L’affaire des rayons N : l’une des plus grandes bavures scientifiques de l’histoire

Source: The Conversation – in French – By Denis Machon, Professeur, INSA Lyon – Université de Lyon

Il faut le croire pour le voir : voilà ce qui a conduit des scientifiques renommés à percevoir des rayons émis qui finalement n’existaient pas. L’affaire des rayons N illustre l’un des plus grands égarements collectifs de l’histoire de la physique, et rappelle pourquoi la science reste la meilleure protection contre ses propres illusions. Cette affaire constitue un exemple marquant de bavure scientifique.

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En 1903, le professeur Blondlot, scientifique de premier plan, professeur à l’université de Nancy, membre de l’Académie des sciences reconnu pour son travail expérimental, publie une série d’articles dans les Comptes rendus de l’Académie des sciences sur la mise en évidence des rayons N (pour Nancy). Cette annonce s’inscrit dans une course à la découverte de nouveaux types de rayonnement. En 1895, les rayons X ont été mis en évidence par le physicien allemand Whilelm Röntgen (qui sera récompensé par le prix Nobel de physique) et en 1896, Becquerel découvre la radioactivité qui sera étudiée et comprise par Pierre et Marie Curie. Ces trois découvreurs se verront attribuer le prix Nobel de physique en 1903.

Ces fameux Rayons N seraient émis lors d’une décharge d’une lampe électrique utilisant un bâtonnet céramique incandescent au lieu d’un filament métallique. Cette lampe développée par Walther Nernst est un dispositif innovant à cette époque. Blondlot affirmait que, lorsque les rayons N issus de la lampe atteignaient un écran faiblement éclairé, celui-ci devenait légèrement plus brillant. Cette variation était extrêmement subtile, proche du seuil de perception visuelle, et nécessitait un observateur expérimenté. Blondlot pensait ainsi pouvoir suivre la propagation, la réfraction et la diffraction de ces rayons, en s’inspirant des méthodes de l’optique classique.

En optique, lorsque l’on veut étudier un rayonnement complexe, on le décompose à l’aide d’un prisme. Par exemple, quand la lumière blanche passe au travers d’un prisme en verre, elle se décompose en une multitude de couleurs (longueurs d’onde) visibles. C’est la superposition de cet ensemble qui donne la lumière blanche.

Un problème de détecteur

Dans le cas des rayonnements observés par le Pr. Blondlot, l’étude des rayons N nécessite un prisme en aluminium que l’on place sur le trajet entre la lampe et l’observateur. Au début du XX^e siècle, les scientifiques n’avaient pas encore à leur disposition des capteurs perfectionnés. Leur meilleur détecteur était… leur œil et cela nécessitait de travailler dans une quasi-obscurité. À cette époque, il s’agissait d’une pratique tout à fait acceptable. Néanmoins, pour répondre aux critiques de ce protocole à la suite de la publication des premiers résultats, des plaques photographiques ont ensuite été utilisées pour capter les Rayons N.

Malgré la fébrilité entourant cette découverte, une polémique entre les scientifiques français et anglais enfle (exacerbée par une rivalité scientifique nationale) puisque de nombreuses équipes de recherche anglo-saxonnes et allemandes ne parviennent pas à reproduire les observations des rayons N alors que des expériences de confirmation sont rapportées dans plus de 300 publications impliquant 100 coauteurs.

Une expérience à l’aveugle

En février 1904, la revue Nature consacre un éditorial discutant des expériences de Blondlot. Si la découverte est présentée avec sérieux, le texte souligne déjà le caractère inhabituel et délicat des observations, reposant sur de faibles variations de luminosité perçues à l’œil relayant ainsi certaines critiques issues de la communauté scientifique internationale.

Sans rejeter les résultats, la revue insiste sur la nécessité de confirmations indépendantes. Ainsi, Nature soutient la démarche indépendante du physicien américain Robert W. Wood, spécialiste de l’optique, curieux du phénomène qui se rend au laboratoire du professeur Blondlot pour étudier le protocole expérimental.

Il étudie sur place le protocole expérimental et comprend rapidement que l’observation à l’œil nu est très subjective et l’utilisation des plaques photographiques par l’équipe nancéienne pour apporter des preuves objectives de l’existence des rayons N n’est pas convaincante. En effet, Wood pressent que, la durée d’exposition étant critique, l’expérimentateur peut être tenté de surexposer la plaque, même inconsciemment. Il décide alors de mettre en place une variation dans l’expérience : lors des expériences dans la quasi-obscurité, il retire de temps à autre le prisme, élément majeur de l’expérience, à l’insu du Pr. Blondlot et de ses assistants. Ces derniers continuent pourtant d’observer les Rayons N.

En proposant cette méthodologie, Wood est précurseur dans l’utilisation de l’expérience « en aveugle » en physique expérimentale. Cette méthode consiste à mener une expérience dans deux configurations : une qui est censée donner un résultat positif et une autre un résultat négatif. Un observateur met en place une des deux configurations tandis que l’expérimentateur ignore le résultat qui doit être attendu. Ce protocole élimine les biais liés à la personne menant l’expérience, en particulier quand celle-ci souhaite voir des résultats positifs.

Wood conclut qu’il s’agit d’un phénomène d’autopersuasion que de simples expériences en aveugle auraient permis de mettre en évidence. L e rapport d’expérience qu’il produit dans la revue Nature à la suite de sa visite signe la fin de l’aventure des rayons N. Ainsi, pendant trois ans, un ensemble de scientifiques (de domaines différents : physiciens, biologistes, médecins) reconnus pour leurs qualités d’expérimentateurs ont perçu, à tort, les effets des rayons N. Environ 300 publications produites par une centaine de scientifiques ont documenté les propriétés de ces rayons inexistants. Il s’agit d’un cas d’hallucination, d’autoconfirmation collective, chacun alimentant la croyance portée par un enthousiasme scientifique débordant.

Des leçons toujours d’actualité

De cet épisode, nous pouvons retirer au moins deux leçons pour mener objectivement ou analyser des investigations scientifiques. Tout d’abord, la nécessité de prendre conscience du contexte ; une découverte, publiée dans la précipitation, surtout si elle se place dans le développement d’un nouveau champ scientifique, doit être reçue avec circonspection. En particulier, des affirmations extraordinaires nécessitent des preuves plus qu’ordinaires (au-delà de l’affirmation « je les vois » dans le cas traité ici). Deuxièmement, une adaptation simple du protocole expérimental telle qu’une expérience en aveugle permet souvent de conclure à l’existence ou non d’un phénomène.

Cet exemple du début du XX^e siècle peut toujours nous éclairer sur notre présent. En effet, les attaques contre la science et ses institutions sont de plus en plus nombreuses, présentant les résultats issus de la démarche scientifique comme une opinion. Or, cette démarche est la plus sûre pour comprendre les mécanismes naturels. Elle permet de s’affranchir des a priori, des observations évidentes et même des scientifiques qui s’égarent.

Gardons tout de même en tête que la science, bien que construite sur la rationalité et la démonstration rigoureuse, est menée par des personnes influencées par leurs émotions. Oublier un temps la démarche scientifique peut conduire à des bavures scientifiques. Néanmoins, le processus de la démarche scientifique permet de corriger ces dérives inconscientes. Il faut bien distinguer ces égarements méthodologiques passagers des erreurs classiques de l’investigation scientifique. Ainsi, l’hypothèse largement acceptée de l’existence de l’éther comme support de propagation de la lumière s’est avérée inexacte. Cela fait partie intégrante de la démarche scientifique et est bénéfique dans la construction de la science. À l’autre bout du spectre, on trouve les fraudes scientifiques, de plus en plus nombreuses (par exemple Jan Hendrik Schön a délibérément fabriqué des données dans le cadre de ses recherches en nanoélectronique constituant ainsi un cas de fraude scientifique). Une bavure scientifique n’est pas une fraude, mais peut advenir lorsque les émotions prennent temporairement le pas sur la méthode.

Denis Machon ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

– ref. L’affaire des rayons N : l’une des plus grandes bavures scientifiques de l’histoire – https://theconversation.com/laffaire-des-rayons-n-lune-des-plus-grandes-bavures-scientifiques-de-lhistoire-282750