Par Philippe Huneman

Réalisme et réel en biologie: une perspective de philosophie des sciences (1/2)

Pour un philosophe des sciences la question du réel commence avec la question générale du réalisme scientifique. Une seconde entrée est fournie par une autre question majeure de la discipline, soit celle dite du réductionnisme. Dans les deux cas, le problème concerne le statut de réel des entités auxquels les énoncés scientifiques référent.

Introduction.

Pour un philosophe des sciences la question du réel commence avec la question générale du réalisme scientifique. Une seconde entrée est fournie par une autre question majeure de la discipline, soit celle dite du réductionnisme. Dans les deux cas, le problème concerne le statut de réel des entités auxquels les énoncés scientifiques référent. Les protons dont parlent la physique sont-ils réels ou ne sont-ils qu’une manière efficace de décrire les résultats de nos expériences (un peu comme le ‘il’ de il pleut ne réfère à rien de réel mais est bien efficace pour décrire la pluie)? Et ces protons, tout réels qu’ils soient (s’ils le sont), ne sont-ils pas moins réels que les quarks dont une enquête plus poussée nous a montré qu’ils les composaient (un peu comme une forêt est en réalité un ensemble d’arbres, et qu’il pourrait être légitime de dire que les arbres existent mais les forêts sont des abstractions)?

         Je vais donc présenter ces questions comme elles se posent vis-à-vis de la biologie et singulièrement de la biologie évolutive. La question du réel en biologie se laisse appréhender ainsi, en entrecroisant plusieurs problèmes de philosophie des sciences. Je ne soutiendrai ici aucune thèse sur le réel en biologie, mais après avoir introduit la manière dont un philosophe des sciences est confronté en premier lieu à la question du réel, j’explorerai plusieurs perspectives en biologie, pour me demander à chaque fois comment le réel y est rencontré par le biologiste. Il s’agit donc de dresser une sorte de paysage dans lequel se formulerait la question du réel pour le biologiste. Le fil de cet article sera soutenu par l’attention à deux questions, celle de la causalité et celle de l’interprétation des modèles. La fin du texte abordera la différence tangible entre le réel pour le biologiste, dont s’occupe le philosophe des sciences, et le réel pour la vie elle-même, si cette expression à un sens; j’y viendrai en considérant un article intrigant et fort discuté consacré par Thomas Nagel à ce que ça peut bien faire à une chauve-souris d’être une chauve-souris…

 

1. Le réalisme scientifique.

         Les entités théoriques.

         La question du réalisme scientifique peut se décliner sous plusieurs angles. J’en retiens ici deux. La thèse du réaliste scientifique (du moins en sciences empiriques; les mathématiques sont une autre affaire) nous dit que les énoncés scientifiques visent à dire le réel. Les contradicteurs du réaliste sont, au moins, le relativiste, le pragmatiste, l’instrumentaliste, l’empiriste.

         Si je dis que (p): « les corps s’attirent en fonction du produit de leur masse et de l’inverse du carré de leur distance », peu douteront de ce qu’il s’agit là d’un énoncé vrai, au sens naïf où il correspond à la réalité. Le relativiste dirait certes que cet énoncé n’est pas vrai pour un Grec du temps d’Aristote, par exemple, et qu’il n’y a pas possibilité de trancher entre deux ordres de « vision du monde » (pour dire vite): la gravitation newtonienne qui fait se mouvoir des corps inertes, et les tendances intrinsèques des corps aristotéliciens à aller vers le bas.

         Mais si on laisse le relativiste de côté, interpréter la vérité de mon énoncé (p) reste problématique. Le réalisme consiste à interpréter « s’attirent » comme la thèse qu’il existe bien, dans la réalité, une force d’attraction - la gravitation newtonienne. De manière générale, le réalisme scientifique est la thèse que les entités (forces, particules, systèmes, champs, etc.) auxquelles référent les énoncés vrais de la science existent réellement, sont les choses réelles qui composent ce monde. Bien entendu, si un énoncé tenu pour vrai s’avère un jour faux, on dira que les entités crues réelles ne le sont pas; mais que celles auxquelles la science à venir référera dans ses énoncés seront plus probablement vrais.

         Ces entités, comme les forces, ou les électrons et toutes les particules en physique, sont souvent appelées ‘entités théoriques’ ou référents de ‘termes théoriques’ car elles ne sont pas directement visibles (on les oppose aux ‘entités observables’) et sont uniquement décrites dans une théorie (dans laquelle elles sont nécessaires). L’empiriste ou l’instrumentaliste soutient, lui, que ces entités théoriques n’existent pas réellement; elles sont absolument corrélatives de nos instruments, et sont des outils que nous postulons pour pouvoir faire des prédictions sur les données obtenues par ces instruments. Le couple proton-électron est ainsi la meilleure fiction utile pour prédire les propriétés électriques et dynamiques des atomes, mais rien ne nous dit qu’il y a des protons comme il y a des chaises ou des arbres. Parfois l’amélioration de nos prédictions implique de redéfinir nos entités théoriques, avec souvent des conséquences contre-intuitives, par exemple lorsque la physique quantique a introduit des corpuscules de lumière sans masse - les photons - pour rendre compte, entre autres, de l’effet photoélectrique.

        

         Le réalisme scientifique est un ensemble de thèses assez sophistiquées en philosophie des sciences parce que sa thèse initiale rencontre un grand nombre d’objections qu’il fallut dépasser. La plus simple est celle qu’on appelle joliment la métainduction pessimiste : presque toutes les théories scientifiques émises à ce jour ont été réfutées, sauf les plus récentes; donc, par induction, celles-ci seront réfutées un jour, et en poussant au bout l’induction, toutes les théories scientifiques seront réfutées, donc aucune ne pourra nous présenter les entités réelles qui peuplent ce monde.

         Un autre argument très subtil repose sur la logique formelle, plus exactement le calcul du premier ordre. Un théorème de logique dit en effet que si un ensemble d’énoncés (qu’on appelle ici une théorie) est satisfait par une structure mathématique de cardinal infini quelconque (techniquement: « a un modèle »), alors il est aussi satisfait par une structure mathématique de cardinal infini égal au cardinal des entiers[1]. Ce théorème dit de Löwenheim-Skolem appliqué à la question du réalisme devient un argument très puissant (dit set-theoretical argument against realism), puisque toutes les théories scientifiques sont mathématisées. Le théorème implique que de l’intérieur d’une théorie il n’y a pas moyen de décider le cardinal de l’univers que cette théorie décrit. Autrement dit, selon une même théorie donnée, notre univers peut être d’une infinité de manières (il y a une infinité de cardinaux infinis). On ne peut décider parmi une infinité de réels possibles décrits par la même théorie lequel est ‘vraiment’ réel en quelque sorte, ce qui est un argument fort contre le réalisme scientifique.

 

         Sans entrer dans le débat, le constat très général qui découle de l’existence d’arguments contre le réalisme scientifique est que les termes ou concepts explicatifs dans les théories - tels que électron, photon, gène en biologie, habitus en sociologie bourdieusienne, marché en économie - n’ont pas d’existence garantie à l’extérieur des modèles qui les emploient.

         Mais le réaliste n’est pas sans réponse - par exemple, il peut faire valoir que plus un grand nombre de modèles différents impliquent les mêmes entités théoriques dans leurs énoncés, plus ces entités ont de chance d’être réelles. Parfois nommée « analyse de robustesse », cette espèce de consensus par recoupement prolonge une manière usuelle d’attester de la réalité des choses dans la vie quotidienne (si plusieurs sens, ou plusieurs sujets indépendants, tiennent X pour réel, X a de grandes chances d’être réel). Une autre manière d’être réaliste, relativement en vogue aujourd’hui et dont le mathématicien et physicien Henri Poincaré donna une première formulation dans les années 1920, s’appelle le « réalisme structural »[2]. Ici, on abandonne l’idée que la science découvre les entités réelles - puisque, comme le set-theoretical argumentle dit, toutes les théories ont des modèles définis ‘à un isomorphisme près’, donc instanciés par une infinité d’univers possibles. Reste que les relations entre entités - ou en généralisant, les structures mathématiques - sont bien saisies par ces modèles qu’élaborent nos meilleures théories. Au niveau des structures et non des entités, on peut donc être réaliste.

 

         Les genres naturels (natural kinds)

         La question des référents des termes termes théoriques, à laquelle on résume parfois celle du réalisme scientifique, nous amène à une seconde question métaphysique ou ontologique concernant la référence des termes, question qu’on nomme souvent en anglais problème des natural kinds (genres naturels). L’idée de base est que la science, pour reprendre une expression de Platon, essaye de découper le réel selon ses articulations naturelles (carving nature at its joints, en anglais), comme le boucher découpe un boeuf en steaks. Toutes les découpes ne sont toutefois pas conformes à la réalité. Intuitivement, un discours qui découpe le monde en « animaux verts » et « plantes ou animaux non verts » est moins proche du vrai que la biologie actuelle, avec sa classification en cinq règnes extrêmement complexe basée sur une phylogénétique essentiellement moléculaire aujourd’hui. La notion de ‘natural kinds’, c’est l’idée qu’il existe des groupements réels et non conventionnels d’individus - les chiens, les chats, Arabidopsis thaliana, le granit, l’or.. - et que la science nous les révèle.

         On peut certes être absolument nominaliste en matière de groupements, c’est à dire penser qu’au fond il n’y a que des individus, que toute classe n’est qu’une abstraction, un simple nom. Cela bute sur cette intuition que certaine classes d’individus - Drosophila, Mus musculus, l’uranium - sont plus réelles que d’autres, les légumes, par exemple, qui regroupent des fruits comme des tomates, des racines comme les radis, et des bulbes comme les poireaux. Un des aspects du réalisme scientifique consiste donc à penser que la science tend à identifier les ‘natural kinds’ réels (ce qui est un pléonasme, évidemment).

         Cette notion de natural kinds a été développée initialement par Saul Kripke dans un texte qui, dans les années 1970, a marqué la renaissance de la métaphysique en contexte de philosophie analytique, Naming and necessity; il me suffit de relever que sa thèse alors était que les sciences découvrent a posteriori les genres naturels, en révélant à quoi réfère leur nom, et ceci dans tout monde possible imaginable (donc cette référence est nécessaire). Ainsi, l’or est un vrai genre naturel parce que ‘or’ réfère à une certaine structure atomique (recensée dans le tableau des éléments de Mendeleev), telle que, si dans un quelconque monde possible différent du monde actuel (par exemple, le monde d’un roman) un corps possède cette structure, ce sera de l’or, et mon terme usuel ‘or’ réfère aussi à cet or-ci. A l’inverse gastroentérite n’est pas un genre naturel parce que ce terme peut référer à la présence de très nombreuses souches de bactéries. La médecine, même organique, disserte beaucoup sur des genres non-naturels[3].

 

         2. Le réalisme scientifique en biologie.

         En biologie, comment ces questions se posent-elles ?

         Il y a clairement ici des entités explicatives non-observables. L’hérédité est certes observable en tant que pattern de similarité intergénérationnelle, mais le ‘mécanisme de l’hérédité’, soit ce qui explique ces ressemblances, est typiquement de l‘ordre de l’entité théorique. Depuis Mendel, les gènes fondent un tel mécanisme et sont donc des entités théoriques, du moins quand les premiers généticiens mendéliens en ont traité dans les années 1910-20. Après 1953, avec la découverte de l’ADN, ils deviennent observables mais la question est ouverte de savoir si une séquence d’ADN est exactement ce que Mendel et les autres dénotaient par ‘gène’.

         Ces concepts, gène, hérédité, on peut se demander s’ils sont indépendants des théories où on les emploie, s’ils signifient quelque chose hors de l’appareil conceptuel de la génétique - à l’inverse, ‘dent’ a un référent clairement identifié même en dehors de la science anatomique. (De fait, dire qu’un caractère est héritable à un certain degré n’est déjà pas une assertion absolue mais suppose une population et un environnement donnés; bref si le concept ne dépend pas de manière évidente d’une théorie, en tout cas son usage suppose d’avoir déjà défini un modèle précis, avec ses simplifications, donc avec des chances de passer à côté du réel).

 

         Espèces biologiques et genres naturels

         Du côté des natural kinds, en biologie, on tombe sur la question qui a préoccupé tous les naturalistes depuis Linné, et qui tourmente encore systématiciens, biologistes évolutionnistes en général et paléoanthropologues, à savoir celle du statut de l’espèce biologique. L’espèce, c’est typiquement ce par quoi on partitionne la nature vivante. Les taxinomistes des dix-septièmes et dix-huitièmes siècles, Linné, Ray, Tournefort, Jussieu, s’occupaient essentiellement de classifier le vivant en espèces. En général, beaucoup s’accordaient pour dire que les niveaux taxonomiques supérieurs à l’espèce - e.g. les genres comme canidés, les ordres comme mammifères, etc. - sont des abstractions; mais la dispute ici passait entre un nominaliste comme Buffon qui soutenait que seul l’individu est réel et un réaliste de l’espèce comme Linné qui pensait que l’espèce constitue aussi un niveau ontologiquement réel.

         Mais qu’on soit nominaliste ou réaliste au sujet des espèces, le fait est que la différence entre le chien et le mouton nous semble bien plus consistante et moins conventionnelle que la différence entre le nimbus et le cumulus, pour prendre une classification d’un autre genre, celle des nuages. On peut certes partitionner n’importe quoi par un calcul des ressemblances et dissemblances et ainsi produire des classifications des nuages, des instruments de musique, des genres littéraires ou des styles de musique, etc. Chacun sent pourtant bien que dans ces domaines, en variant la métrique de ressemblance, on obtiendra différentes classifications, aucune n’étant supérieure ou plus réelle que les autres. Or avec les espèces biologiques c’est différent : le découpage en espèce semble réel - la raison derrière est très simple, c’est que l’espèce se prolonge dans le temps grâce à l’hérédité. Les chats font des chats, les gnous font des gnous. Reproduction et génération sont des propriétés essentielles de l’espèce - Buffon la définit d’ailleurs comme l’ensemble des individus interféconds et Darwin comme beaucoup reprendra ce critère. Il y a comme un lien matériel réel et causal entre tous les membres d’une espèce biologique, qui n’existe pas entre par exemple toutes les instances de cumulus, ou d’opérette viennoise (si on considère les classifications musicales).

         On pourrait donc soutenir qu’en biologie les ‘genres naturels’ - l’équivalent des corps purs dans la classification de Mendeleev, basée sur les différences de structure atomique - sont les espèces. Toutefois une objection est que, à la différence de l’or, les espèces ont un début et une fin dans l’histoire.

         Reste que si la différence entre espèces biologiques est réelle et non conventionnelle, la manière de concevoir le rapport entre des individus réels et des espèces réelles a changé avec Darwin, d’une manière que Ernst Mayr, un des auteurs majeurs de la théorie évolutive classique, a résumée ainsi: avant Darwin les biologistes étaient ‘typologistes’, avec Darwin ils deviennent ‘population thinkers’. Il s’agit là d’une différence dans la conception de la réalité de l’espèce. Pour Mayr, les prédarwiniens concevaient depuis Aristote au moins l’espèce comme un ensemble de copies plus ou moins mal réussies d’un typespécifique. Ce qui prime, c’est donc le type, les multiples individus de l’espèce sont comme anecdotiques. Dans un monde plus parfait, les individus pourraient se ressembler bien davantage entre eux et in fine au type spécifique.

         Quêtelet, un des fondateurs de la statistique, illustre bien cette manière de penser; pionnier de la statistique humaine, il a réalisé à partir de nombreuses données un portrait robot de ce qu’il appelait « l’homme moyen », soit un être défini pour chacun de ses traits par la moyenne de la distribution de ce trait dans la population. Généralement les traits sont distribués selon des courbes en cloche, dites gaussiennes ou normales, la plus grosse partie de la population affichant donc une valeur du trait proche de la moyenne du trait (pensons à la taille). Pour Quêtelet, cet homme moyen que révèlent les statistiques est justement le type de l’espèce ‘homme’ (le procédé marcherait avec n’importe quelle espèce); les individus diffèrent, parce qu’une somme de petites causes idiosyncratiques fait que l’un ou l’autre va, pour chacun des traits, s’écarter plus ou moins du type, qui est ainsi comme la cause profonde de cette forme humaine plus ou moins mal instantiée chez chacun.

         A l’inverse, dans la biologie darwinienne, qui est aujourd’hui le cadre de toute la biologie - « rien en biologie ne fait sens excepté à la lumière de l’évolution », comme l’a dit dans une formule célèbre cet autre fondateur de la théorie évolutive moderne, Theodosius Dobzhansky - une espèce est un ensemble d’individus variables, nécessairement variables. Un espèce existe concrétement comme (un ensemble) de populations, toujours constituée d’individus variants. Le type, la moyenne des valeurs de ces variants, n’est que pure abstraction. C’est parce qu’il y a des variations - héritables, et donnant à chacun une meilleure ou une moins bonne adaptation à l’environnement (pensons à la vitesse de course, à la taille, à la couleur d’un camouflage) - qu’il peut y avoir ce qu’on appelle « sélection naturelle » des petites variations les plus adaptatives, ce qui conduit à une évolution, soit, un changement des traits et de leur fréquence dans une population, et finalement apparition éventuelle de nouvelles espèces. Or évidemment d’un point de vue darwinien la sélection naturelle est l’explication majeure en biologie : les adaptations, la diversité des vivants, certaines de leurs propriétés communes, la phylogenèse,  s’expliquent le plus souvent par cette sélection. Donc la variation est épistémologiquement première: si on la laisse de côté comme du bruit superimposé à un type spécifique essentiel, on ne comprend plus rien car il n’y a plus de sélection naturelle pensable. Elle est donc, en quelque sorte, le réel de l’espèce. Pour faire court, une première réponse à la question du réel en biologie, dans le cadre darwinien, serait de dire : le réel c’est la variation.

         Et cette variation, encore une fois, a un rôle causal majeur dans l’évolution (sans variation, pas de sélection donc pas d’évolution).

         C’est aussi une raison pour douter que, aussi curieux que cela puisse paraître, les espèces soient vraiment des ‘genres naturels’ au sens employé plus haut, comme l’or ou le zinc en chimie. Car toutes les instances d’or, ayant la même structure, sont très semblables : leurs propriétés individuelles dérivent toutes de la structure atomique de l’or. En revanche, pas question de cette similarité pour une espèce biologique, puisque la variation en est constitutive, et qu’il est donc douteux de penser que tous les individus aient nécessairement comme l’or une structure identique (il y a toujours des variants extrêmement différents, précisément du fait des mutations génétiques).


[1]Cardinal ici veut dire la taille de l’ensemble des nombres entiers naturels, pour dire vite; c’est le « plus petit » infini qui soit, et la théorie dite « théorie des ensembles » a montré comment ordonner en quelque sorte les infinis; par exemple l’ensemble des nombres réels est un infini plus grand que l’ensemble des entiers, etc.
 
[2]Son élaboration philosophique précise remonte à une vingtaine d’années.
 
[3]La grippe est exemplairement définie comme une atteinte de fièvre, courbature, éventuellement toux ou écoulement nasal, concomitante à une épidémie de grippe… Comment mieux dire que par cette définition absolument circulaire que la grippe n’existe pas?