Pierre Duhem

Pierre Duhem

Physicien, historien et philosophe des sciences

Données clés

Naissance	10 juin 1861 Paris (France)
Décès	14 septembre 1916 (à 55 ans) Cabrespine (France)
Domicile	Bordeaux
Nationalité	française
Champs	Physique théorique, thermodynamique
Institutions	Faculté des sciences de Lille Université de Bordeaux
Diplôme	École normale supérieure (1882)
Renommé pour	Fonction thermodynamique

Pierre Maurice Marie Duhem, né le 10 juin 1861 à Paris 2^e[1] et mort le 14 septembre 1916 à Cabrespine, est un physicien, chimiste, historien et épistémologue français.

Biographie

Il est le fils de Pierre Joseph Duhem, d'origine flamande, et de Marie Alexandrine Fabre, d'origine languedocienne. Entré premier au concours de l'École normale supérieure en 1882, Duhem présenta une thèse sur le potentiel thermodynamique critiquant le principe du travail maximum de Marcellin Berthelot. Le jury refusa la thèse sur des critères académiques. Il s'opposa toute sa vie à Marcellin Berthelot, son adversaire universitaire et idéologique (Duhem était ouvertement antirépublicain, antisémite et anti-dreyfusard^[2]).

Duhem ne put jamais être nommé à Paris, en partie à cause de ses idées politiques et religieuses : proche de l'Action française (quoique légèrement critique envers l'athéisme de Maurras^{[réf. nécessaire]}), il était catholique pratiquant et anti-républicain. Il enseigna la physique à la Faculté des sciences de Lille de 1887 à 1891. Après une année 1893-1894 à Reims, il obtint une chaire de physique théorique en 1894 à l'université de Bordeaux, où il passera toute sa carrière, en opposition avec les mandarins parisiens.

Lors de la Première Guerre mondiale, il s'engagea, avec d'autres, dans l'effort de guerre intellectuel, opposant dans La Science allemande (1915) la prétendue « science germanique », comparée à l'esprit géométrique, qui serait moins noble que la « science française », comparée à l'esprit de finesse (comparaison qui utilise et déforme celle de Pascal, De l'esprit géométrique et Pensées)^[3].

Thermodynamique

Travaux de Duhem

Duhem est un spécialiste de la thermodynamique qui est à l’époque la branche dominante en physique. Très tôt orienté vers les travaux de Gibbs et de Helmholtz, Duhem propose, dès ses premières contributions, d’utiliser la notion de potentiel thermodynamique (interne). Ce qui le conduira à la formulation de l’équation de Gibbs-Duhem sur les solutions^[4]. Duhem poursuit ses recherches dans cette direction, proposant d’autres applications variées du potentiel thermodynamique à la statique et à la dynamique chimique^[5],[6] ; ces travaux font de lui l’un des fondateurs de la chimie physique moderne avec les Van’t Hoff, Ostwald, Arrhenius, Le Chatelier. Ce faisant, au lieu de se proposer, comme beaucoup de ses contemporains, en France notamment, de réduire les phénomènes chimiques à la mécanique, il les rapportait à la thermodynamique.

Conception de la thermodynamique

Par ses conceptions et ses contributions en thermodynamique, Duhem apparaît comme un des principaux pionniers de l’étude de la thermodynamique des processus irréversibles. Le projet de Duhem était de fonder sur une énergétique ou thermodynamique générale l’ensemble de la physique et de la chimie, en harmonie avec les conceptions énergétistes de Rankine, Helmholtz, Mach^[7] et d’autres, et en opposition au projet de réduction mécaniste des atomistes comme Boltzmann.

Il s’attache à poser les fondements logiques et axiomatiques de cette science. Le deuxième principe ne lui paraissait pas réductible à la mécanique – à quoi l’on rapportait généralement le premier, celui de la conservation de l’énergie, issu du principe de l’équivalence de la chaleur et du mouvement ; pour établir les deux principes sur un pied d’égalité, il fallait les traiter comme des postulats, et « la thermodynamique se développe alors selon un type de théorie nouveau en physique ». On perçoit déjà ici le lien entre ses recherches scientifiques et sa conception de la théorie physique.

Duhem voyait dans sa tentative d’unifier les sciences physiques et chimiques au sein d’une thermodynamique généralisée sa principale contribution scientifique. Il est à noter que les mots « atome » et « molécule » sont totalement absents, conformément à son rejet de ces notions, de son Traité d’énergétique de 1911 qui propose l’accomplissement de ce programme^[8].

La Théorie physique

L'ouvrage de Duhem La Théorie physique. Son objet et sa structure a été publié en 1906.

Duhem a-t-il une conception instrumentaliste de la physique ?

Opposé à toute interprétation matéraliste et réaliste de la chimie et de la physique, Duhem propose une conception qu'on qualifierait d'« instrumentaliste » de la science dans La Théorie physique. Son objet et sa structure (1906). Selon l'instrumentalisme, la science n'est que l'instrument le plus commode de prédiction : "Une théorie physique n’est pas une explication. C’est un système de propositions mathématiques, déduites d’un petit nombre de principes, qui ont pour but de représenter aussi simplement, aussi complètement et aussi exactement que possible, un ensemble de lois expérimentales^[9]." Mais parce que la théorie vise une classification naturelle, elle ne saurait être réduite à un artefact, à un simple instrument. À la différence de Ernst Mach, qui rejette également les théories explicatives et ne voit dans la nature que des faits (on ne saurait donc y trouver des causes et des effets), Duhem ne considère pas la théorie physique de manière purement instrumentaliste. Sa conviction demeure qu'il existe une réalité cachée en deçà des phénomènes, que la science ne peut espérer atteindre. Mais en vertu de son objet, qui est la classification naturelle, il faut admettre pour la théorie un horizon inconnaissable de sorte qu'elle apparaît comme l'image d'un ordre réel qui demeure toutefois à jamais voilé. C'est ce qui fait que Duhem est finalement un phénoménaliste (à la manière de Kant) : on ne peut connaître que les phénomènes, mais de là à nier l'existence de la chose en soi, il y a un pas qu'il faut bien se garder de franchir. Le physicien ne saurait se soustraire à cette conviction qui lui fournit un principe régulateur pour la recherche : "Il a beau se pénétrer de cette idée que ses théories n'ont aucun pouvoir pour saisir la réalité, qu'elles servent uniquement à donner des lois expérimentales une représentation résumée et classée ; il ne peut se forcer à croire qu'un système capable d'ordonner si simplement et si aisément un nombre immense de lois, de prime abord si disparates, soit un système purement artificiel ; par une intuition où Pascal eût reconnu une de ces raisons du coeur que la raison ne connaît pas, il affirme sa foi en un ordre réel dont ses théories sont une image, de jour en jour plus claire et plus fidèle." (La Théorie Physique, p. 36)

Holisme épistémologique

Il soutient aussi qu'il n'y a aucune « expérience cruciale » (contrairement à ce que disait Francis Bacon) en physique. Une expérience, une observation ou un fait ne peut pas suffire à trancher entre deux théories puisque chaque théorie peut s'adapter à une expérience récalcitrante en faisant d'autres aménagements, tels que la modification d'une hypothèse auxiliaire. Une proposition isolée n'est donc pas en jeu dans une expérience, c'est toute la théorie qui doit être confrontée à l'expérience.

"L'accord avec l'expérience est, pour une théorie physique, l'unique critérium de vérité^[10]."

La thèse fut reprise par Quine et est appelée « thèse de Duhem-Quine (en) » ou « holisme de la confirmation ».

Théorie comme économie de la pensée

»La réduction des lois physiques en théories contribue ainsi à cette ‘’économie intellectuelle’’ en laquelle M.E.Mach voit le but, le principe directeur de la Science^[11]."

Théorie comme classification naturelle

"Ainsi l'analyse des méthodes par lesquelles s'édifient les théories physiques nous prouve, avec une entière évidence, que ces théories ne sauraient se poser en explication des lois expérimentales; et, d'autre part,un acte de foi que cette analyse est incapable de justifier, comme elle est impuissante à le réfréner, nous assure que ces théories ne sont pas un système purement artificiel, mais une classification naturelle^[11]."

Critère de stabilité

À partir d’un problème d’instabilité étudié par Hadamard, Duhem énonce :

« Une déduction mathématique n’est pas utile au physicien tant qu’elle se borne à affirmer que telle proposition rigoureusement vraie a pour conséquence l’exactitude rigoureuse de telle autre proposition. Pour être utile au physicien, il lui faut encore prouver que la seconde proposition reste à peu près exacte si la première est seulement à peu près vraie^[12]. »

Ce passage est souligné par les spécialistes des systèmes dynamiques instables^[13],[14].

Sauver les apparences

Dans son ouvrage Sauver les apparences. Sur la notion de théorie physique de Platon à Galilée. (1908), Duhem examine "quelles sont les relations de la théorie Physique et de la Métaphysique", question qui "a été, pendant 2000 ans, formulée de la manière suivante : quelles sont les relations de l'Astronomie et de la physique ?" Duhem expose la longue opposition entre les tenants de l'Astronomie de Ptolémée qui évolue pour "sauver les apparences" et les partisans de la Physique d'Aristote qui refusent tout modèle n'utilisant pas exclusivement les sphères homocentriques. Il défend l'idée que c'est le cardinal Robert Bellarmin qui avait raison contre Galilée puisque la science se doit de « sauver les apparences » (ou « sauver les phénomènes ») sans prétendre décrire la réalité ultime.

Physique de croyant

Un article publié en 1904 : la philosophie scientifique de M. Duhem^[15], concluait :

"dans ses tendances vers une conception qualitative de l'Univers matériel, dans sa défiance vis-à-vis de l'explication complète de cet Univers par lui-même, telle que le rêve le Mécanisme, dans ses répugnances, plus affirmées que réelles, à l'égard d'un scepticisme scientifique intégral, elle est la philosophie scientifique d'un croyant."

En réponse, Duhem publie, en 1905, dans les Annales de philosophie chrétienne, un article intitulé Physique de croyant, où il déclare :

"Constamment, en effet, je me suis proposé de prouver que la Physique procédait par une méthode autonome, absolument indépendante de toute opinion métaphysique; j'ai minutieusement analysée cette méthode, afin de mettre en évidence, par cette analyse, les caractères propres et l'exacte portée des théorie qui résument et classent les découvertes, à ces théories j'ai refusé tout pouvoir de pénétrer au-delà des enseignements de l'expérience, toute capacité de deviner ce qui se cache sous les données sensibles; par là j'ai dénié à ces théories le pouvoir de tracer le plan d'aucun système métaphysique, comme aux doctrines métaphysiques le droit de témoigner pour ou contre aucune théorie physique."

Duhem considère qu'il n'est pas nécessaire d'être croyant pour adhérer à sa théorie de la science, car la science n'a pas à se prononcer sur des questions métaphysiques. Mais il nie que la religion (et en particulier la religion catholique) soit un obstacle au progrès de la science, comme le prétend une certaine conception de la science (que l'on pourrait appeler scientisme ou positivisme) ; au contraire, il affirme que la religion catholique favorise le progrès scientifique.

À de nombreuses reprises dans La Théorie physique, Duhem se réclame de Blaise Pascal, savant et théologien. Si la croyance dans l'existence d'un ordre du monde ne peut aucunement être justifiée rationnellement par le scientifique (c'est une question métaphysique et non proprement physique), en revanche c'est un objet de foi. Incapable de fonder cette conviction, le scientifique est également incapable de s'en défaire.

Historien des sciences

Il fut aussi un historien des sciences, notamment dans son œuvre Le Système du monde. Histoire des doctrines cosmologiques, de Platon à Copernic, somme remarquable et véritable monument de l'histoire des sciences des origines à la Renaissance, dont la publication en dix volumes s'est étalée de 1913 à 1958, où il défend une interprétation continuiste du progrès scientifique et réévalue l'importance du Moyen Âge avant l'émergence de la science moderne^[16].

Honneurs

Il devint membre correspondant de l'Académie des sciences en 1900 et membre titulaire non résident en 1913.

Il a reçu le titre de docteur honoris causa de l'université Jagellon de Cracovie en 1900^[17].

Œuvres

• De l'aimantation par influence. Suivi de Propositions données par la faculté, Paris, Gauthier-Villars et fils,‎ 1888 (lire en ligne)
• Le potentiel thermodynamique et ses applications à la mécanique chimique et à l'étude des phénomènes électriques, Paris, A. Hermann,‎ 1886 (lire en ligne)
• Des corps diamagnétique, 1889 (notice BnF n^o FRBNF30370599m)
• Cours de physique mathématique et de cristallographie de la Faculté des sciences de Lille. Hydrodynamique, élasticité, acoustique : I. Théorèmes généraux, corps fluides ; II. Les Fils et les membranes, les corps élastiques, l'acoustique, A. Hermann,‎ 1891
  (notice BnF n^o FRBNF303706000)
  Textes en ligne disponibles sur IRIS : I. Théorèmes généraux, corps fluides ; II. Les Fils et les membranes, les corps élastiques, l'acoustique
• Leçons sur l'électricité et le magnétisme : I. Les Corps conducteurs à l'état permanent ; II. Les Aimants et les corps diélectriques ; III. Les Courants linéaires, Paris, Gauthier-Villars et fils,‎ 1891 (lire en ligne)
  (notice BnF n^o FRBNF30370608r)
• Introduction à la mécanique chimique, Paris, G. Carré,‎ 1893 (lire en ligne)
• Sur les déformations permanentes et l'"hysteresis", Bruxelles, impr. de Hayez,‎ 1894 (lire en ligne)
• Les Théories de la chaleur, 1895
• Théorie thermodynamique de la viscosité, du frottement et des faux équilibres chimiques, Paris, A. Hermann,‎ 1896 (lire en ligne)
• Traité élémentaire de mécanique chimique fondée sur la thermodynamique. Les mélanges doubles : statique chimique générale des systèmes hétérogènes, Paris, A. Hermann,‎ 1897 (présentation en ligne)
• Traité élémentaire de mécanique chimique fondée sur la thermodynamique. Faux équilibres et explosions, Paris, A. Hermann,‎ 1898 (1^re éd. 1897) (lire en ligne)
• Le Mixte et la combinaison chimique. Essai sur l'évolution d'une idée, 1902
• Les théories électriques de J. Clerk Maxwell : étude historique et critique, Paris, A. Hermann,‎ 1902 (lire en ligne)
• Thermodynamique et chimie : Leçons élémentaires à l'usage des chimistes, Paris, A. Hermann,‎ 1902 (lire en ligne)
• L'évolution de la mécanique, Paris, A. Hermann,‎ 1905 (lire en ligne)
• Les Origines de la statique, 1903, tome I, tome II.
• La Théorie physique. Son objet, sa structure, 1906 (réimp. Vrin, 2007).
• Sauver les phénomènes. Essai sur la notion de théorie physique de Platon à Galilée. Sozein ta phainomena, Bibliothèque des Textes Philosophiques, Paris, Vrin, 2005 (publications précédentes : en 1908 aux éd. Hermann, en 1992 dans la collection "Mathesis" aux éditions Vrin), isbn 978-2711616084 Texte en ligne disponible sur IRIS
• Traité d'énergétique, 1911
• Le Système du Monde. Histoire des Doctrines cosmologiques de Platon à Copernic, 10 vol., (1913—1959). Texte en ligne :
  • volume I : La cosmologie hellénique (L'astronomie pythagoricienne, La cosmologie de Platon, Les sphères homocentriques, La physique d'Aristote, Les théories du temps, du lieu et du vide après Aristote ...)
  • volume II : La cosmologie hellénique, suite. L'astronomie latine au Moyen Âge (Les dimensions du monde, Physiciens et astronomes...)
  • volume III : L'astronomie latine au Moyen Âge, suite
  • volume IV : L'astronomie latine au Moyen Âge, suite
  • volume V : La crise de l'aristotélisme
  • volume VI : Le reflux de l'aristotélisme (Henri de Gand, Duns Scot, l'essentialisme, les deux vérités...)
  • volume VII : La physique parisienne au XIV° siècle
  • volume VIII : La physique parisienne au XIV° siècle, suite (Le vide et le mouvement dans le vide, L'horreur du vide, le mouvement des projectiles, La chute accélérée des graves, L'astrologie chrétienne, Les adversaires de l'astrologie)
  • volume IX : La physique parisienne au XIV° siècle, suite (La théorie des marées, L'équilibre de la terre et des mers, Les petits mouvements de la Terre et les origines de la géologie, La rotation de la Terre, La pluralité des mondes
  • volume X : La cosmologie du XV° siècle. Écoles et universités au XV° siècle, Les Universités de l'Empire au XV° siècle (L'Université de Paris au XV° siècle, Nicolas de Cues, L'école astronomique de Vienne (de), La pensée italienne au XIV° siècle, Paul de Venise. Table générale des matières de l'ouvrage)
• Études sur Léonard de Vinci, ceux qu'il a lus, ceux qui l'ont lu, 3 vol., Hermann, Paris (1906—1913)
  • Première série : Ceux qu'il a lu et ceux qui l'ont lu, 1906
  • Deuxième série
  • Troisième série : Les précurseurs parisiens de Galilée, 1913
• Au pays des gorilles, Paris, éditions Beauchesne, 1997.
• Lettres de Pierre Duhem à sa fille Hélène, Paris, editions Beauchesne, 1994.

Voir aussi

Bibliographie critique

• Klaus Hentschel, "Die Korrespondenz Duhem-Mach: Zur 'Modellbeladenheit' von Wissenschaftsgeschichte", Annals of Science 45 [1988], 73-91.
• Jean-François Stoffel, Pierre Duhem et ses doctorants : bibliographie de la littérature primaire et secondaire, Turnhout, Brepols, 1996, 325 p.
• Jean-François Stoffel, Le Phénoménalisme problématique de Pierre Duhem, Bruxelles, Académie royale de Belgique, 2002, 391 p.
• Jean-François Stoffel, "Pierre Duhem : un savant-philosophe dans le sillage de Blaise Pascal", Revista Portuguesa de filosofia, vol. 63, 2007, n°1-3, pp. 275-307.
• Jean-François Stoffel, "Pierre Duhem avait-il «quelque théologien derrière lui» lors de l’élaboration de son articulation de la physique et de la métaphysique ? Le cas de Maurice Blondel", Recherches philosophiques (Toulouse), vol. 4, 2008, pp. 89-116.
• Thomas Lepeltier, "Was Pierre Duhem a precursor of postmodernism?", Angelaki: Journal of the Theoretical Humanities, 10 (2), 2005.
• Stanley Jaki, Pierre Duhem, homme de science et de foi, Paris, éditions Beauchesne, 1991.

Liens externes

• Notices d’autorité : Fichier d’autorité international virtuel • International Standard Name Identifier • Bibliothèque nationale de France • Système universitaire de documentation • Bibliothèque du Congrès • Gemeinsame Normdatei • Bibliothèque nationale de la Diète • WorldCat
• La théorie physique, son objet, sa structure (1906)
• (en) Pierre Maurice Marie Duhem par J.J. O'Connor et E.F. Robertson.
• (en) Dans "Stanford encyclopedia of philosophy"
• Article de Duhem sur le livre de mécanique de Bouasse.
• Denis Collin, Pierre Duhem: Qu'est-ce qu'une théorie physique?
• Note de lecture Le mixte et la combinaison chimique.
• Note de lecture Le système du Monde, tomes 1 à 3
• Note de lecture Le système du Monde, tome 8

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