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On aimerait que la logique de la science soit infaillible. Mais la nature et la rigueur du raisonnement scientifique reposent en grande partie sur l'importance de l'hypothèse, et celle de la convention.
Qu'en est-il par exemple du nombre, autrement dit de la grandeur mathématique ? La trouvons-nous dans la nature, ou est-ce nous qui l'y introduisons ? De même pour l'espace : d'où viennent les premiers principes de la géométrie ? Nous sont-ils imposés par la logique ? L'espace nous est-il révélé par nos sens ? La géométrie dérive-t-elle de l'expérience ?
Parcourant les sciences, de l'arithmétique et la géométrie jusqu'à la mécanique et la physique expérimentale, Poincaré livre ici son premier essai philosophique, écrit au début du XXe siècle et devenu un classique.