Découverte scientifique

Pour comprendre la différence entre une découverte et une invention, on peut se référer aux découvertes géographiques ou astronomiques. On ne découvre que ce qui existait déjà. On invente quelque chose qui n'existait pas.

Il y a quatre façons de faire une découverte[1] :

1. La découverte méthodique (La découverte d'Uranus, Neptune et Pluton)
2. L'éclair de pensée (l'« Eurêka » d'Archimède)
3. Le concours de circonstances (la chance) (La découverte accidentelle de la pénicilline)
4. L'erreur (La découverte de l'Amérique, les trois lois de Képler)

On regroupe généralement les trois dernières façons — non méthodiques, accidentelles — sous l'appellation : découvertes faites « par sérendipité ».

Une découverte scientifique doit être formalisée par une théorie validée par l'expérience. L'expérience consiste à identifier un signal correspondant à la théorie. Cependant L'expérimentation est toujours soumise à un "bruit" qui peut masquer plus ou moins le signal, voire se faire passer pour un signal (faux-positif). La notion de sigma, liée à l'écart type permet de qualifier la probabilité que le signal soit bien associé à la théorie. On distingue donc plusieurs niveaux de précision de mesure[2] liés à la fonction d'erreur de Gauss :

• 1 Sigma : 33 % de risque d'erreur (1 chance sur 3)
• 2 Sigma : 5 % de risque d'erreur (niveau de confiance moyen des sondages)
• 3 Sigma : 0,3 % de risque d'erreur. Un signal à 3 Sigma est considéré par les chercheurs comme "significatif" mais ne permet pas de valider officiellement une théorie scientifique.
• 4 Sigma : 0,006 % de risque d'erreur (1 chance sur 15 000).
• 5 Sigma : 0,00006 % de risque d'erreur (1 chance sur 2 millions). Permet de qualifier une découverte scientifique. Pour information on est sur l'ordre de grandeur de la probabilité de gain au loto.
• 6 Sigma : 1 chance sur 500 millions. Objectif de précision de certains outils industriels.

Pour évaluer la pertinence de leur mesure avec "${\displaystyle x}$ Sigma" pour un risque d'erreur ${\displaystyle R}$, les scientifiques utilisent la fonction suivante : ${\displaystyle R={\frac {1}{1-\operatorname {erf} \left({\frac {x}{\sqrt {2}}}\right)}}}$ où erf est la fonction d'erreur.