Physique la question Pourquoi vs Comment?

On m’a dit qu’un physicien ne demande jamais pourquoi et doit toujours demander comment. Est-ce vrai? Toutes les découvertes en physique sont-elles dues à la question de savoir comment? ou certains ont-ils été découverts en demandant pourquoi?

L’anglais est assez imprécis et poser des questions sous la forme « Pourquoi … » semble naturel même quand « Comment … » suffirait. « Pourquoi » a des connotations philosophiques car il va au-delà de « Comment ». La physique est une science et la méthode scientifique est une méthode éprouvée pour acquérir des connaissances sur le fonctionnement des choses.

Je suggère qu’à n’importe quel endroit vous ayez une question « Pourquoi … » essayez de la remplacer par « Comment … » à la place. Toute partie de « Pourquoi … » à laquelle « Comment ne … » ne répond pas est la partie philosophique / non scientifique de la question.

Par exemple, « Pourquoi 1 + 2 est-il égal à 3? » peut être remplacé par « Comment 1 + 2 est-il égal à 3? » et a répondu adéquatement. Selon la profondeur et la technique que vous souhaitez obtenir, la réponse peut plonger dans la définition de l’addition, des différents axiomes, de l’arithmétique peano, etc. Si vous avez encore une question sur « pourquoi » après tout cela, votre question est de nature philosophique.

La physique est fermement ancrée dans la méthode scientifique, les mathématiques et l’expérience. Il ne peut tout simplement pas répondre aux parties philosophiques des questions.

Je suis d’accord avec les autres pour dire que la physique est fondamentalement une « science dure » qui est (ou devrait être) exclusivement concernée par des faits physiques et empiriques, mais je ne suis pas d’accord avec l’affirmation selon laquelle « comment? » est une question scientifique alors que « Pourquoi? » n’est pas. De plus, la philosophie est au cœur de la recherche scientifique bien qu’elle ne soit pas elle-même l’objectif final. Cette discussion avec toutes ses analyses linguistiques approfondies témoigne de l’importance, sinon de l’utilité, non seulement de comprendre la nature, mais aussi de comprendre comment nous comprenons la nature.

De nombreuses questions scientifiques solides ont commencé par «pourquoi». Faraday s’est demandé pourquoi le courant dévie une aiguille de boussole et pourquoi le galvanomètre attaché à un circuit sautait chaque fois qu’il fermait l’interrupteur sur un autre circuit. De nombreux scientifiques du début du XXe siècle ont demandé pourquoi la désintégration bêta semblait violer des lois de conservation par ailleurs sacro-saintes. Newton a demandé pourquoi les lois de Kepler étaient si précises. Aucune de ces questions ne peut être reformulée de manière adéquate en tant que questions «comment» car elles découlent toutes précisément d’une compréhension profonde et approfondie du «comment», compréhension laissée frustrée par une explication inadéquate.

Pour cette raison, ces sortes de questions – les questions de curiosité qui remettent en question les limites de nos théories et devinent ce qui pourrait se trouver au-delà – sont exactement celles qui permettent à la science de croître et de prospérer. Rappelez-vous: la science n’est aussi bonne que les gens qui la pratiquent, et aucune théorie n’est la vérité, chaque théorie (aussi précise et bien établie) soit la tentative de quelqu’un de rendre la réalité plus agréable au goût.

« Comment » est nécessaire et important, ne vous méprenez pas, mais « pourquoi ». Comme pourrait le dire Thomas Kuhn: « Comment » est la science du statu quo, la science du compagnon, la science « comme d’habitude »; «pourquoi» est la science marginale, la science de la confrontation, le changement de paradigme.

La vérité est qu’il est fallacieux de sacrifier « pourquoi » sur l’autel de « comment ». Forcer notre langage dans une plume bien définie où seul le «comment» est autorisé n’est qu’une fausse dichotomie née d’une appréciation erronée du langage naturel.

Et juste pour satisfaire tous les empiristes et positivistes, permettez-moi de vous présenter le cas de test numéro 1 pour « comment » s’est mal passé: la théorie thermoélectrique. La théorie thermoélectrique au milieu du XXe siècle était tout simplement fausse. Il était construit sur un modèle phénoménologique défectueux qui n’était pas suffisamment contesté à l’époque, et ce n’est donc que récemment que quelqu’un a pensé qu’il était même possible de produire un matériau avec un coefficient Seebeck supérieur à un. Ce modèle a été construit sur « comment ». Comme tous les modèles phénoménologiques, il a fait de son mieux pour ajuster les données expérimentales de manière simple et élégante, et de nombreuses personnes n’ont pas manqué le fait qu’il correspondait si bien aux expériences parce qu’il était fait pour cela. Ce n’était pas prédictif, mais c’était exact dans les seuls cas qui aient été testés. Personne ne s’est plaint du « pourquoi » puisque le « comment » semblait si juste, mais ce n’était pas le cas.

Sans «pourquoi» pour contester «comment», nous ne sommes que des ingénieurs théoriciens ou des mathématiciens pratiques. La physique – la vraie physique – est engendrée par le «comment» mais elle est née du «pourquoi». Parlant pour moi et pour beaucoup d’autres, j’aime et j’étudie le comment, mais seulement parce que je suis intoxiqué par la recherche du pourquoi. « Comment » peuvent être les roues sur la route, mais « pourquoi » est le moteur de la voiture. Nous avons besoin d’eux deux pour avancer.

Edit : Après les conversations utiles à philosophie.se et english.se , je pense qu’il vaut la peine d’ajouter une idée de plus ici. (Ou peut-être simplement dire une vieille idée d’une autre manière.)

Les questions «pourquoi» défient les théories ou spéculent sur les possibilités. Ils nous permettent d’aborder les questions scientifiques les plus difficiles qui se développent lorsque nous nous heurtons aux limites de nos connaissances. De plus, ils sont utiles lorsque le problème en question est caractérisé par des informations cachées ou des paramètres inconnus qui affectent fortement l’expérience. Par exemple, dans l’exemple de désintégration bêta ci-dessus, il n’a pas été possible de demander « Comment les neutrinos affectent-ils la désintégration bêta? » parce que l’idée des neutrinos n’avait pas encore été inventée; en fait, « Neutrinos ». est précisément la réponse à la question « Pourquoi la désintégration bêta semble-t-elle violer la conservation de l’élan? »

Mais, bien sûr, les neutrinos ne pouvaient être postulés que parce que tant de scientifiques ont posé les questions « Comment se comporte la désintégration bêta dans ces conditions? » ou « Comment se comporte-t-il dans ces conditions? » En accumulant des données (qui sont les réponses aux questions «comment»), ils ont pu identifier les écarts entre l’observation et les attentes qui nécessitaient de nouvelles théories et une pensée créative pour expliquer adéquatement.

Les questions «comment» sont généralement plus étroitement ciblées et se prêtent à être formulées comme des hypothèses implicites qui peuvent être testées, mais elles vivent nécessairement dans le contexte d’une théorie et, par conséquent, supposent une certaine connaissance préalable. Les questions «pourquoi», d’un autre côté, frappent généralement au cœur d’un problème scientifique en identifiant les défauts ou les particularités d’une théorie qui pourraient conduire à une nouvelle science. Ce faisant, les questions «pourquoi» n’ont pas besoin de théorie et peuvent poursuivre une explication de l’observation sans référence à un travail de base préétabli.

Je pense que les questions «comment» sont extrêmement importantes dans la pratique et l’étude réelles de la science, mais les questions «pourquoi» incarnent la qualité toujours combative, presque combative, que la science évaluée par les pairs prend lorsque les théories se font concurrence pour l’acceptation et la domination .

En anglais, demander « pourquoi » est une demande d’explication, de raisons ou d’objet de quelque chose.

La physique fournit des explications et certains types de raisons, mais ne se préoccupe pas du tout des questions de but, du moins pas dans un sens téléologique.

La physique répond donc à certains types de questions, mais pas à d’autres, car en anglais, le « pourquoi » est surchargé et peut être utilisé pour demander différentes sortes de choses.

Voici mes deux cents d’euro:

La physique est une science qui possède un grand nombre d’observations et un nombre limité de modèles / théories mathématiques qui visent à organiser et à expliquer ces observations et, très important, à se faire valider en prédisant le comportement de nouvelles observations.

Les théories mathématiques commencent par les axiomes et certains outils qui développent des théorèmes à partir de ces axiomes, puis diverses configurations peuvent être examinées.

Par exemple, la géométrie euclidienne commence par les axiomes et se termine par la capacité de prédire et de concevoir des formes géométriques complexes. On peut commencer à se demander pourquoi la somme des angles dans un triangle est de 180 degrés et on peut le prouver en utilisant les outils. Si l’on va plus loin dans les questions pourquoi on se retrouve avec les axiomes. Si l’on change les axiomes alors une géométrie différente est impliquée. Les questions «pourquoi» finissent donc sur les axiomes. On pourrait aussi bien se demander « comment » on obtient 180 degrés pour la somme des angles du triange, puis le « pourquoi » va à « pourquoi commencer par ces axiomes ».

En physique, les théories en plus de la construction mathématique ont des postulats équivalents aux axiomes. Celles-ci ont été postulées en raison de la nécessité pour le modèle mathématique de concorder avec les mesures et les données en général. Par exemple le principe d’incertitude de Heisenberg. Ou le « carré de la fonction d’onde donne la probabilité de la mesure ». De la même manière que dans l’exemple mathématique ci-dessus, toutes les questions «pourquoi» en physique sont vraiment répondues comme «comment» on va des axiomes et des postulats aux données d’observation spécifiques ou aux prédictions. Le «pourquoi» finit sur les axiomes pour les mathématiques et les postulats pour la physique. Et la réponse est alors « parce que » ces hypothèses / postulats de base sont nécessaires pour adapter notre modèle mathématique aux données existantes et nous donner confiance dans les prévisions pour de nouvelles observations.

La seule réponse au « pourquoi » est ce « parce que », les données le disent.

Edition après commentaire d’Ingo:

Une fois que l’on a une théorie et que la physique est vraiment, comme je l’ai dit dans le premier paragraphe, une théorie mathématique qui organise les données connues afin de pouvoir prédire les futures non mesurées, la question du « comment » donne le chemin causal dans notre compréhension de la façon dont le les données / observations finales se sont produites et comment les prévisions seront affichées. Pourquoi les questions portent sur l’état existentiel. Quand nous n’avons pas de théorie et que nous avons une observation, nous commençons par « Pourquoi », parce que l’observation existe. Lorsqu’une théorie se forme, c’est le chemin causal qui est recherché et le «pourquoi» remonte l’échelle mathématique en «comment cela se produit mathématiquement», transférant la question existentielle aux axiomes et aux postulats.

« Pourquoi » est la question pour les philosophes. « Comment » est la question pour les physiciens.

La tâche d’un physicien est de trouver un modèle qui décrit adéquatement «comment» la nature se comporte. Lorsque plusieurs modèles conviennent, voir Rasoir d’Occam .

Il est préférable de laisser au philosophe la question du «pourquoi» la nature est décrite par un modèle ou un autre et, sachez que ce chemin mène à la folie.

« Pourquoi » est la question scientifique fondamentale, la question de cause à effet. « Comment » implique déjà que certaines choses en causent d’autres, et il semble parfois que la cause et l’effet ne soient pas si faciles à distinguer. Vous ne pouvez faire aucune science sans « pourquoi ».

Prenons, par exemple, la question: « Comment le CO2 contribue-t-il au changement climatique? »

Il s’agit d’une question scientifique seulement après qu’il a été établi que

• les changements climatiques
• il le fait à cause des gaz à effet de serre dans l’atmosphère

La physique s’intéresse aux modèles mathématiques abstraits qui décrivent le comportement des particules, de l’espace, du temps, etc. et qui sont testés par des observations et des expériences. Si un modèle est en accord avec des expériences, sous certaines conditions et jusqu’à une certaine précision, il est alors accepté (pour les situations où ces conditions sont réunies). Mais une théorie reste un modèle abstrait; il fournit un moyen de décrire la nature, mais ne dit pas ce qu’est la nature. Il faut donc toujours être prudent quant à l’interprétation des théories et à aller trop loin dans ces interprétations.

Richard Feynman l’a illustré dans l’une de ses conférences (son argumentation commence vers 5h30 dans le premier clip et se termine vers 7h30 dans le second clip):

La relation des mathématiques et de la physique – Partie 4

La relation des mathématiques et de la physique – Partie 5

Dans les clips, Feynman montre que la gravité newtonienne peut être décrite de 3 manières différentes: action à distance, champ potentiel et principe de moindre action. Conceptuellement, ces 3 descriptions sont très différentes. Cependant, mathématiquement, ils donnent exactement les mêmes résultats. Cela signifie que, en ce qui concerne la physique, les trois sont également valables et on n’a aucune raison de préférer l’un au-dessus des autres. Il n’y a pas de « bonne » réponse unique.

En fait, comme Feynman l’a soutenu, c’est un bonus d’avoir plus d’une description, car ils nous permettent d’examiner les nouveaux problèmes sous plusieurs angles, et ils nous offrent plus de routes et d’outils pour trouver de nouvelles théories.

Anna V a écrit dans sa réponse:

La seule réponse au « pourquoi » est ce « parce que », les données le disent.

Je voudrais donner un autre exemple. Considérez la question « Comment la matière se déplace-t-elle dans l’espace ». En essayant de répondre à cela, les arguments aristotéliciens pourraient satisfaire quelqu’un de la réponse. Produisant plus loin, les arguments aristotéliciens ne tiennent pas et nous devons utiliser des arguments newtoniens. Plus loin encore, on pourrait faire une expérience à double fente et montrer qu’en fait, une description de particules newtoniennes est inadéquate et qu’une description mécanique quantique est nécessaire. Dans chacun de ces cas, il doit déjà y avoir un cadre où nous sommes satisfaits d’une réponse. Je suis d’accord que  » X ˙ = constant

« pourrait être une description de » comment « la particule se déplace, mais cela suppose que nous travaillons avec un point de vue newtonien. Si nous ne nous autorisons pas à utiliser un point de vue newtonien, alors ce n’est pas du tout la façon dont la particule se déplace!

Donc, si les réponses à «pourquoi» sont «parce que les données le disent» ou «parce que c’est l’idéalisation que nous envisageons», comment les réponses à «comment» sont-elles différentes? ( et pourquoi?! )

Dans l’article connexe de philosophie.se , ChristopherE écrit:

Votre autre question est «Les questions« pourquoi »(au sens large) sont-elles utiles ou applicables à l’étude des sciences?« Certainement, oui, et il n’y a rien de révolutionnaire à leur sujet.

Je ne pense pas que ce «pourquoi» vs «comment» les affaires entrent au cœur du problème, et bien sûr la nature linguistique du «pourquoi» et du «comment» obscurcit davantage les choses. Il serait peut-être préférable de reformuler comme suit: « la physique ne prouve pas les choses au sens mathématique ». Demandez «pourquoi» «quoi» ou «comment», mais ne supposez pas que vous obtenez une longueur d’avance sur la nature simplement parce que les modèles résultants sont prédictifs.

Avertissement: je suis un bébé physicien

Ce que la science essaie de faire, c’est de peindre une image aussi complète et cohérente que possible dans le langage des mathématiques.

Dans la pratique, cela signifie comprendre comment les pièces s’emboîtent plutôt que de s’attaquer à des questions comme pourquoi y a-t-il un casse-tête pour commencer.

Comme indiqué dans cet article , la physique est l’endroit où vous vous retrouvez finalement si vous demandez à plusieurs reprises «pourquoi» en commençant par un sujet aléatoire. Étant donné que chaque question suivante « pourquoi » sera de plus en plus difficile à répondre, cela signifie qu’une fois dans le domaine de la physique, vous devriez vous attendre à pouvoir jouer à ce jeu pour quelques mouvements de plus. En physique, vous pouvez donner une explication en termes de théories plus profondes, mais bientôt vous vous retrouverez au modèle standard ou à la relativité générale et avec les connaissances actuelles, nous ne pouvons pas creuser beaucoup plus profondément sans spéculer.

Je suis d’accord avec Anna V, mais il est possible de le dire de manière plus concise.

La physique est une description du comportement de l’univers. Il ne dit pas pourquoi. Les raisons pour lesquelles les questions ont des réponses n’en sont jamais moins nombreuses.

« Pourquoi le ciel est bleu? »

En raison de la diffusion de Rayleigh.

C’est parce qu’une loi de la physique décrit ce comportement.

« Pourquoi la diffusion Rayleigh fonctionne-t-elle? »

Parce qu’il peut être dérivé des équations de Maxwell.

C’est parce que cette loi est la conséquence d’une loi plus fondamentale.

« Pourquoi les équations de Maxwell fonctionnent-elles? »

Il y a un point où vous ne pouvez pas répondre. Vous pouvez simplement indiquer des preuves expérimentales. Ce sont des lois fondamentales dont nous partons, comme les mathématiques partent des axiomes et dérivent des théorèmes. Ou peut-être, ce sont les lois les plus fondamentales que nous ayons élaborées jusqu’à présent.

« Pourquoi la diffusion de Rayleigh décrit-elle comment la lumière et l’air interagissent? »

Parce que les molécules d’air sont plus petites qu’une longueur d’onde de lumière et facilement polarisées par un champ électrique.

C’est parce que c’est ce qui est dans l’univers. Cela pourrait conduire à des preuves plus expérimentales ou à la façon dont les lois de la mécanique quantique déterminent la taille des atomes.

Vous vous demandez pourquoi c’est précisément ce qui nous rend humains, donc puisque nous serons toujours humains, nous ne cesserons jamais de nous demander pourquoi.

Maintenant, chaque Pourquoi? ne peut que se préoccuper de la raison ultime de quelque chose.

Mais cette raison ultime n’existe pas, c’est une impossibilité.

Comment le sais-je? Eh bien, il y a donc deux scénarios possibles sur la façon dont l’humanité pourrait apparemment découvrir les raisons ultimes, mais elles sont toutes deux inadéquates. La première est qu’un jour un être omniscient, un créateur, un dieu, apparaît devant l’humanité et nous dit ces raisons ultimes, mais cela ne générera encore plus de pourquoi. L’autre est que, dans le futur, une civilisation avancée donne naissance à un ordinateur quantique extrêmement puissant approchant la limite de tous les qbits de l’univers, qui est alors capable d’interrelier toutes les lois et découvertes mathématiques et scientifiques, pour trouver des preuves de la le travail d’un créateur quelque part dans notre univers qui a fourni des connaissances inconnaissables qui nous aideront à quitter notre univers en exploitant toute l’énergie de l’univers pour voyager vers un autre univers avec différentes vibrations de cordes et donc différentes lois, ou même sortir de notre univers et transcender la réalité et entrer dans le néant où il n’y a pas de lois physiques, pas de temps et pas d’espace, juste l’existence d’une raison ultime et peut-être d’un être omniscient. Voir cela nécessiterait que l’âme / spiritualité existe pour que nous puissions habiter un tel endroit. Alors peut-être que quand nous mourrons, c’est la meilleure chance que nous ayons jamais vraiment de découvrir l’ultime Pourquoi?

Quoi qu’il en soit, ces deux ci-dessus sont assez improbables, donc nous devrons simplement accepter que nous ne connaîtrons jamais la raison ultime, il n’y en a peut-être même pas, il y en a une. Quoi qu’il en soit, chaque pourquoi isolé n’est en fait qu’un comment, bien que le garder isolé des autres pourquoi nous permet de le traiter comme un pourquoi. C’est pratique car utiliser pourquoi au lieu de comment est plus naturel pour nous les humains dans le langage. Cependant, nous devons savoir que chaque pourquoi isolé dépend d’un autre pourquoi, qui dépend d’un autre pourquoi, et ainsi de suite, jusqu’à atteindre le pourquoi ultime, et c’est ce que mes amis appellent la réalité conditionnelle.

Cette compréhension est à l’origine de la désillusion de la science, en ce sens que vous n’atteindrez jamais les vérités ultimes, même si vous connaissez tous les moyens. La science alors comme moyen d’expliquer les choses n’a pas de signification humaine, le pourquoi?, Car c’est juste un tas de façons?. Les humains ne se soucient pas de savoir comment, ils ne se soucient que de pourquoi?

Cependant, la science est toujours très intéressante en termes d’apprentissage du fonctionnement de beaucoup de choses, mais une fois que vous en savez assez sur l’ensemble du tableau, le reste n’est que des détails de plus en plus fins et une spécialisation qui est vraiment ennuyeuse, vous n’apprenez rien qui vaille la peine , il y a tellement d’autres choses plus agréables et relaxantes que vous pourriez faire.

Cependant, les connaissances empiriques (sciences) et systémiques (mathématiques) ne devraient pas être placées plus haut que les connaissances sémantiques (langues). Sans langage, nous ne serions rien. Les mots nous donnent un sens, nous permettent de vivre de nombreuses émotions et de nous connecter avec d’autres personnes. En général, les gens sont la source du bonheur dans la vie, nous n’avons donc pas besoin de gaspiller inutilement une partie importante de notre vie entière uniquement consacrée aux sciences et aux mathématiques, sauf si vous essayez de découvrir quelque chose qui profitera à d’autres dans ce cas, allez-y. Sinon, profitez des gens et des langues, des films, des émissions de télévision, de la musique, de l’histoire et concentrez-vous uniquement sur la réponse à vos propres pourquoi subjectifs conscients personnels dans la vie tels que: Pourquoi agis-je comme ça? Pourquoi est-ce que je fais cela? Pourquoi ai-je fait ça? Pourquoi vais-je faire ça? pour quelles raisons. Surtout, regardez à l’intérieur de vous-même, une fois que vous en savez assez sur les sciences et les mathématiques, soyez fidèle à vous-même, connaissez-vous, profitez des plaisirs à court terme de la vie, les autres sont si importants, travaillez vers les objectifs à long terme de la vie pour apporter le bonheur futur et maintenir votre santé . Car c’est le sens de la vie: trouver le bonheur. Gardez la vie aussi simple, profitez du moment, soyez attentif, ….