Les travaux d’Ibn al-Haytham: entre la rupture bachelardienne et la révolution kuhnienne

Par Habib Batis - Kitāb al-Manāẓir (Traité d’Optique, traduit en latin sous le titre Opticae Thesaurus), est un ouvrage en sept volumes traitant de domaines scientifiques variés: l’optique, la physique, les mathématiques, l’anatomie et la psychologie. Ecrit par Ibn al-Haytham entre 1015 et 1021, son contenu a transformé radicalement la connaissance de la lumière et de la vision et a introduit la physique expérimentale. Le discours de l’auteur et ses traités sur la lumière représentent les sources essentielles pour analyser sa méthode de travail.

On se propose, dans cette contribution, d’interroger l’apport d’Ibn al-Haytham dans le domaine de l’optique physique en général, et le processus de la vision en particulier, en termes de rupture épistémologique et de changement paradigmatique en rapport avec les travaux de ses prédécesseurs grecs : les mathématiciens Euclide et Ptolémée d’un côté, et les physiciens Aristote et ses disciples de l’autre. On prendra appui sur son ouvrage Kitāb al-Manāẓir et le contenu de l’article récemment paru dans Leaders. Tout d’abord, mettre en perspective la rupture épistémologique de Bachelard et le changement de paradigme de Kuhn, apportera de la clarté nécessaire à la suite de cette contribution.

Comment s’opère le progrès scientifique?

Pour Gaston Bachelard et Thomas Kuhn, deux des plus grands penseurs de l'histoire des sciences, le progrès scientifique ne se fait pas de manière linéaire et continue. Cependant, ils conçoivent cette discontinuité de deux façons très différentes : Bachelard insiste sur l'aspect psychologique et intellectuel (le combat de la raison), tandis que Kuhn privilégie une approche sociologique et historique (la vie d'une communauté scientifique).

Pour Bachelard (la formation de l’esprit scientifique, Ed. Vrin, 1996), la rupture est un acte de foi dans la raison et, est aussi un acte permanent de purification intellectuelle. La science avance en se dressant contre elle-même: «En revenant sur un passé d’erreurs, on trouve la vérité en un véritable repentir intellectuel. En fait on connait contre une connaissance antérieure, en détruisant des connaissances mal faites, en surmontant ce qui, dans l’esprit même, fait obstacle à la spiritualisation» (p. 13-14).

Pour Kuhn (La structure des Révolutions Scientifiques, 1962), il s’agit plutôt d’une dynamique de groupe. La science alterne entre deux phases collectives: La science normale: Les chercheurs travaillent tous à l'intérieur d'un même cadre (le paradigme) sans le remettre en question. Ils résolvent des énigmes. La science extraordinaire: Trop d'énigmes restent insolubles (anomalies). Le cadre craque, c'est la crise. Une révolution éclate et un nouveau paradigme remplace l'ancien (ex: le passage du géocentrisme de Ptolémée à l'héliocentrisme de Copernic).

On peut résumer les deux points de vue de la manière suivante. Pour le concept clé, lorsque Bachelard considère que l'esprit scientifique doit détruire les préjugés et les connaissances antérieures pour progresser, Kuhn appelle paradigme le modèle partagé (théories, méthodes, valeurs) par une communauté de chercheurs à une époque donnée. Alors que le moteur du changement est, pour Bachelard, la victoire de la raison sur les obstacles épistémologiques (images, sens commun, intuitions immédiates), il est, pour Kuhn, la crise interne due à l'accumulation d'anomalies que le modèle actuel ne peut plus expliquer. Enfin, pour Bachelard, la nature du progrès est l’épuration de la pensée (on s'éloigne de l'erreur pour aller vers une objectivité toujours plus abstraite et mathématisée), pour Kuhn, il s’agit d’une révolution scientifique (passage d'un paradigme à un autre où les deux visions du monde sont "incommensurables" (incomparables)).

Ibn al-Haythem et la rupture épistémologique

La première rupture qu’a opérée Ibn al-Haythem est celle de l'obstacle de l'expérience première sur le processus de la vision (l'extramission). En effet, depuis Euclide et Ptolémée, l'opinion dominante et intuitive était que l'œil émettait des rayons visuels pour aller «toucher» les objets. Ibn al-Haytham brise cette illusion par la logique et la psychologie de la connaissance : il fait remarquer que regarder le Soleil fait mal aux yeux ou laisse une image persistante après avoir fermé les paupières. Il combat donc la conviction intime que l'œil est actif (émetteur) et démontre qu'il est passif (récepteur). Le flux va de l'extérieur vers l'intérieur de l’œil et non l’inverse.

Le dépassement de l'obstacle verbal et substantialiste constitue une autre rupture avec le point de vue de ses prédécesseurs. En effet, les physiciens aristotéliciens de son époque parlaient de la vision comme d'une «forme» qualitative ou d'une «sympathie» entre l'œil et l'objet. Ibn al-Haytham rejette ces concepts flous (les fameuses «natures cachées» que dénonçait Bachelard) pour imposer une abstraction mathématique et physique: la lumière est un ensemble de rayons physiques se propageant en ligne droite. Dit autrement, Il refusait le bon sens immédiat et utilisait l'abstraction mathématique pour modéliser le rayon lumineux.

Par ailleurs, l’utilisation par Ibn al-Haytham, d’outils expérimentaux est là pour matérialiser de telles ruptures épistémologiques. En effet, la chambre noire (al-Bayt al-Muthlim, البيت المظلم) est l'exemple parfait de ce que Bachelard appelle un « phénomène technique»: l'appareil n'est pas un simple outil d'observation, il est la théorie matérialisée. La chambre noire ne servait pas seulement à voir, elle servait à démontrer contre le bon sens. Plus précisément cet outil concrétisait la rupture épistémologique qu’avait opérée Ibn al-Haytham sur plusieurs niveaux:

• D’une part, il matérialise l'inversion du flux. C’est une rupture avec l'expérience première et un dépassement de l’obstacle sensible.  Notre intuition biologique nous donne l'impression que notre regard se «pose» sur les objets, comme si nos yeux se projettent vers l'extérieur. En enfermant l'observateur dans une pièce totalement obscure où la lumière n'entre que par un minuscule trou, Ibn al-Haytham le coupe du monde extérieur. L'œil de l'observateur ne peut plus rien projeter du tout. Pourtant, l'image de l'arbre ou du soleil extérieur vient se projeter sur le mur blanc en face du trou. La chambre noire prouve physiquement que la lumière est un flux de rayons entrant et que l'œil ne fait que recevoir.

• D’autre part, l’outil expérimental objective le rayon lumineux. C’est un dépassement de l’obstacle abstrait et une rupture avec l'obstacle verbal. A savoir le «rayon visuel» qui était une ligne géométrique abstraite dessinée sur du papier par Euclide, ou un concept philosophique flou chez Aristote. En introduisant de la fumée ou de la poussière dans la chambre noire, Ibn al-Haytham rend le trajet de la lumière visible à l'œil nu. On voit des lignes droites parfaites relier le trou de l'aiguille à la paroi. Le rayon géométrique devient un objet physique palpable. Bachelard dirait ici que «l'esprit scientifique réalise ses concepts»: la ligne mathématique est devenue un fait expérimental.

• Enfin, l’outil valide l'inversion de l'image. C’est une rupture avec le réalisme de l’esprit naïf qui refuse d'admettre que la vision puisse impliquer un retournement. Sur le mur de la chambre noire, l'image du monde extérieur apparaît inversée (le haut en bas, la gauche à droite). L'outil force l'esprit à accepter une vérité mathématique et physique qui contredit la perception immédiate. C'est la base même de la rupture bachelardienne : penser contre le cerveau animal pour accéder à la vérité scientifique. 
En résumé, La chambre noire d'Ibn al-Haytham n'est pas une simple boîte, c’est une «théorie solidifiée» selon Bachelard. C'est la géométrie d'Euclide et la physique de la lumière coulée dans un dispositif matériel. Elle a permis de clore définitivement le débat philosophique par une preuve technique irréfutable, transformant radicalement le statut de l'observateur.

Ibn al-Haythem et la révolution disciplinaire

Ibn al-Haytham a opéré l'un des plus grands changements de paradigme de l'histoire. En effet, dans l'ancien paradigme (Hellénistique), l'optique était fragmentée. D'un côté, les mathématiciens (Euclide, Ptolémée) étudiaient la géométrie des rayons (abstraits). De l'autre, les physiciens (Aristote et ses disciples) étudiaient la nature de la couleur. Et les médecins étudiaient l'anatomie de l'œil. Ces mondes ne communiquaient pas entre eux. Ibn al-Haytham fusionnait ces trois approches en une seule science : l'optique physique et géométrique. Pour lui, chaque point d'un objet éclairé émet des rayons dans toutes les directions. Ces rayons entrent dans la pupille en suivant les lois de la géométrie et de la réfraction.

D’un autre côté, en introduisant l'utilisation de la chambre noire et des protocoles expérimentaux reproductibles (l'i'tibar), Ibn al-Haythem redéfinissait totalement «les règles et les normes de la pratique scientifique» (Kuhn) pour les siècles suivants, influençant directement Francis Bacon, Kepler et Descartes. Il forgeait une nouvelle méthodologie institutionnelle : la preuve par l'expérimentation systématique.

Ibn al-Haythem et les critères de scientificité

Il est possible aussi de voir le changement paradigmatique chez Ibn al-Haythem à travers l’accès à la vérité d’une proposition. Cette idée touche précisément au cœur de ce que Kuhn considère comme caractéristique d’une bonne théorie scientifique ou de valeurs épistémiques guidant le choix d’une théorie (T.S. Kuhn, The Essential Tension: Selected Studies in Scientific Tradition and Change. University of Chicago Press, 1977). Pour qu'il y ait «changement de paradigme», il ne suffit pas de découvrir un fait nouveau. Il faut changer la définition même de ce qui rend une proposition "vraie" ou "acceptable" pour la communauté savante. C'est exactement ce qui se produit lors du passage de l'antiquité grecque à la méthode d'Ibn al-Haytham.

Pour les Grecs (notamment Aristote, Euclide, Ptolémée), la science (episteme) est une construction de l'esprit où la vérité est établie par l’adéquation logique et l’intuition. Dans cette vision, une proposition est considérée comme scientifiquement acceptable si elle est logiquement cohérente, si elle part d'axiomes évidents (intuitifs) et, si elle s'accorde avec l'harmonie du cosmos. Les instruments matériels sont relégués au rang d'arts mécaniques (techné), inférieurs à la contemplation pure (theoria). Dans ce cadre, la proposition «l'œil émet des rayons visuels» est géométriquement satisfaisante pour Euclide car elle permet de calculer des angles de réflexion parfaits. L'intuition intellectuelle suffit à valider le modèle.

Pour Ibn al-Haytham, la vérité est établie par l'expérimentation validée (I'tibar). Il opère ainsi une rupture paradigmatique radicale en introduisant une nouvelle «matrice disciplinaire» selon Kuhn. Désormais, pour qu'une proposition soit vraie, la cohérence mathématique ne suffit plus: elle doit survivre à l'épreuve d'un dispositif expérimental contrôlé. Il formalise l'idée que l'expérience n'est pas une simple observation passive (regarder le ciel), mais une interrogation active de la nature via un instrument (la chambre noire, des miroirs calibrés, des cylindres). En ce sens, il introduit un nouveau critère de scientificité: Si la théorie mathématique (la géométrie) et le fait physique (la lumière) ne s'articulent pas dans une expérience reproductible, la proposition est rejetée.  Ainsi le critère d'évaluation de la scientificité d’une proposition se trouve déplacé: On passe d'une science fondée sur la clarté de l'argumentation philosophique à une science fondée sur la reproductibilité du protocole expérimental.

Pourquoi ces travaux constituent un authentique changement de paradigme (au sens de Kuhn)?

L’"accès à la vérité" démontre le changement de paradigme sur trois points fondamentaux:

1- Le premier est l’incommensurabilité des méthodes. En effet, un savant grec de l'Antiquité et Ibn al-Haytham ne s'entendraient pas sur la définition d'une "preuve". Le premier dirait: "Ma théorie est vraie car elle est géométriquement élégante et logique". Le second répondrait: "Elle est fausse car ma chambre noire prouve le contraire". Ils ne parlent pas le même langage scientifique.

2-Le deuxième est la reconfiguration de la communauté: Ibn al-Haytham ne fait pas que de l'optique, il réunit les mathématiciens, les physiciens et les artisans constructeurs d'instruments dans un même projet. Il redéfinit ce qu'est le "travail normal" d'un chercheur.

3- Le troisième est ce que Kuhn considère comme l'un des signes les plus indéniables d'un véritable changement de paradigme à savoir l'émergence d'une résistance féroce de la part des tenants de l'ancienne "science normale". Un nouveau paradigme ne s'impose jamais pacifiquement, car il invalide le travail, le prestige et les croyances de toute une génération de savants. Les travaux d'Ibn al-Haytham n'ont pas échappé à cette règle. Sa transition radicale de l'intuition géométrique pure (le paradigme grec) vers la validation par l'expérimentation contrôlée a provoqué de profonds séismes et des résistances à trois niveaux distincts:

• La résistance philosophique: L'accusation de "mécanisation" de la science.
Dans le monde islamique médiéval, la physique d'Aristote dominait les esprits. Pour les philosophes qui suivaient l’enseignement d’Aristote (péripatéticiens) comme les disciples d'Al-Farabi ou, plus tard, Ibn Ruchd en Andalousie, la science devait expliquer les "causes ultimes" par le raisonnement logique, et non par des manipulations matérielles. En effet, pour eux, construire des machines, des chambres noires ou des cylindres de verre calibrés pour "prouver" une théorie était perçu par les conservateurs comme de la techné (un art mécanique, subalterne) et non comme de la véritable philosophie. De plus, de nombreux savants de l'époque considéraient que l'utilisation d'instruments "polluait" la pureté de la déduction rationnelle. Pour eux, Ibn al-Haytham rabaissait la noblesse de la géométrie spéculative au rang d'activité manuelle.

• La résistance des mathématiciens (Euclidiens et Ptoléméens).
Le paradigme d'Euclide et de Ptolémée (fondé sur l'émission de rayons par l'œil) était d'une efficacité mathématique redoutable pour calculer les angles de vision. Quand Ibn al-Haytham affirme que chaque point d'un objet émet une infinité de rayons dans toutes les directions vers l'œil, ses contemporains mathématiciens tels que Al-Kindi (IXème siècle) objectent.  Leur argument était simple: si la lumière se propage de façon sphérique depuis chaque point du monde, l'espace est saturé d'une infinité de rayons qui se croisent. L'œil, face à ce chaos, ne peut rien trier. Pour surmonter cette résistance géométrique légitime, Ibn al-Haytham a dû faire un effort d'abstraction immense. Il a démontré, par des lentilles et des diaphragmes (la pupille), que seuls les rayons qui frappent la cornée perpendiculairement entrent sans être réfractés et forment une image nette. Il a fallu des décennies pour que la communauté accepte cette démonstration hautement complexe.

• La résistance par l'inertie et le "silence" institutionnel.
Comme Kuhn l'explique, face à une anomalie massive, l'ancienne communauté a tendance à feindre de ne pas voir la nouveauté pour protéger son cadre. En effet, bien qu'Ibn al-Haytham ait écrit son ouvrage, Kitab al-Manazir (Traité d'optique), au début du XIe siècle, le changement global de paradigme a pris du temps à se généraliser. Dans le monde arabo-musulman, il a fallu attendre près de trois siècles pour qu'un autre savant, Kamal al-Din al-Farisi (mort en 1320), reprenne son flambeau, comble ses lacunes (notamment sur l'explication de l'arc-en-ciel) et impose définitivement l'optique expérimentale. Par ailleurs, l’ouvrage, publié en latin, a provoqué les mêmes fractures en Europe au XIIIe siècle. Des penseurs comme Roger Bacon (v.1220-1292) ou Witelo (v.1230-après1278) ont été fascinés, mais l'Église et les universités scolastiques ont longtemps résisté, préférant s'en tenir à l'autorité textuelle d'Aristote plutôt qu'aux preuves de la chambre noire.

Conclusion

Ibn al-Haytham avait d'abord dû opérer une rupture épistémologique dans sa propre pensée en purgeant l'optique des préjugés antiques (Bachelard). C'est ce nettoyage intellectuel rigoureux qui lui avait permis de bâtir une nouvelle matrice disciplinaire, provoquant un changement de paradigme global dont la science moderne est l'héritière directe (Kuhn). L’apport d'Ibn al-Haytham n'est pas seulement conceptuelle (Bachelard), il est aussi méthodologique et structurel (Kuhn). En déplaçant le curseur de la vérité de l'intuition rationnelle vers la vérification instrumentale, il a fourni le "moule" de ce que nous appelons encore aujourd'hui, la méthode scientifique moderne, plusieurs siècles avant Galilée ou Descartes. En imposant le protocole expérimental (I'tibar) comme critère de vérité, Ibn al-Haytham a rendu obsolètes les outils intellectuels de ses contemporains. C'est cette rupture d'autorité qui a généré la résistance, signant le passage d'une science de la contemplation à une science de la vérification.

Si Ibn al-Haytham a bien fondé une nouvelle matrice disciplinaire, celle-ci n'est pas devenue immédiatement globale à son époque. Selon la théorie de Kuhn, une matrice disciplinaire exige l'adhésion d'une communauté scientifique. Or, les travaux d'Ibn al-Haytham ont d'abord fonctionné comme un paradigme pour une communauté restreinte de savants du monde arabo-musulman (comme Al-Farisi) avant d'être traduits en latin au XIIIe siècle (sous le nom d'Alhazen) et de devenir la matrice officielle de l'optique occidentale moderne. Le passage d'une ancienne matrice (l'optique grecque) à une nouvelle (l'optique expérimentale) est ce que Kuhn appelle une révolution scientifique. Ce processus implique une phase de transition, de résistance et de conversion. Le fait que l'Occident médiéval ait mis près de deux siècles à traduire, absorber et adopter la matrice d'Ibn al-Haytham illustre parfaitement l'inertie culturelle et institutionnelle que Kuhn décrit lors des changements de paradigme. En résumé, Ibn al-Haytham a bel et bien introduit une nouvelle matrice disciplinaire. La nuance historique rappelle simplement que la science avance au rythme de la transmission des textes et des institutions, un point sur lequel Kuhn, en tant qu'historien des sciences, était le premier à insister. La résistance constatée confirme la célèbre phrase de Max Planck, citée par Kuhn : «Une nouvelle vérité scientifique ne triomphe pas en convainquant ses adversaires [...], mais plutôt parce que ses adversaires finissent par mourir et qu'une nouvelle génération grandit en étant familière avec elle.»

Habib Batis