Jean Piaget. Présentation de l'oeuvre
Fondation Jean Piaget

Les conservations physiques

Position du problème
Empirisme, apriorisme, innéisme
Le conventionnalisme
Principe d’identité et conservation
La solution opératoire


Position du problème

L’étude psychogénétique de l’ensemble des notions cinématiques (mouvement, vitesse, temps, etc.) et mécaniques (force, accélération, etc.) montre comment la construction des connaissances physiques se fait par un double processus de coordination des actions ou des opérations et de lecture de l’expérience, qui conduit l’enfant à se décentrer du primat de l’action propre, sous son double aspect physique et psychologique ou finalisé.

Mais c’est surtout avec les notions de conservation physique que l’étonnant accord entre la raison ou la déduction et l’expérience prend la forme la plus spectaculaire.

De manière la plus générale, les principes de conservation sont l’une des conditions d’existence des sciences rationnelles, physiques aussi bien que logico-mathématiques. C’est là un point qui a été largement reconnu par les philosophes des sciences aussi bien que par les savants.

L’un des résultats les plus évidents de toutes les recherches psychogénétiques de Piaget sera de confirmer l’importance de ces principes en montrant qu’ils interviennent de façon encore bien plus considérable que ne l’avaient imaginé Kant, Poincaré, Meyerson et bien d’autres. Le nombre, l’espace, le temps, l’activité sensori-motrice, la perception, etc., bref sur tous les terrains cognitifs sur lesquels Piaget a porté son attention, des principes de conservation sont présents qui assurent la plus grande stabilité au fonctionnement cognitif.

Statut et origine des principes de conservation

La généralité et l’ubiquité des principes de conservation sont étonnantes. Comment se fait-il que l’on retrouve sur le plan de la pensée physique les mêmes formes ou structures découvertes sur le plan de la pensée logique et arithmétique? La physique ne serait-elle qu’une mathématique applique? Ou bien lui apporterait-elle au contraire des formes concrètes qui constitueraient alors le point de départ d’un processus d’abstraction permettant au mathématicien d’atteindre les structures intelligibles pures supposées être l’objet de sa science?

Avec celle de la causalité, l’étude des principes de conservation physique est ainsi susceptible d’apporter des lumières précieuses sur la nature et l’origine des connaissances humaines et sur la nature des rapports entre le sujet et l’objet.

La question épistémologique principale que soulèvent les jugements de conservation est celle de leur origine.

Les jugements de conservation du poids ou du volume, pour prendre des exemples simples, sont-ils de nature empirique, c’est-à-dire découlent-ils directement de la lecture de l’expérience (expérience de la balance, par exemple, ou encore expérience de l’égalité des volumes d’eau déplacés)? Ou bien sont-ils issus du sujet?

Et sils sont issus du sujet, sont-ils simplement des conventions arbitraires dans le double sens où ils n’auraient rien à voir avec l’expérience et où ils ne s’imposeraient pas de façon contraignante, logiquement parlant, à celui qui les énonce?

Faut-il au contraire voir dans les notions de conservation les principes premiers longtemps recherchés par la philosophie des sciences ou la métaphysique, des principes alors jugés aptes à rendre intelligible le pourquoi et le comment des choses et de leur devenir?

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Empirisme, apriorisme, innéisme

Toutes les réponses possibles ont été formulées en ce qui concerne l’origine des principes de conservation des quantités physique. La plus simple est bien sûr celle qui consiste à considérer ces jugements comme résultant de purs constats empiriques.

L’explication empiriste

Il suffirait par exemple de faire observer à un enfant, au moyen d’une balance, que la transformation physique d’une boulette d’argile ne modifie pas son poids pour que celui-ci acquière le principe de conservation du poids.

Mais les expériences d’apprentissage montrent que les choses ne sont pas si simples et que ce qui peut être ainsi appris est seulement une notion empirique du poids et de sa conservation qui n’atteint pas le statut de rationalité et de certitude logique qui s’attache à l’acquisition spontanée du poids chez l’enfant.

Un fait largement constaté en psychologie génétique démontre le caractère peu vraisemblable d’une explication empiriste de l’origine des principes de conservation. Il s’agit de l’antériorité psychogénétique d’acquisition de la conservation de la matière par rapport à celle du poids.
    Dès l’âge de six ou sept ans un enfant est généralement absolument certain que la quantité de matière, par exemple d’une boule de plasticine, ne change pas lorsqu’on change la forme de la boule ou qu’on la partage en morceaux.

    Or ce nest qu’à huit-neuf ans en moyenne qu’il formulera un jugement de conservation au sujet de la quantité de poids d’une boule de plasticine soumise aux mêmes modifications, et plus tard encore, vers dix ou onze ans qu’il affirmera la conservation du volume.
Ce qu’il y a de problématique pour l’empirisme face à ce décalage est qu’il n’existe pas de constatation empirique de conservation de la matière, sinon par le biais de celle du poids ou celle du volume physique. Certes l’enfant peut constater le retour possible à la forme originale de la boule, en d’autres termes la "renversabilité" de l’action transformatrice. Mais ce constat ne suffit pas à le conduire à formuler un jugement de conservation de la matière.

L’apriorisme et l’innéisme

Une deuxième direction d’explication de l’origine des principes de conservation est l’innéisme ou l’apriorisme. Les principes de conservation physique pourraient être donnés dès le départ, soit sur le plan de l’hérédité biologique, soit sur celui de l’intelligence. La psychologie génétique, sinon l’épistémologie génétique, buterait ainsi sur des données premières dont elle n’aurait qu’à prendre acte.

Toute la question est de savoir si la thèse de l’innéisme biologique ou celle de l’innéisme et de l’apriorisme philosophiques (Descartes, Kant) sont nécessaires pour interpréter les faits mis en évidence par la psychologie génétique.

Les limites d’explication de l’apriorisme

En tous les cas, les thèse de l’innéisme et de l’apriorisme philosophiques ne peuvent à elles seules satisfaire le besoin d’explication, dans la mesure où elles suspendent la quête cognitive à des absolus. Et il est clair que toute interprétation ou explication de l’origine des principes qui, basée sur des faits, pourrait s’en passer, leur sera préférée. Or l’interprétation épistémologique que Piaget propose de l’origine de ces principes est suffisamment claire et étayée par les faits pour rendre caduque tout recours à des absolus.

Le problème soulevé par l’innéisme biologique

Pour l’innéisme biologique, la question est plus délicate et intéressante. La thèse de l’innéisme biologique ne contredit en effet pas forcément celle, constructiviste, adoptée par Piaget. Elle peut conduire à déplacer seulement son champ d’application de l’ontogenèse vers la phylogenèse. Elle peut aussi, il est vrai, déplacer les autres solutions qui peuvent être apriori données au problème de l’origine des principes de conservation.

On le voit, le recours à l’innéisme biologique, pas plus qu’à celui de l’innéisme philosophique, n’est une solution satisfaisante puisqu’il ne fait que déplacer le problème sur un terrain, le passé de l’espèce humaine et des espèces animales sur lequel nous avons peu d’informations.

Tout en réservant une place à la solution biologique, comme d’ailleurs à la solution sociale qui consiste à faire porter à des génies du passé la découverte ou l’invention de ces principes, il serait plus intéressant, du seul point de vue du coût et de la solidité de l’explication, de trouver l’essentiel de la réponse sur le plan où l’empirisme l’avait placé: celui de l’expérience que chaque individu acquiert, soit seul, soit en interaction avec autrui, en se confrontant à la réalité physique.

L’empirisme ne fournissant manifestement pas à lui seul une solution au problème de l’origine des principes, il ne reste que deux solutions possibles qui toutes deux réservent une place importante à l’activité du sujet: le conventionnalisme et le constructivisme.

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Le conventionnalisme

La solution conventionnaliste au problème de l’origine des principes de conservation physique a de solides arguments à faire valoir.

Tout au long du dix-neuvième siècle, parallèlement à une série de remises en question d’anciennes certitudes mathématiques, des fissures sont peu à peu apparues dans l’édifice de la physique classique, de telle sorte que plusieurs savants ou philosophes des sciences n’hésitaient pas à parler d’une véritable crise de la physique.

Parmi eux se trouvait Poincaré qui, dans son petit livre sur "La valeur de la science" (réédité chez Flammarion en 1970), mit sérieusement en doute la solidité des principes sur lesquels, à la suite de Newton et d’autres fondateurs de la mécanique classique, les physiciens du dix-neuvième siècle avaient cherché à édifier une théorie complète et unitaire de la réalité physique.

Or parmi ces principes se trouvaient la quasi totalité des lois de conservation (celles de la force, de la masse ou de l’énergie, par exemple).

Poincaré ne niait certes pas que, comme le postulat des parallèles en géométrie, les principes pouvaient avoir une certaine utilité pour la connaissance physique. Toutefois les contradictions expérimentales ou théoriques auxquelles conduisait leur usage généralisé démontraient, selon lui, qu’ils ne pouvaient être considérés comme reflétant les propriétés les plus générales de la réalité physique, mais seulement comme de simples conventions que se donne la pensée physique à la suite des suggestions offertes par l’expérience physique.

Le conventionnalisme adopté par Poincaré en ce qui concerne les principes de conservation a très vite conduit à des abus d’interprétation contre lesquels celui-ci va se dresser, mais qui ont l’intérêt de mettre en évidence les limites de cette solution.

En anticipant les thèses de l’empirisme logique, le physicien et philosophe des sciences Duhem va en particulier proposer une forme extrême de conventionnalisme dans laquelle les conventions ne sont plus conçues que comme des moyens commodes d’organiser le savoir scientifique.

Les limitations du conventionnalisme

Si elles ont l’intérêt d’insister sur le rôle du sujet, les interprétations conventionnalistes de l’origine des principes de conservation soulèvent cependant deux problèmes:
    – Elles ne rendent pas compte du caractère contraignant ou de la sorte de nécessité intrinsèque qui accompagne l’affirmation des jugements de conservation,

    – Et elles tendent à dévaloriser la portée objective des principes par rapport à la réalité physique.
Certes les crises de la physique et la création de la physique relativiste montrent que ces principes, et notamment ceux de conservation de la masse et de l’énergie, n’ont pas l’universalité que leur prêtait l’ancienne physique. Il n’empêche que, de même que la conservation de la force, ils traduisent une bonne partie de ce que révèlent les expériences physiques. D’ailleurs, les anciens principes ne sont abandonnés ou relativisés que lorsqu’un principe supérieur de conservation physique est proposé (celui de conservation de la masse et de l’énergie, par exemple).

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Principe d’identité et conservation

Avec Meyerson, et contre Duhem ou l’empirisme logique du vingtième siècle, Piaget ne va pas nier la portée objective des principes de conservation physique. Si l’on admet qu’ils ne sont pas un simple reflet des régularités du milieu, mais le produit de l’activité cognitive du sujet, comment rendre compte de leur accord avec le milieu? Poincaré avait certes fourni un début de solution, mais insuffisant, en affirmant que le sujet tient compte des suggestions de l’expérience.

Pour Meyerson la solution doit être cherchée dans ce qui, depuis Leibniz au moins, est considéré comme étant au coeur de la raison: le principe d’identité. C’est ce principe qui expliquerait la soif d’ordre et d’explication que manifestent la pensée commune, la pensée philosophique et la pensée scientifique. Confrontées à l’irrationalité ou au divers de l’expérience, ces trois formes de pensée peuvent parfois découvrir des îlots de rationalité, îlots qui se manifestent précisément par la reconnaissance d’une loi de conservation.

Peut-on, comme le fait Meyerson, expliquer l’apparition des principes de conservation par l’heureuse conjonction entre le principe logique d’identité, qui serait au coeur de la pensée humaine, et quelques îlots de rationalité parmi l’océan d’irrationalité dont serait faite la réalité physique?

Piaget ne va pas suivre cette piste – que le psychologue Bruner sera bien près de retrouver dans les années cinquante – pour trois raisons:
    1. La première raison est que cette solution appauvrit considérablement la raison humaine.

    2. La deuxième est que les progrès de la mathématique permettent de se débarrasser d’une vision atomistique des réalités logiques et mathématiques: l’identité peut être conçue comme une opération et comme une propriété non pas isolée, mais participant à la notion de groupe mathématique.

    3. Enfin la troisième raison, la plus importante, est que l’étude de la pensée de l’enfant et les nombreux faits rassemblés sur ce terrain suggèrent une toute autre conception de la raison que celle proposée par le rationalisme classique, avec l’importance trop exclusive qu’il portait aux deux ou trois grands principes auxquels était alors réduite la logique (les principes d’identité, de non contradiction et de raison suffisante).


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La solution opératoire

La solution constructiviste que Piaget est amené à constater sur le terrain de la genèse des principes de conservation physique chez l’enfant a pour intérêt de concilier les thèses qui accordent un rôle à l’expérience dans l’apparition de ces principes et celles qui soulignent leur rationalité.

En agissant sur des objets déformables ou partageables, l’enfant en arrive peu à peu à constater et à mettre en relation les transformations que ses actions entraînent sur les objets. Ils deviennent plus longs ou plus hauts, ils se brisent en morceau, etc. A un niveau plus élémentaire encore, déplacer un objet, le faire tourner par exemple sur lui-même, fait disparaître des parties de l’objet, parties qui peuvent resurgir à la suite d’un nouveau mouvement, etc.

Le coeur de la solution de Piaget est alors d’observer que dans toutes les situations où des problèmes de conservation ou de non conservation sont accessibles à l’enfant, l’action du sujet sur l’objet joue un rôle crucial.

La conservation de l’objet

Dans le cas de l’objet permanent par exemple, ou dans celui de la constance des formes, le problème de l’enfant est de retrouver cet objet, ou une de ses parties qui a pu disparaître de la vue (dans le cas de la rotation d’un biberon par exemple). L’enfant va se déplacer ou déplacer les objets pour les faire disparaître ou les retrouver.

La conservation des quantités physiques

Dans le cas de la conservation de la substance, du poids ou du volume, c’est plus compliqué parce qu’il y a déplacement de parties internes à l’objet lui-même, et que, de plus, les actions de soupeser, de dilater ou de compresser peuvent entraîner un surcroît de travail de dissociation et de coordination cognitives impliquant des propriétés physiques de l’objet. Il ne suffit plus de constater et d’agir; il faut encore concevoir le déplacement de parties physiques invisibles.

Dans chaque cas, la solution suggérée par les comportements et les réponses des enfants, tant préopératoires qu’opératoires, est que la notion de conservation ne se réduit jamais à l’identité qualitative d’un objet, à la permanence de sa couleur par exemple (qui est d’ailleurs elle aussi, à l’échelle physiologique, liée à un groupe de transformation).

La notion de conservation n’a de sens que parce que quelque chose se transforme: la boule de plasticine est aplatie, etc. (). La conservation paraît ainsi toujours résulter du regroupement catégoriel des transformations que l’enfant peut faire subir, réellement ou en pensée, à l’objet auquel il s’intéresse.

Les coordinations et les regroupements d’actions ou de préopérations que l’enfant réalise par rapport à l’objet physique sont formellement identiques à celles effectuées sur les objets logico-mathématiques. Mais dans le cas des conservations physiques, elles s’effectuent toujours par rapport aux propriétés de l’objet physique: l’attention de l’enfant porte sur la place de cet objet, les "atomes" qui le composent, son poids, son volume, etc. L’étude de ces conservations montre ainsi le lien constant entre les coordinations logiques des actions et les propriétés physiques des objets sur lesquels elles portent.

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Il n’existe […] pas de besoin sans une organisation préalable dont la structure détermine l’aspect cognitif, tandis que la dynamique constitue l’aspect affectif […]. Tant que l’on se borne à envisager les organisations innées (nutrition, etc.), auxquelles correspondent la faim, la soif, etc., il est aisé de dissocier, pour l’analyse, ces deux aspects en fait indissociables, et la réduction du besoin pourra être considérée comme l’une des variables indépendantes dans les processus élémentaires d’apprentissage. Mais sitôt que l’on considère des formes plus spécialisées d’acquisition, comme l’apprentissage d’une loi de succession, par exemple, les besoins et intérêts en jeu seront eux-mêmes de plus en plus spécialisés en corrélation étroite avec les structures cognitives en jeu […]

J. Piaget, Apprentissage et connaissance. , 1959, p. 30