Galilée ou l’amour de Dieu – la révolution scientifique galiléenne

  • Contexte.
    => Qui étaient les Jésuites?
    => Qu’est ce que l’inquisition? Qu’est ce qu’une hérésie?
    => Qui était Giordano Bruno?
    => Qui était Copernic?
    => Comment s’appelle le livre de Galilée qui fait polémique?
    => Qu’est ce que l’hérésie protestante? Quel lien avec le procès de Galilée?
    => Les oeuvres de Copernic ont-elles tours été interdites par l’église? Pourquoi?
    L’astronomie.
    => En quoi la découverte des satellites de Jupiter et l’observation des comètes constituent une découverte importante?
    => Quel instrument a permis à Galilée de faire de nombreuses nouvelles observations en astronomie?
    => Dans quel passage de la Bible serait-il fait mention du géocentrisme?
    => Donnez une exemple où l’Histoire des sciences n’a pas donné raison à Galilée.
    => Quel est l’argument qui plaise en faveur du géocentrisme?
    => Comment Galilée montre-il que cet argument ne prouve rien et que le système l’héliocentrique reste un système astronomique possible? 
    => Quel est l’argument de Tycho-Brahé en faveur du géocentrisme?
    => En quoi l’expérience qui consiste à jeter une balle du haut du mât d’un bateau réfute l’argument de Ptolémée ? Sur quel principe fondamental de la physique repose l’argumentation de Galilée?
    => Qu’est ce que le système astronomique de Tycho-Brahé?
    => Qui était Kepler et qu’a t-il découvert à propos des trajectoire de la planète Mars?
    La physique.
    => Quelle est la position de Galilée concernant la matière?
    => Quelle est la conception d’Aristote sur la chute des corps ?
    => Quelle expérience permet à Galilée de réfuter la théorie d’Aristote?
    => Pourquoi cependant, selon Galilée, la théorie d’Aristote si elle n’est pas exacte correspond néanmoins à une perception que nous pouvons tous faire?
    => Pourquoi la masse n’a aucune influence sur la chute d’un corps?
    => Quelle est alors la différence entre une perception et une expérience?
    => Quel est le langage que Dieu a utilisé pour écrire les lois de la nature et que doit pratiquer tout physicien?
    Le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde
    => Quels sont les deux grands systèmes du monde?
    => Quelle conception défend Simplicio?
    => Quelle conception défend Salviati?
    Rapport religion / science
    => Quelle est la différence entre un dogme et la connaissance scientifique?
    => Pourquoi l’Eglise ne veut-elle pas accepter le système de Copernic comme « vrai »?
    => Quel est le rapport entre géocentrisme, héliocentrisme et anthropocentrisme?
    => Qu’est ce qui sauve la vie de Galilée?
    => Comment Galilée finira t-il sa vie?
    => A quelle date L’Eglise reconnaîtra t-elle que les théologiens qui ont condamné Galilée avaient tort?
  • ETAPE 1 : ARISTOTE ET LE COSMOS

    ETAPE 1 : ARISTOTE.

    Le système d’Aristote repose sur une conception philosophique du monde : le cosmos. Il repose sur une conception de la science fondée sur la perception : nous voyons dans le ciel le soleil se déplacer.

    Le cosmos n’est pas à proprement parlé un concept aristotélicien, c’est un concept que nous retrouvons dans la culture grecque. Mais Aristote en est un de meilleur théoricien.

    Le cosmos c’est l’idée selon laquelle la nature est une totalité ordonnée, hiérarchisée, organisée et finalisée. Nous retrouverons cette idée de cosmos à tous les niveaux de l’analyse aristotélicienne de la nature, que ce soit dans son analyse du vivant, des corps (physique), des corps célestes (astronomie) mais également de l’homme (politique et éthique). C’est donc un concept clef car il constitue le paradigme total et absolu de sa pensée. Le cosmos chez les grecs s’oppose à la notion de chaos. Le cosmos c’est donc ni plus ni moins la nature, mais une nature dont on suppose que l’organisation ne relève pas du hasard !

    Le monde supralunaire et le monde sublunaire : perfection et imperfection.

    LE CERCLE : La représentation du cosmos passe par la figure circulaire qui chez les grecs incarnaient le modèle de la perfection. Le monde va donc être conçu comme une succession de cercles concentriques, notamment en astronomie. Ce qui est étonnant c’est qu’Aristote va bien distinguer deux zones qui n’obéïssent pas aux mêmes lois : le monde sublunaire (le nôtre) et le monde supra lunaire (le monde du divin et de l’excellence).

    LE REPOS ET LE MOUVEMENT : Pour Aristote le mouvement est le signe d’une imperfection, car l’on ne se met en mouvement que pour accomplir ce que l’on n’a pas encore. (Je me mets à travailler mes maths (mouvement) parce que justement je n’ai pas encore le niveau requis). Le repos est au contraire le symbole et la manifestation de la perfection car il est le signe de l’achèvement. Le cercle des étoiles fixes c’est le monde divin des êtres achevés qui ont atteint la réalisation de leur propre excellence.

    LE MONDE SUBLUNAIRE ET L’IMPERFECTION DES ETRES : Dans le monde sublunaire, c’est à dire notre monde, les êtres sont imparfait. Entendez par là qu’ils ne sont pas encore ce qu’ils devraient êtres. Je suis un élève de terminale c’est à dire que je suis potentiellement un futur bachelier, il faut que je tende (par mon travail) à réaliser ce que je ne suis pas encore.

    Aristote dira que :

    => ce que nous sommes potentiellement c’est la puissance. (je suis un futur bachelier).

    => ce que nous faisons pour devenir ce que nous devons être c’est l’actualisation. (Je travaille pour devenir bachelier).

    => ce que nous avons accompli c’est l’achèvement de l’acte. (je suis devenu bachelier en acte car j’ai obtenu mon bac).

    LE MONDE SUPRA LUNAIRE.

    Le monde supra lunaire est le monde des êtres achevés qui ne connaissent pas le mouvement (entendons par là le mouvement qui actualise la puissance d’un être). Le monde supra-lunaire est le monde des êtres parfaits qui ont actualisé leur nature. Ils n’ont plus à devenir. Le mouvement des étoiles fixes fait par conséquent l’objet d’une étude spécifique. les étoiles doivent suivre un mouvement régulier, ordonné et uniforme. Le mouvement des étoiles fixes doit être décrit à travers une géométrie et une mathématique qui se soucient moins d’impératif technique (appliquer les mathématiques aux sciences) que d’une pure esthétique de la belle proportion. Toute planète doit avoir l’orbite le plus parfait : un cercle et un mouvement le plus parfait : le mouvement uniforme. L’astronomie d’Aristote (tout comme sa physique) repose donc sur des considérations d’abord métaphysique !

    La physique d’Aristote : une physique des qualités.

    Dans le monde sublunaire, le mouvement n’est jamais chez Aristote quelque chose de quantitatif (voila la grande différence entre la physique d’Aristote et celle de Galilée ou de Descartes), le mouvement est toujours une tendance vers quelque chose. Il est toujours lié à l’accomplissement d’un être. 

    UNE PHYSIQUE SANS MATHEMATIQUE ?

    La physique c’est à dire l’étude de la nature d’Aristote n’aura un sens que dans le monde sublunaire. Les mathématiques ne pouvant s’appliquer qu’aux corps célestes parfaits, ne s’appliqueront pas à la physique des corps terrestres. On dit aujourd’hui que pour être un physicien il faut faire des mathématiques (comme au bac S) mais ce n’est pas le cas chez Aristote.

    LA PHYSIQUE EXPLIQUE QUELLE EST LA PLACE NATURELLE DE CHAQUE ETRE.

    Le cosmos, nous l’avons dit est un monde finalisé. Cela veut dire que chaque chose a une fin, un but, une place qui est la sienne dans la nature. Le monde n’est pas gouverné par le hasard, la nature a donné une destination à chaque être. Pour les corps naturels il s’agit du lieu naturel. C’est le lieu que chaque être naturel va chercher à retrouver si jamais il en était arraché. C’est ce qui va générer le mouvement. Le mouvement n’est donc pas une pure mécanique aveugle, le mouvement a une fin. Un corps selon sa nature va tomber si son lieu naturel est le bas, on appellera ses corps lourds. Un corps s’élèvera si son lieu naturel est le haut. On appellera ses corps les corps légers.

    LA QUALITE EXPLIQUE LE MOUVEMENT.

    La raison du mouvement est donc qualitative. Le corps tombe parce qu’il est lourd, le corps tombe parce qu’il est léger. On ne mathématise pas une qualité et le mouvement n’est pas un simple déplacement il est le retour à la normal. C’est ce qu’Aristote appelle la causalité finale. On explique un phénomène par rapport à ce pour quoi il est fait. La pierre est faite pour être en bas, si on la place en hauteur et qu’on la lâche, elle va retourner en bas. On peut s’amuser de la simplicité de la physique d’Aristote, qui se comprend par rapport à ce cosmos et cette idée de lieux naturels, mais notons quand même avant de nous moquer trop vite que beaucoup de personnes pensent encore qu’un corps tombe parce qu’il est lourd ou qu’un éléphant tombera plus vite qu’une souris.

    POURQUOI ARISTOTE A T-IL CONSTRUIT UNE PHYSIQUE QUI N’EXPLIQUE RIEN? 

    1) La physique d’Aristote n’est pas absurde, elle correspond le plus souvent à ce que l’on « voit ». On qualifiera la physique d’Aristote de physique de perceptions. Elle cherche en effet à rendre compte de ce que l’on voit et non pas à chercher si ce que l’on voit ne serait pas une apparence. Le géocentrisme met la terre tournant autour de moi, ce qui correspond effectivement à ce qu’observe chaque jour. Je lève la tête pour voir où est le soleil afin de savoir quelle heure il est, mais en réalité ce n’est pas le soleil qui a bougé, c’est moi. Il faut donc déjà avoir l’esprit un peu tordu pour se dire que ce que l’on voit est déjà une apparence ! La physique d’Aristote correspond donc à celle du sens commun, elle est intuitive, adéquate à chacune de nos perceptions. Si je lâche une plume par dessus un pont, elle tombera sans doute moins vite que la pierre. Mais la question n’a rien à voir avec la masse, c’est ce qu’a manqué Aristot, il n’avait pas vu le phénomène de la résistence de l’air.

    2) La physique d’Aristote est dépendente d’un système global, total. La vision de l’Homme (Anthropocentrisme) conduit à une vision de l’Univers (Cosmos). Ce cosmos conduit au géocentrisme qui met la terre au centre de l’univers. Ce système astronomique anthropocentrique permet à Aristote de construire une physique, une biologie, une politique, une morale etc. toute fondée sur un seul  principe : la causalité finale. D’une certaine manière Aristote était plus un métaphysicien (préoccupé des principes fondamentaux pour expliquer le monde) qu’un scientifique au sens moderne guidé par des observations qui soumettent les idées au principe de la réalité.

  • ETAPE 2 : PTOLEMEE ET LE TRUCAGE DES EPICYCLES.

    Le modèle d’Aristote est beau, parfait, élégant, fondé sur le modèle du cercle il a de quoi nous séduire tant il est parfait. Le problème c’est qu’il ne colle pas avec la réalité. 

    Les planètes sont censées se déplacer sur l’orbite d’un cercle à vitesse uniforme, or voila qu’une observation va venir tout remettre en cause : le mouvement rétrograde de la planète Mars. Celle-ci a un mouvement plutôt étrange, la planète semble pouvoir ralentir, s’arrêter, repartir en arrière, ralentir encore, et repartir suivre sa course normale.  Cela est pour le moins étrange et les caprices de Mars vont faire tomber le système d’Aristote.

    Ci dessous une chronophotographie qui sur la même photo montre la planète Mars à différents moments.

    Ptolémée en 140 dans l’Almageste va proposer une correction et nous allons le voir une complexification du système d’Aristote. Pour rendre compte du mouvement il fallait rompre avec le système d’Aristote sans rompre non plus. Ptolémée introduit donc deux nouveautés, les épicycles et le cercle déférent. Les planètes ont une orbite fictive (le cercle déférent) sur lequel se déplace le centre de l’orbite sur lequel se déplace la planète l’épicycle. Il y a un double mouvement, le mouvement de la planète sur l’épicycle et le mouvement du centre de l’épicycle sur le cercle déférent. (cf schémas). Ainsi, Ptolémée renonce au système Aristotélicien car le mouvement n’est plus vraiment circulaire, mais Ptolémée restaure Aristote, car le cercle reste le fondement du mouvement de la planète.

    Comment comprendre une telle complexité ? N’aurait-il pas été plus simple de s’accorder à l’héliocentrisme ? Pourquoi défendre le système géocentrique si les observations ne vont pas dans son sens ? 

    Un Sociologue des sciences, Thomas Khun, met en avant la notion d’obstacle épistémologique. Cette notion explique le fait qu’un scientifique ne fait pas toujours des choix rationnels scientifiquement, mais aussi rationnels culturellement. Ptolémée, veut sauver le cosmos, le modèle du cercle. Il reste prisionnier d’un anthropocentrisme qui place la terre au centre et donc l’homme. Son modèle lourd et complexe est donc une tentative de sauver la « science normale ». Le problème c’est que la théorie s’alourdit, se compléxifie jusqu’à ce que …

    « quand la théorie précédente, le système de Ptolémée avait été pour la première fois mise au point durant les deux dernier siècles avant jésus christ et les deux siècles suivants, elle réussissait admirablement à prédire les changements de position des étoiles aussi bien que des planètes. Aucun autre système ancien n’avait aussi bien fonctionné ; pour les étoiles l’astronomie de Ptolémée est encore largement utilisée aujourd’hui dans les approximation pratiques. […] mais à mesure que le temps passait, un spectateur considérant le résultat net des efforts de nombreux astronomes pouvait remarquer que la complexité de l’astronomie augmentait beaucoup plus vite que son inexactitude et qu’une divergence corrigée à tel endroit se révélerait probablement à un autre ».

    Khun, Strucuture des révolutions scientifiques. (1962).

  • ETAPE 3 : COPERNIC LE DEMI-REVOLUTIONNAIRE.


    Copernic par Jan Matejko (1872)

    Le point de départ de l’analyse de Ptolémée repose sur une erreur simple, le mouvement rétrograde de la planète Mars correspond à un mouvement réel. Le système géocentrique va permettre de montrer à l’inverse que ce mouvement n’est en réalité qu’une apparence de mouvement. 

    En d’autres termes, on n’a pas besoin des épicycles de Ptolémée pour expliquer cette étrangeté dans le mouvement de la planète Mars. il faut et il suffit d’avoir l’esprit suffisamment tordu pour se rendre compte que ce mouvement n’est qu’une apparence liée au mouvement de la terre par rapport au mouvement de Mars qui sont deux planètes tournant autour du soleil sur des orbites différentes, à des vitesses différentes.

    Mais bizarrement ce n’est pas vraiment ce genre de problèmes qui amène Copernic à proposer un système géocentrique. Pour ce dernier, la système de Ptolémée n’est pas le meilleur car il s’agit d’un système compliqué. En d’autres termes, si Copernic propose le système héliocentrique ce serait uniquement pour des raisons d’ordre mathématiques afin de simplifier les calculs.

    «Et peut-être, aussi absurde que ma théorie du mouvement de la terre ne paraisse aujourd’hui à la plupart, elle n’en provoquera que d’autant plus d’admiration et de reconnaissance lorsque, par suite de la publication de mes commentaires, ils verront les nuages de l’absurdité dissipés par les plus claires démonstrations. C’est par de telles persuasions et par de tels espoirs que je fus amené à permettre enfin à mes amis de faire l’édition de mon oeuvre qu’ils m’avaient longtemps réclamée.

    Mais Ta Sainteté sera peut-être moins étonnée que j’ose faire paraître ces miennes méditations, après avoir pris tant de peine à les élaborer que je ne crains pas de confier aux lettres mes idées sur le mouvement de la terre, que désireuse d’apprendre de moi comment il m’est venu à l’esprit d’oser imaginer – contrairement à l’opinion reçue des mathématiciens et presqu’à l’encontre du bon sens – un certain mouvement de la terre.»

    Copernic, Des révolutions, préface.

    Que faut-il retenir de ce texte ? Tout d’abord, l’idée que Copernic se situe en mathématicien et non pas en physicien. C’est la clarté des calculs qui l’amène à proposer ce modèle au détriment de l’ancien. Ensuite, Copernic se garde bien de se prononcer sur la réalité de l’héliocentrisme.

    Est ce ce que cela veut dire que Copernic à qui on attribue la révolution qui porte son nom ne défend pas réellement le géocentrisme ? Peut être, peut être est-ce aussi par prudence. 

    De revolutionibus orbium coelestium ou Des révolutions des sphères célestes, a été publié en 1543, soit juste avant la mort de Copernic. Copernic a t-il chercher à cacher le résultat de ses travaux ? Dans tous les cas, la promotion du livre est surtout le fait de son disciple Rhéticus, qui semble avoir perçu mieux que son maître des implications philosophique, religieuse de l’ouvrage. Des révolutions,  ne sera pourtant mis à l’index par l’Eglise que du vivant de Galilée pour faire obstacle à ses travaux.

    Le système copernicien a donc une odeur de soufre. Quel est le problème. En remettant en cause le système de Ptolémée, Copernic fait bien plus que de simplifier les calculs des astronomes. En décentrant la terre du centre de l’univers, en rompant avec le géocentrisme, Copernic décentre l’homme de l’univers. Dans les textes sacrés, notamment dans la genèse, Dieu créé le monde, puis l’homme comme si l’homme avait donc une place très particulière dans la création. Maître de la nature, Dieu lui confit une responsabilité vis à vis des animaux. De la même façon la création de l’univers et celle de l’homme sont liées. Rien n’est du fait du hasard. Voilà pourquoi le christianisme a fait sa synthèse avec la philosophie aristotélicienne ; chez Aristote, l’Homme occupe une place centrale dans le cosmos.

    En décentrant la terre, en lui donnant un mouvement autour du soleil, l’homme perd cette place privilégiée qu’il a dans la nature. La terre n’est finalement peut être plus qu’une planète parmi tant d’autres, le soleil n’est peut être plus qu’une étoile parmi tant d’autres, et le système solaire n’est peut être plus qu’un système planétaire parmi tant d’autre. On passe pour reprendre l’expression d’Alexandre Koyré d’un monde clôt à un univers infini. l’univers devient multivers l’homme se perd dans un cosmos infini, sans que l’on aperçoive la trace de la main de Dieu. En mettant la terre au centre de l’univers n’a t-on pas ouvert la porte à un chaos moral, scientifique, où les valeurs de la tradition risque de s’effondrer ? 

  • ETAPE 4 : GALILEE : LA NAISSANCE DE LA PHYSIQUE MODERNE

    Galilée (1564-1642) est considéré comme un de pères de la la physique moderne, entendons par là une physique qui sera en rupture avec la tradition scolastique et aristotélicienne, nous reviendrons sur le détail de cette affaire. 

    Mais pour commencer rappelons que Galilée va connaître un procès très fameux en 1633 et va être indirectement la cause de la condamnation officielle de la part de l’église des thèses coperniciennes en 1616 soit 73 ans après la publication des thèses de Copernic. Rappelons également que Giordano Bruno, le moine sera condamné en 1593 pour avoir soutenu la thèses selon laquelle l’univers serait infini. Galilée à la différence de Bruno est un homme plus prudent qui n’affirmera jamais nettement l’héliocentrisme de façon radicale. Mais tous ces travaux de physique tendront à suggérer que la terre tourne autour du soleil comme les autres planètes. Galilée est un physicien connu, reconnu, célèbre qui a des amis politiques hauts placés et qui peut même se revendiquer de l’amitié du Pape Urbain VIII ouvert aux idées de la science moderne. Pourtant le procès de Galilée aura bien lieu, un procès en hérésie et si le grand scientifique échappe à la peine de mort et finira sa vie en résidence surveillée c’est donc qu’il y a des raisons historiques. Nous aborderons les choses en deux temps : premièrement nous essaierons de comprendre pourquoi Galilée en arrive à soutenir implicitement l’héliocentrisme sans en avoir la preuve, ensuite quelle représentation philosophique l’héliocentrisme remet en cause dans les écrits de Galilée, cela alors que les thèses Copernic n’a pas été formellement condamnées pendant longtemps.

    Galilée : D’un univers clôt à un monde infini.

    Galilée est surtout connu pour ces travaux de physiciens, mais la physique moderne est une physique qui va postuler une unité des lois qui régissent le mouvement des corps. En d’autres termes Galilée va remettre en cause la distinction entre le monde sublunaire et du monde supralunaire qui régissaient deux types de lois de nature différente. Newton sera celui qui unifiera les lois de la mécanique terrestre et les lois de la mécanique céleste, Galilée sera celui qui en formulera l’hypothèse.

    Galilée a t-il inventé la lunette astronomique ? Peu importe il l’a utilisé. Cette lunette astronomique va avoir bien des conséquences. Rappelons que nous avions expliqué que la physique d’Aristote est une physique de la perception (l’expression est de moi) Chez Aristote la science est d’abord la science d’une observation immédiate : le pierre tombe parce qu’elle est lourde, redoutable d’évidence et voila pourquoi (faite le test) l’opinion courante est bien souvent aristotélicienne. Alors qu’est ce qu’a permis d’observer cette lunette.

    • Une des grandes découvertes de Galilée est la découverte des satellites de Jupiter. On en compte aujourd’hui 64, en 1610 Galilée en observe les quatre principaux: Io, Europe, Ganymède et Callisto. Ces satellites ne sont pas perceptibles à l’oeil nu. En quoi cette découverte va t-elle être importante ? Elle révèle qu’il y a une différence entre le perçu et le réel. Elle révèle qu’il existe des corps célestes dont nous ne  soupçonnions pas l’existence, mais surtout elle révèle l’existence de corps qui ressemblent à des planètes. L’idée d’un univers clôt, avec un nombre fini de corps céleste en prend un coup, si Jupiter a des satellites, n’y a t-il pas d’autres planètes plus loin ? Cela remet en question la distinction entre un monde sublunaire et un monde supra lunaire, cela ré-interroge l’idée que l’univers est clot et suggère qu’il pourrait être infini. 
    • Dans cet univers bien ordonné selon le schéma aristotélicien le cercle prédomine. Mais voila que grâce à la lunette Galilée va découvrir que Saturne est loin d’être sphérique, que le soleil n’est pas purement scintillant car il a des tâches, et enfin que les zones sombres de la lune sont des cratères. La lune est balayée de corps célestes et si leurs traces sur terre sont difficilement repérables, la lune sans atmosphère et sans végétation nous offre le spectacle impitoyable ou les corps célestes sont bombardés de corps célestes : l’univers a une histoire ! cela redonne de la couleur aux thèses d’epicure et surtout de Lucrèce postulant l’idée que l’univers n’a pas été créé par une nature harmonieuse, mais bien par le hasard de chocs et de collision. L’harmonie du cosmos s’effrite.

    Galilée et la question de la rotation de la terre sur elle même.

    Mais ces découvertes n’ont pas encore un caractère sulfureux. Tout va se bousculer lorsque Galilée va publier en 1632 Dialogues sur les deux principaux systèmes du monde où Galilée va reprendre, exposer et faire se confronter les thèses du système géocentrique et les thèses du système héliocentriques.

    Comprenons bien que ce qui nous parait aujourd’hui évident ne l’est pas forcément à l’époque et à notre époque. Nous voyons le soleil tourner autour de nous mêmes, et si quelqu’un se voit tourner autour du soleil c’est soit qu’il est dans l’espace soit qu’il a bu un peu trop de vin. L’héliocentrisme ne va pas de soi, et Galilée va tenter de montrer que c’est le système le plus cohérent.

    Un des problème majeur de l’héliocentrisme est d’expliquer le jour et la nuit. Si le soleil tourne autour de la terre, le jour et la nuit s’expliquent de façon très simple par le mouvement du soleil. Si la terre tourne autour du soleil, pour comprendre que ce ne soit pas toujours la même face de la terre qui soit soumise au soleil, il faut postuler que la terre sur tourne sur elle même. Or quand je suis en train de boire mon café sur la terrasse, ai je réellement l’impression de tourner ? non. 

    Pour ceux qui veulent comprendre pourquoi le mouvement de la terre autour du soleil suppose le mouvement de la terre sur elle même.

    Mais cette thèse n’a rien d’évidente. Comment se fait-il (si la terre tourne sur elle même) que lorsque je saute dans le bus je ne traverse pas la vitre avant ou la vitre arrière puisque mes pieds ont quitté le sol ? C’est un vrai problème : si la terre tourne les objet sur terre doivent donc avoir une certaine vitesse et s’il quitte le sol ils doivent perdre cette vitesse. C’est ce que supposera Tycho Brahé pour réfuter le mouvement de la terre sur elle même. L’idée est la suivante, si la terre a un mouvement de rotation sur elle même d’est en ouest, et si l’on tire deux boulets de canons en sens opposés, l’un des deux devra avoir parcouru une distance plus grande que le second :

     « Que se passerait-il… si d’un grand canon, on tirait un boulet vers l’Orient ?… Et puis, du même canon, on en tirait un autre vers l’occident ?… Par suite du mouvement diurne extrêmement rapide de la Terre (s’il y en avait un), l’obus tiré vers l’Orient ne pourrait jamais franchir autant d’espace sur la surface de la Terre, la Terre (de son mouvement propre) venant au-devant de lui, que celui qui de la même manière serait lancé vers l’Occident. »

    Faites un sondages autour de vous et examinez les réponses, vous pourriez être surpris, même avec des élèves de série scientifique ! Galilée va réfuter l’argument de tycho Brahé et rendre concevable la rotation de la terre sur elle même. A l’expérience de pensée de Tycho Brahé, Galilée va opposer une autre expérience. Nous allons voir ici que les questions d’astronomie vont devenir des question de physique et inversement. 

    Imaginons un bateau possédant un mat et ayant une certaine vitesse. Que se passerait-il si un homme lâchait un corps du haut de mat. Le corps tomberait-il au pied du mat ou selon le mouvement du bateau, à l’arrière du pont ? 

    La réponse est simple : le corps tombe au pied du mat. Pourquoi, parce que même lâché et n’ayant plus de contact avec le bateau, le corps a «imprimé» une vitesse qu’il continue à conserver. Même en l’air il continue à se déplacer en même temps que le bateau. Nous le savons si la voiture freine brutalement, nous avons intérêt à avoir mis la ceinture de sécurité.

    « Ce qui ne provient de rien d’autre que de ce que la pierre qui part de la main de celui qui est porté par le navire… possède une certaine vertu imprimée que ne possède pas l’autre… De cette diversité, nous ne pouvons donner aucune raison, sinon celle que les choses qui sont rattachées au navire se meuvent avec celui-ci… »

    Galilée et la naissance de la physique moderne 

    Conséquences  : 

    Ce Raisonnement va avoir des conséquences monumentales. Au delà du fait qu’elle invalide l’expérience des boulets de canon, elle introduit une notion tout à fait nouvelle en physique : la relativité du mouvement. Chez Aristote chaque mouvement s’explique par rapport au lieu naturel de ce corps. La pierre tombe car son lieu naturel est le bas, le feu s’élève parce que son lieu naturel est le haut. Le mouvement est donc un accident, le repos est l’état naturel du corps qui a rejoint son lieu naturel. Le mouvement est absolu, il ne consiste, pour un corps qu’à rejoindre son lieu naturel.

    Pour Galilée, le mouvement n’est pas absolu il est relatif. Il dépend du point de vue d’un observateur. Pour les personnes qui sont sur le bateau, le corps va tomber au pied du mat, parce qu’ils sont sur le même révérenciel que le corps qui tombe : le bateau. Les observateurs et le corps ont la même vitesse : celle du bateau, cette vitesse est donc pour eux nulle. Mais imaginons un autre homme qui observe depuis la rive le bateau, le mouvement du corps tombant du mat sera non celui d’une ligne droite mais d’une parabole, car cet observateur verra le corps tomber et le bateau se déplacer. Ce principe de la relativité du mouvement sera une des grandes découvertes scientifiques de Galilée. Ce sera celle là également qui remettra en cause définitivement la physique aristotélicienne.

    En supposant que le corps va tomber du mat, Galilée imagine donc que le corps a imprimer une vitesse, une force. Cette force est invisible, imperceptible, pourtant elle est bien là. La terre tourne à 1667 km/h et je ne m’en rend pas compte. Le TGV va à plus de 300 km/h et je ne m’en rend pas compte. Voila la question redoutable : Comment faire apparaître une réalité si celle-ci échappe à l’observation ? N’avons nous pas dit que la science moderne émerge en mettant l’observation au centre de son fonctionnement ? Nous verrons dans la partie suivante que cela fera écrire et écrire les philosophes. Pour le moment contentons nous de souligner que cette force d’inertie va être l’objet d’une dernière critique virulente de la physique d’Aristote.

    Qui n’a jamais soutenu que l’éléphant tombait plus vite que la plume ? Cette expérience nous pouvons tous la faire, pourtant si elle vraie, elle est d’abord fausse. La perception est trompeuse, l’expérience, elle est vraie. La perception ne voit pas deux phénomène invisibles :

    1. la force d’inertie qui contrecarre la tendance de l’éléphant à cause de masse à tomber plus vite.
    2. La résistance de l’air. (un corps tombe moins vite dans l’air que dans l’eau car l’eau offre encore plus de résistance).

    Epilogue, Galilée avait raison !

    Galilée, et c’est le plus incroyable, n’a jamais eu la preuve que la terre tournait autour du soleil. Mais par ces raisonnements il a montrer que la terre pouvait tourner sur elle même, il en a lever tous les obstacles qui étaient conforter par notre perception de mouvements qui n’étaient qu’apparents ( le mouvement du soleil, la relativité du mouvement et la notion de référentiel, la force d’inertie). En s’attaquant à un problème astronomique nous avons vu Galilée avait poser les bases d’une nouvelle physique du mouvement. La preuve de la rotation de la terre sur elle même, longtemps admise, ne sera expérimentalement montrée qu’en 1851 avec le pendule de foucault .

  • ETAPE 5 : TYCHO BRAHE ET KEPLER : LES MESURES ET LE RAISONNEMENT

    Le système de copernic repose encore sur des considération philosophiques et mathématiques. Tycho Brahé sera celui qui dans l’astronomie montrera toute l’importance de l’observation. Tycho Brahé (1546-1601) est un astronome danois, qui fort d’un certain succès se verra proposer par Frederick II la construction d’un observatoire sur une petite île à coté de Copenhague. Uraniborg ou le palais d’Uranus va être un des plus gros observatoire d’Europe et va jouer un rôle central dans la construction de l’astronomie comme science. Les observations que va mener le danois, vont constituer des relevés extrêmement précis qui serviront de base à tous les astronautes de l’époque dont Galilée et surtout Kepler.

    exemple d’ephmeride

    Tycho Brahé va être également à l’initiative d’une remise en cause nouvelle du système de Ptolémée et va produire deux avancées majeures que Copernic n’avait pas faites. Suite à l’observation du mouvement de la grande comète de 1577, Tycho Brahé va montrer que cette comète a une orbite qui va bien au delà de l’atmosphère terrestre comme on le croyait alors, qu’elle vient de bien plus loin que le cercle des étoiles fixes, et que sont orbite est elliptique. Ce dernier point est crucial, comme nous allons le voir Kepler l’appliquera plus tard au mouvement des planètes..

    Malgré ces avancées majeures Tycho Brahé va rester prisonnier de la tradition en proposant un système astronomique étrange. La terre va occuper le centre de l’univers, la lune et le soleil tournant autour. Tycho Brahé fait alors tourner le reste des planètes autour du soleil. A la lumière de Kuhn, on peut voir dans ce système bizarroïde une dernière tentative pour sauver le géocentrisme. Le système de Tycho Brahé en effet, ressemble à l’héliocentrisme que l’on ferait tourner autour de la terre. Ce système n’aura jamais de grand succès. 

    Kepler n’a pas toujours été le célèbre satellite envoyé dans l’espace par la NASA pour découvrir de nouvelles Planète. Kepler est un très grand scientifique du XVII siècle qui va achever la révolution héliocentrique. Ici le pas est décisif, et plutôt que de parler de révolution copernicienne aurait-on pu parler de révolution keplerienne.

    Kepler (1571-1630) est un scientifique protestant (ce qui vaudra quelques ennuis à Galilée d’avoir lu et puisé dans ses travaux). Suite à des problème lié à la religion, Kepler arrive au Danemark, invité par Tycho Brahé à travailler à Uraniborg. Kepler va être chargé d’étudier les mouvements de la planète Mars (que nous avons déjà rencontrée). Au lieu de finir son travail en quelques semaines, Kepler mettra plus de 6 ans à comprendre les lois de son mouvement, et à travers l’étude de cette Planète Kepler va mettre à jour les trois lois qui portent son nom. La rencontre entre Tycho Brahé et Kepler ne sera pas une des plus aimables puisque Kepler est convaincu du système copernicien tandis que Tycho Brahé n’y croit pas, mais cette rencontre sera une des plus productive. Voilà ce que dira Kepler de Tycho Brahé : « nous, à qui la grâce divine a donné dans Tycho Brahe un observateur d’une valeur telle qu’il révèle les erreurs commise par Ptolémée […] nous devons nous donner la peine de découvrir enfin la vraie structure des mouvement célestes  » Précisons pour l’anecdote que Kepler était myope ce qui rajoute un élément croustillant à cette drôle de relation.

    Kepler veut donc passer un pas par rapport à Tycho Brahé. Les observations de ce dernier sont extrêmement précieuses parce que très précises. En d’autres termes si Kepler va s’appuyer sur elles c’est qu’il conçoit qu’on ne peut pas penser le monde sans commencer d’abord à l’observer. Mais par la suite l’observation seule ne suffit pas. Kepler veut montrer que l’univers obéit à des lois qui empruntent le caractère des mathématiques : universalité nécessité. Il s’agira donc pour Kepler de ramener toutes ces mesures à une expression mathématiques qui rassemblent le divers de l’expérience sous l’unité d’une loi.

    Les trois lois de Kepler sont les suivantes : 

    1. L’orbite des planètes est elliptique.
    2. La loi des aires : La droite joignant le soleil à la planète balaie des aires égales en des temps égaux.
    3. La loi d’harmonie : il existe une relation (une constante) entre les périodes de révolution des planètes et leurs distances moyenne par rapport au soleil. 

    Pourquoi est ce que ces trois lois sont importantes.

    1. Tout d’abord, elle se fonde sur l’observation. Loin d’être des principes métaphysiques elles sont déduites d’une méticuleuse entreprise de relevé. Le réel rentre par la grande porte, on n’aborde plus la réalité avec des principes déduits de la raison pour ensuite lui faire correspondre une observation. L’expérience devient le point de départ. Il ne faudrait surtout pas croire que ce qui aujourd’hui nous parait d’une évidence extrême l’ai été. Kepler va lui même hésiter, tâtonner comme on le voit dans Astronomia Nova de 1609 l’ouvrage où sont publiés ses travaux à propos ces trois lois. Kepler va tenter de rendre compte de ces observations en tentant de revenir aux épicycles de Ptolémée.
    2. Elles ne se contentent pas de la simple observation. Kepler reproche à Tycho Brahé de ne pas savoir quoi faire de ses almanachs où sont compilés des milliers d’observations. Kepler veut rendre compte de ces données par des lois mathématiques qui vient les unifier sous la forme simple d’une équation mathématiques. La raison a donc un rôle d’unification des observations.
    3. Elles viennent définitivement remettre en cause les principes esthétique et métaphysique sur lesquels reposaient l’astronomie, et notamment sur le primat du cercle comme figure parfaite devant décrire le mouvement des astres. Nous avions vu que Copernic était resté prisonnier de ce point de vue aristotélicien et grec. 
    4. Ces trois Lois vont permettre à Newton de construire les lois du mouvement des corps.