire progresser les connaissances dans un domaine qui les intéresse. Ils peuvent manifester une grande curiosité pour la réalité et le désir d'appliquer les connaissances scientifiques au profit de la santé publique, des nations, de l'environnement ou des industries ; la reconnaissance par leurs pairs et le prestige constituent d'autres motivations. De nos jours, de nombreux scientifiques étudient dans des domaines scientifiques spécifiques au sein d'établissements universitaires , obtenant souvent des diplômes de haut niveau . Beaucoup de scientifiques font carrière dans divers secteurs tels que l'enseignement supérieur, l'industrie , les administrations publiques et les organisations à but non lucratif.

Historiquement, les sciences ont été un domaine dominé par les hommes, à quelques exceptions notables près. Les femmes y ont subi une discrimination considérable, tout comme dans d'autres secteurs des sociétés à prédominance masculine. Par exemple, elles étaient fréquemment écartées des offres d'emploi et leur travail était refusé. Les réussites des femmes en sciences ont été attribuées à leur refus de se conformer à leur rôle traditionnel de travailleuses au sein du foyer .

Les sociétés savantes, dédiées à la communication et à la promotion de la pensée et de l'expérimentation scientifiques, existent depuis la Renaissance. De nombreux scientifiques appartiennent à une société savante qui promeut leur discipline scientifique, leur profession ou un groupe de disciplines connexes. L'adhésion peut être ouverte à tous, exiger des qualifications scientifiques ou être conférée par élection. La plupart des sociétés scientifiques sont des organisations à but non lucratif, et beaucoup sont des associations professionnelles . Leurs activités comprennent généralement l'organisation de conférences régulières pour la présentation et la discussion de nouveaux résultats de recherche, ainsi que la publication ou le parrainage de revues scientifiques dans leur discipline. Certaines sociétés font office d'organismes professionnels , réglementant les activités de leurs membres dans l'intérêt public ou dans l'intérêt collectif de leurs membres.

La professionnalisation des sciences, amorcée au XIXe siècle, a été en partie rendue possible par la création d' académies nationales des sciences prestigieuses , telles que l' Accademia dei Lincei italienne en 1603 , la Royal Society britannique en 1660 , l' Académie des sciences française en 1666 , la National Academy of Sciences américaine en 1863 , la Kaiser Wilhelm Society allemande en 1911 et l' Académie des sciences chinoise en 1949 Des organisations scientifiques internationales, comme le Conseil international des sciences , se consacrent à la coopération internationale pour le progrès scientifique

Les prix scientifiques récompensent généralement les personnes ou les organisations ayant apporté une contribution significative à une discipline. Souvent décernés par des institutions prestigieuses, ils constituent un grand honneur pour les scientifiques. Depuis la Renaissance, les scientifiques ont fréquemment été récompensés par des médailles, des sommes d'argent et des titres. Le prix Nobel, une distinction prestigieuse et reconnue, est décerné chaque année aux personnes ayant réalisé des avancées scientifiques majeures dans les domaines de la médecine, de la physique et de la chimie .

Le financement de la recherche scientifique s'effectue souvent par le biais d'un processus concurrentiel où les projets de recherche potentiels sont évalués et seuls les plus prometteurs reçoivent un financement. Ces processus, gérés par les gouvernements, les entreprises ou les fondations, permettent d'allouer des fonds limités. Dans la plupart des pays développés, le financement total de la recherche représente entre 1,5 % et 3 % du PIB . Au sein de l' OCDE , environ deux tiers des activités de recherche et développement dans les domaines scientifiques et techniques sont réalisées par l'industrie, tandis que les universités et les gouvernements en représentent respectivement 20 % et 10 %. La part du financement public est plus importante dans certains domaines et prédomine dans la recherche en sciences sociales et humaines . Dans les pays en développement, l'État finance la majeure partie de la recherche scientifique fondamentale

De nombreux gouvernements ont créé des agences dédiées au soutien de la recherche scientifique, telles que la National Science Foundation aux États-Unis , le Conseil national de la recherche scientifique et technique en Argentine , l'Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth en Australie , le Centre national de la recherche scientifique en France , la Société Max Planck en Allemagne et le Conseil national de la recherche en Espagne . Dans le domaine de la recherche et du développement à vocation commerciale, la quasi-totalité des entreprises, à l'exception des plus axées sur la recherche, privilégient les perspectives de commercialisation à court terme à la recherche fondamentale

La politique scientifique concerne les mesures qui influencent la conduite de l'activité scientifique, notamment le financement de la recherche , souvent dans le but d'atteindre d'autres objectifs de politique nationale tels que l'innovation technologique pour promouvoir le développement de produits commerciaux, le développement d'armements, les soins de santé et la surveillance environnementale. La politique scientifique désigne parfois l'application des connaissances et du consensus scientifiques à l'élaboration des politiques publiques. Conformément à la préoccupation des politiques publiques pour le bien-être des citoyens, la politique scientifique vise à déterminer comment la science et la technologie peuvent au mieux servir le public. Les politiques publiques peuvent influer directement sur le financement des équipements et des infrastructures intellectuelles pour la recherche industrielle en accordant des incitations fiscales aux organismes qui financent la recherche.

L'enseignement des sciences au grand public est intégré aux programmes scolaires et complété par des ressources pédagogiques en ligne (par exemple, YouTube et Khan Academy), des musées, ainsi que des revues et blogs scientifiques. Les principales organisations scientifiques, telles que l'Association américaine pour l'avancement des sciences (AAAS), considèrent les sciences comme faisant partie intégrante des arts libéraux, au même titre que la philosophie et l'histoire. La culture scientifique repose principalement sur la compréhension de la méthode scientifique , des unités et méthodes de mesure , de l'empirisme , des notions de base en statistiques ( corrélations , observations qualitatives et quantitatives , statistiques agrégées ) et des principaux domaines scientifiques tels que la physique, la chimie , la biologie , l'écologie, la géologie et l'informatique . À mesure que l'élève progresse dans ses études , le programme s'approfondit. Les matières traditionnellement incluses dans le programme sont les sciences naturelles et les sciences formelles, bien que les sciences sociales et appliquées y soient également intégrées.

Les médias de masse subissent des pressions qui peuvent les empêcher de présenter fidèlement les arguments scientifiques contradictoires, notamment en ce qui concerne leur crédibilité au sein de la communauté scientifique. Déterminer l'importance à accorder aux différents points de vue dans un débat scientifique peut exiger une expertise considérable en la matière. Peu de journalistes possèdent de véritables connaissances scientifiques, et même les journalistes spécialisés , pourtant versés dans certains domaines scientifiques, peuvent ignorer d'autres sujets scientifiques qu'ils sont soudainement appelés à couvrir.

Les revues scientifiques telles que New Scientist , Science & Vie et Scientific American répondent aux besoins d'un lectorat beaucoup plus large et proposent un résumé non technique des domaines de recherche populaires, notamment des découvertes et des avancées notables dans certains champs de recherche. La science-fiction, et plus particulièrement la fiction spéculative , peut transmettre les idées et les méthodes scientifiques au grand public. Parmi les initiatives récentes visant à renforcer ou à développer les liens entre les sciences et les disciplines non scientifiques, telles que la littérature ou la poésie, figure le programme Creative Writing Science, développé par le Royal Literary Fund .

Bien que la méthode scientifique soit largement acceptée par la communauté scientifique, certains segments de la société rejettent certaines positions scientifiques ou se montrent sceptiques à l'égard de la science. On peut citer en exemple l'idée répandue selon laquelle la COVID-19 ne constitue pas une menace sanitaire majeure pour les États-Unis (partagée par 39 % des Américains en août 2021) , ou encore la conviction que le changement climatique ne représente pas une menace majeure pour les États-Unis (également partagée par 40 % des Américains, fin 2019 et début 2020) . Les psychologues ont mis en évidence plusieurs facteurs expliquant ce rejet des résultats scientifiques :

• Les autorités scientifiques sont parfois perçues comme inexpérimentées, peu fiables ou partiales .
• Certains groupes sociaux marginalisés ont des attitudes anti-science, en partie parce que ces groupes ont souvent été exploités dans des expériences contraires à l'éthique .
• Les messages des scientifiques peuvent contredire des croyances ou des valeurs morales profondément ancrées.

Les attitudes anti-scientifiques semblent souvent motivées par la peur du rejet au sein des groupes sociaux. Par exemple, le changement climatique n'est perçu comme une menace que par 22 % des Américains de droite, contre 85 % à gauche. Autrement dit, une personne de gauche qui ne considère pas le changement climatique comme une menace risque d'être méprisée et rejetée par son groupe social. De fait, certaines personnes préfèrent nier un fait scientifiquement reconnu plutôt que de perdre ou de compromettre leur statut social.

Les attitudes envers la science sont souvent déterminées par des opinions et des objectifs politiques. Il est notoire que les gouvernements, les entreprises et les groupes de pression exercent des pressions juridiques et économiques sur les chercheurs. De nombreux facteurs contribuent à la politisation de la science, tels que l'anti-intellectualisme , la perception de menaces contre les croyances religieuses et la crainte de représailles commerciales. La politisation de la science se manifeste généralement lorsque l'information scientifique est présentée de manière à souligner l'incertitude associée aux preuves scientifiques . Des tactiques comme le détournement de l'attention, le déni de faits et l'exploitation des doutes concernant le consensus scientifique ont été utilisées pour donner plus de visibilité à des points de vue contredits par les preuves scientifiques. Parmi les exemples de questions ayant impliqué la politisation de la science, on peut citer la controverse sur le réchauffement climatique , les effets des pesticides sur la santé et les effets du tabac sur la santé .

La crise de la reproductibilité est une crise systémique persistante qui affecte certains pans de la science. Il a été démontré que les résultats d'une fraction des études scientifiques sont non reproductibles . Cette crise a des racines anciennes ; l'expression a été forgée au début des années 2010 dans le contexte d'une prise de conscience croissante du problème. Une étude de reproductibilité menée en 2026 a révélé de faibles taux de reproductibilité dans les sciences sociales et comportementales ( gestion , économie , éducation , sciences politiques , psychologie et sociologie ) . La crise de la reproductibilité constitue un axe de recherche important en métascience , qui vise à améliorer la qualité de l'ensemble de la recherche scientifique, l'intégrité scientifique et à réduire le gaspillage .

Le terme « fraude scientifique » désigne des situations où des chercheurs ont intentionnellement falsifié leurs données publiées ou ont délibérément attribué une découverte à une personne qui ne l'avait pas faite. Un domaine d'étude ou une spéculation qui se fait passer pour de la science afin de s'octroyer une légitimité qu'il ne pourrait obtenir autrement est parfois qualifié de pseudoscience , de science marginale ou de science de pacotille . Le physicien Richard Feynman a forgé l'expression « science du culte du cargo » pour décrire les cas où des chercheurs croient faire de la science, et en ont l'air à première vue, mais manquent d'honnêteté pour permettre une évaluation rigoureuse de leurs résultats. Divers types de publicité commerciale, allant du marketing trompeur à la fraude, peuvent entrer dans ces catégories. La science a été décrite comme « l'outil le plus important » pour distinguer les affirmations valides des affirmations invalides. Parfois, une recherche peut être bien intentionnée, mais présenter des résultats incorrects, obsolètes, incomplets ou des exposés trop simplifiés d'idées scientifiques.

La liberté académique peut être restreinte par la censure scientifique exercée par les gouvernements, les institutions, d'autres scientifiques ou par l'autocensure. Certains scientifiques justifient la censure scientifique par la volonté d'éviter tout préjudice . Il peut également exister un biais politique ou idéologique en science. Dans certains pays, les scientifiques présentent des préférences politiques différentes de celles de la population générale. Le biais politique moyen d'un domaine scientifique peut évoluer au fil du temps et s'expliquer par l'interaction entre le domaine et son environnement, ainsi que par un biais d'autosélection . L'activisme scientifique , lorsqu'il se confond avec le militantisme politique, peut nuire à la crédibilité de la science.