PHÉNOMÈNE (sciences)

Selon l'étymologie grecque (phainomenon, « ce qui apparaît »), un phénomène est un événement qui se produit à un certain moment par opposition à ce qui est immuable. Pour les physiciens ioniens (vi^e siècle av. J.-C.), la science des phénomènes consiste à établir des relations intelligibles, et souvent mathématiques, qui rendent compte du changement dans les phénomènes. La notion de phénomène physique – utilisée dans toutes les sciences de la nature – est conforme à ce sens général. L'observation attentive des phénomènes naturels est le point de départ de la démarche scientifique. La construction d'une théorie et le recours à l'expérimentation permettent ensuite de progresser dans la compréhension rationnelle des lois naturelles. Les expériences effectuées en vue de valider le modèle théorique ou d'éclairer des aspects nouveaux des mécanismes en œuvre sont encore l'occasion d'observer des phénomènes nouveaux, souvent dans des conditions mieux contrôlées. Deux exemples peuvent illustrer cette complémentarité entre phénomènes naturels, théorie et phénomènes provoqués dans un cadre expérimental.

Si les passages des comètes ont de tout temps intrigué les hommes, qui les ont parfois interprétés comme des présages funestes, leur progressive compréhension est exemplaire de la démarche scientifique. L'étude de leurs chemins cosmiques a fait l'objet de débats animés entre les astronomes : les comètes, comme les planètes, contournaient-elles le Soleil ? La célèbre prédiction (1705) d'Edmund Halley à propos du retour en 1758 de la comète, qui dès lors portera son nom, a joué un rôle primordial dans l'établissement définitif des lois de Newton sur la gravitation universelle. Il avait appliqué ces lois à l'étude du mouvement et de la trajectoire de la comète observée en 1682 et montré que l'orbite devait être elliptique, ce qui lui permettait de prévoir la période de son mouvement, et donc la date de sa réapparition.

La foudre est sans doute le premier phénomène naturel électrique observé par l'homme. Mais sa compréhension nécessita le recours à d'autres phénomènes plus facilement maîtrisables. Des expériences de triboélectricité ont ainsi été répétées depuis l'Antiquité : certains corps frottés sur d'autres corps peuvent attirer de petites particules. Ce sont ces phénomènes plus discrets qui, étymologiquement (l'ambre jaune, corps triboélectrique, est en grec appelé elektron) mais aussi historiquement, sont à l'origine du développement scientifique de l'électricité. La réalisation publique d'expériences présentant des phénomènes d'électrisation des corps qui ont passionné les salons européens et américains des xvii^e et xviii^e siècles est contemporaine du formidable développement de la compréhension des phénomènes électromagnétiques.

Certains physiciens mathématiciens se coupent parfois de l'étude directe des phénomènes afin de développer des modèles mathématiques ou bien d'explorer la cohérence formelle de concepts nouveaux. Si cette démarche est légitime quand elle n'est que transitoire, elle ne saurait remplacer la nécessaire phénoménologie qui, de tout temps, a fait progresser la connaissance scientifique par le dialogue raisonné de la pratique observationnelle et expérimentale, d'une part, et de la mathématisation de la description du réel, d'autre part. Un exemple historique des dangers liés à la primauté donnée au raisonnement formel sur l'explication des phénomènes naturels est la tentative infructueuse d'Albert Einstein et de certains de ses contemporains d'unifier électromagnétisme et gravitation en une théorie dans laquelle le nombre de dimensions de l'espace est artificiellement accru. Les phénomènes radioactifs découverts[...]