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{), ' ' '<!! est-ce qu une théorie scientifique ? Marion Vorms Préface de Paul Humphreys Collection « Philosophie des sciences » dirigée par Thierry Martin Dans la même collection, chez le même éditeur Jean Bricmont et Hervé Zwirn, avec les contributions de Bernard d'Espagnat, Jan Lacki, Soazig Le Bihan et Bernard Walliser, Philosophie de la mécanique quantique, coédition SPS, 128 p. Paul Gochet et Philippe de Rouilhan, avec le concours de Serge Bozon, Mikaël Cozik, Paul Egré, François Rivenc et Gabriel Sandu, Logique épistémique et philosophie des mathématiques, coédition SPS, 128 p. Thierry Martin et al. -L'unité des sciences, nouvelles perspectives, coédition SPS, 160 p. -Les sciences humaines sont-elles des sciences ?, coédition SPS, 192 p. Leny Oumraou, préface de Jacques Dubucs, Pourquoi les mathématiques sont-elles difficiles ? coédition SPS, 224 p. Gérard Weisbuch et Hervé Zwirn avec le concours d'André Orléan, André de Palma, Sharon Peperkamp, Denise Pumain et Bernard Walliser, Qu'appelle-t-on aujourd'hui les sciences de la complexité? coédition SPS, 352 p. Pascal Charbonnat, préface de Francine Markovitz-Pessel, Quand les sciences dialoguent avec la métaphysique, 224 p. Ivar Ekeland et Jon Elster, Théorie économique et rationalité, coédition SPS, 96 p . ... et des dizaines d'autres livres de sciences et d'histoire ou de philosophie des sciences www.VUIBERT.fr Relecture et correction: Jeanne Labourel Maquette et mise en page : Sébastien Mengin!Edilibre.net Composition et mise en page de l'auteur Couverture : Isabelle Paisant ISBN Vuibert 978-2-311-00247-8 Registre de l'éditeur : 590 La loi du 11 mars 1957 n'autorisant aux termes des alinéas 2 et 3 de l'article 41, d'une part, que les« copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non destinées à une utilisation collective » et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d'exemple et d'illustration, « toute représentation ou reproduction intégrale, ou partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » (alinéa l" de l'article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. Des photocopies payantes peuvent être réalisées avec l'accord de l'éditeur. S'adresser au Centre français d'exploitation du droit de copie: 20 rue des Grands Augustins, F-75006 Paris. Tél.: 01 44 07 47 70 © Vuibert- septembre 2011- 5 allée de la 2< DB, 75015 Paris Table des matières Préface V Introduction 1 1 La mécanique classique : une théorie, plusieurs formulations 9 1.1 Quel est le contenu de la mécanique classique? . . . . 10 1.2 Formulation newtonienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3 Formulations analytiques : la formulation lagrangienne . . . . 26 1.4 En quel sens les formulations de la mécanique classique sont- elles équivalentes? . . . . . . . . . . . . . . 42 1.5 Des différences authentiquement théoriques 54 1.6 Bilan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 2 Les théories scientifiques selon les empiristes logiques 63 2.1 Le programme formaliste des empiristes logiques : les théories scientifiques selon Rudolf Carnap . . . . . . . . . 65 2.2 Ernest Nagel et les limites du programme formaliste de l'empirisme logique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 2.3 Qu'appelle-t-on « conception syntaxique » des théories scien- tifiques? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 3 La conception « sémantique » des théories scientifiques 127 3.1 Les théories comme familles de modèles . . . . . . . . . . 129 3.2 L'application empirique des théories : modèles logiques et modèles physiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 3.3 Le statut cognitif des théories : que nous disent les théories scientifiques? . . . . . . . 141 3.4 À quoi sert la conception sémantique? . . . . . 145 4 Buts et limites des entreprises de reconstruction formelle des théories 149 4.1 Les vertus de la reconstruction formelle . . . . . . . . . . . . 150 IV QU'EST-CE QU'UNE THÉORIE SCIENTIFIQUE? 4.2 Formaliser pour aller « au-delà » des formulations : conception syntaxique et conception sémantique . . . . . . . 154 4.3 La reconstruction formelle ne suffit pas à établir l'identité des formulations de la mécanique classique . . . . . 158 4.4 Différences formelles ou différences théoriques? 163 Conclusion Annexes A Les mouvements non rectilignes. Moment de force et moment cinétique. Théorème du moment cinétique B Le mouvement d'un système de points matériels. c D E F G H I J K L M Théorème du centre de masse . . . . . . . . . . . . . Les théorèmes de conservation comme conséquences des principes newtoniens . . . . . . La loi de gravitation universelle . . . . . . . . . . Les différents types de contraintes . . . . . . . . Le théorème de conservation de l'énergie comme conséquence du principe de d'Alembert .......... . Déduction des équations de Lagrange à partir du principe de d'Alembert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Énergie cinétique, énergie potentielle et travail en mécanique analytique . . . . . . . . . . . Déduction du principe de Hamilton à partir du principe de d'Alembert .................. . Déduction des équations de Lagrange à partir du principe de Hamilton .......... . Les pendules liés ................... . La formulation hamiltonienne . . . . . . . . . . . . . Théorèmes de conservation et propriétés de symétrie Bibliographie Index des noms propres Index des notions 167 171 171 172 173 175 175 176 178 181 184 186 186 187 191 194 209 213 Préface L E LIVRE de Marion Vorms est une contribution importante, qui nous offre une analyse limpide de deux grands sujets, liés entre eux. Dans un premier temps, cet ouvrage se concentre sur différentes formulations de la mécanique classique, et plus particulièrement sur les formulations newtonienne, hamiltonienne et lagrangienne. Les lecteurs peu familiers de certaines de ces versions de la mécanique classique, ou qui ne les ont rencon- trées que sous la forme d'exercices standard dans des manuels, tireront un grand bénéfice des présentations qui en sont faites ici dans une perspective philosophique. L'exemple de la mécanique classique est particulièrement bien choisi. En effet, c'est une théorie qui est parfaitement connue aujourd'hui, et la prendre comme objet d'étude permet d'examiner des questions centrales de la philosophie générale des sciences sur le contenu représentationnel et l'application des théories, sans se laisser distraire par les difficultés propres à des théories plus récentes comme la mécanique quantique ou la relativité générale. Les conclusions sur les véhicules de la représentation scientifique qui sont tirées de cette analyse sont cependant générales et peuvent éclairer d'autres cas. Par exemple, des questions concernant les différentes versions d'une même théorie sont soulevées de façon analogue par les formulations de la mécanique quantique de Schrodinger, de Heisenberg et de Dirac. Les travaux étudiés dans ce livre sont en outre d'un intérêt tout particulier pour les lecteurs français, en raison du fait qu'une grande partie des développe- ments mathématiques qui ont conduit aux formulations canoniques de la mécanique classique sont le fait de chercheurs français ou vivant en France, comme Laplace, Lagrange et d'Alembert, sans oublier Legendre, dont le développement des transformations mathématiques permettant de passer de l'une à l'autre des formulations hamiltonienne et lagrangienne a rendu possible la démonstration de l'équivalence de ces deux formulations; cette équivalence est emblématique de plusieurs des questions discutées ici par Marion Vorms. Le reste de son livre nous offre l'exposé d'un ensemble de travaux phi- losophiques dont tout scientifique ayant une sensibilité philosophique doit pouvoir tirer un enseignement. Analyser la structure logique des théories VI PRÉFACE scientifiques a été un souci majeur des philosophes des sciences du xxe siècle. Initialement formulée par des logiciens et philosophes des sciences européens, cette approche a également eu une profonde influence sur la philosophie amé- ricaine. Deux conceptions ont dominé les débats : la conception syntaxique et la conception sémantique. Pour la conception syntaxique, une théorie est identifiée à la clôture déductive d'un ensemble d'énoncés formulés dans un certain langage. Cet ensemble est le plus souvent présenté sous la forme d'un petit nombre d'axiomes formels qui saisissent le contenu fondamental de la théorie. uploads/Philosophie/ qu-x27-est-ce-qu-x27-une-theorie-scientifique-pdfdrive.pdf