Les systèmes du monde

et

COPERNIC

 

 

 

 

Les hommes observaient déjà le ciel il y a des milliers d’années.

Les phénomènes s’y déroulant leur étaient familiers.

Mouvement du soleil déterminant la journée.

Mouvement des étoiles matérialisant l'année, les saisons (très utile pour l'agriculture)

 

L’astronomie était alors surtout un outil de mesure de temps.

L’astronomie se développa vite en Egypte et en Chine.

Chine à Création des premières constellations.

 

En plus d’une connaissance du mouvement des astres, les anciens développèrent des descriptions du monde et de son origine.

Toutes ses théories placent la Terre au centre de l’univers !!!

 

 

 

Babyloniens :

Terre au centre d’un dôme solide entouré d’eau.

Des trous permettaient de laisser passer la pluie.

 

Egyptiens :

Ciel à corps de la déesse Nout

Terre à celui du dieu Geb.

Etoiles à feux qui quittaient la terre

 

En plus, se développe une croyance en un pouvoir des astres sur les hommes

Pour les anciens, le soleil, la lune et les étoiles sont des phénomènes naturels tels que la pluie.

Les astres et leurs positions ont une signification cachée pour notre destin : Naissance de l’Astrologie.

 

Toutes les représentations du monde imaginées par ces civilisations ne cherchaient pas à élaborer une explication rationnelle du monde.

 

Cette volonté de rechercher un ordre dans l'univers n'apparut qu'au premier millénaire avant notre ère, en Grèce.

 

Les premières tentatives d'apporter une explication rationnelle au monde furent le fait de philosophes ioniens du VIIe siècle avant notre ère, comme Thalès de Milet, Anaximandre ou Anaximène.

Apparurent alors plusieurs systèmes du monde différents, plus fantaisistes les uns que les autres, mais qui avaient l'immense mérite de vouloir expliquer le monde à l'aide de lois naturelles, plutôt qu'en faisant appel à la magie ou aux caprices des dieux.

 

Thalès de Milet

 

Anaximandre

 

Le savant présocratique disait que la Terre est en suspens hors de toute contrainte externe mais immobile à cause de son égal éloignement de toutes choses ; sa forme est ronde, arrondie à la façon d'une colonne de pierre ; l'une de ses extrémités planes est la surface que nous foulons, alors que l'autre se trouve à l'extrémité opposée. Les astres sont un cercle de feu, émanation du feu répandu dans le monde et entouré par l'air. Il existe des embouchures qui sont comme des trous de flûte, à travers lesquelles on voit les étoiles ; de telle sorte que lorsque ces embouchures sont obturées les éclipses se produisent .

 

Il s'agit d'une conception originale dans laquelle les corps célestes sont des cercles de feux, que l'on ne peut distinguer. Ces anneaux possèdent des ouvertures qui nous permettent de voir les astres. Les cercles tournent, mais nous ne savons pas autour de quoi.

 

 

Anaximène

 

Pour Anaximène, la Terre est large et plate ; elle flotte sur l'air. Le Soleil, la Lune et les autres astres, flottent sur l'air. Les étoiles seraient « comme des clous enfoncés dans la voûte cristalline »

 

 

 

Un pas en avant fut accompli au VIe siècle avant notre ère par Pythagore et ses disciples, avec une première théorie du mouvement des corps célestes, appelée l'Harmonie des Sphères.

 

 

 

Dans cette théorie, la Terre était une sphère placée au centre du monde.

Autour d'elle, on trouvait une succession de sphères qui portaient chacune un corps céleste, dans l'ordre : la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter et Saturne.

Enfin, la dernière sphère était supposée porter les étoiles fixes.

Ces sphères n'étaient pas figées mais en rotation.

Pour les pythagoriciens, les corps célestes ne se déplaçaient donc pas par eux-mêmes, mais étaient simplement entraînés par la rotation de leurs sphères respectives.

Évidemment, ce modèle était incapable d'expliquer les irrégularités dans le déplacement des planètes, en particulier le mouvement rétrograde.

 

 

 

L'astronomie grecque

 

Aristote                

 

Le développement de l'astronomie fut marqué par Aristote, un philosophe grec du IIIe siècle avant notre ère dont les idées - erronées - allaient dominer la pensée scientifique pendant presque deux millénaires. Aristote s'appuya sur les conclusions de l'un de ses prédécesseurs, Platon, selon lesquelles le monde devait avoir une forme sphérique et le mouvement de tout corps céleste devait être circulaire et uniforme, c'est-à-dire à vitesse constante.

 

 

La Terre était immobile au centre du monde et entourée d'une succession de sphères cristallines.

Le problème du modèle de Pythagore résidait dans le fait que chaque planète était associée à une seule sphère, ce qui ne pouvait pas expliquer les irrégularités des mouvements apparents.

 

Aristote surmonta ce problème en créant un système plus complexe contenant 55 sphères emboîtées les unes dans les autres.

Chaque planète était alors associée à un groupe de sphères dont les mouvements s'influençaient mutuellement.

Le fait de combiner ainsi différentes rotations permettait de donner à chaque planète un mouvement complexe qui pouvait être ajusté pour correspondre à celui que l'on observait dans le ciel.

 

Aristote arrivait relativement bien à reproduire les mouvements apparents des planètes.

Son système avait néanmoins un défaut majeur : il était incapable d'expliquer les variations de luminosité apparente des planètes.

En effet, la Terre étant au centre du système, et chaque planète ayant une orbite circulaire, il n'y avait pas de variation de la distance entre la Terre et chaque planète.

 

Aristote introduisit un concept - erroné - qui allait être accepté pendant près de 2000 ans, la distinction entre la Terre et les cieux.

Pour lui, l'intérieur de l'orbite lunaire, ce qui incluait la Terre et son atmosphère, représentait le règne de l'imperfection et du changement.

Au-delà de la Lune, ce devait être le royaume de la perfection et de l'immuabilité.

 

Cette séparation allait dominer la pensée scientifique jusqu'au XVIe siècle, lorsque des esprits plus ouverts se rendirent compte qu'elle était dénuée de tout fondement.

 

 

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Ptolémée           

 

 

Un astronome d'Alexandrie, Claude Ptolémée, modifia le système d’Aristote au IIe siècle de notre ère, mais sans le remettre en cause.

Pour Ptolémée, les corps célestes n'étaient pas liés à des sphères cristallines centrées sur la Terre.

En fait, chaque planète se déplaçait sur un petit cercle, appelé épicycle, dont le centre lui-même se déplaçait en suivant un grand cercle centré sur la Terre, appelé déférent.

En ajustant la taille et la position de tous les cercles mis en jeu, Ptolémée obtenait un système capable de reproduire avec précision les mouvements apparents des corps célestes.

Ce double succès explique que le système de Ptolémée, qui améliorait celui d'Aristote dans la forme mais pas l'esprit, fut accepté jusqu'au XVIe siècle.

 

    

 

 

 

 

l'Amalgeste

 

 

traité d'astronomie qui servit de base à de nombreux astronome

 

Héraclide et Aristarque de Samos

Deux autres philosophes grecs proposèrent des systèmes bien plus proches de la réalité.

 

                                 Héraclide

A l'époque d'Aristote, Héraclide avança que la Terre n'était pas immobile, mais tournait en fait sur elle-même. La rotation apparente de la voûte céleste en 24 heures s'expliquait alors de façon beaucoup plus naturelle.

Plus tard, pour expliquer les mouvements particuliers de Mercure et de Vénus qui semblaient osciller autour de Soleil, Héraclide avança que ces deux planètes ne tournaient pas autour de la Terre, mais autour du Soleil.

Héraclide obtenait ainsi un système plus proche de la réalité que celui d'Aristote, même s'il continuait à penser que le reste des corps célestes, y compris le Soleil, tournaient autour de la Terre.

 

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Aristarque de Samos                 

 

Il alla encore plus loin au IIIe siècle avant notre ère.

Il  fut en mesure de déterminer les distances relatives de la Lune et du Soleil.

Il mit également en évidence que notre étoile était beaucoup plus grande que la Terre.

 

Or, Aristarque de Samos avait du mal à se persuader qu'un objet énorme pouvait tourner autour d'un corps beaucoup plus petit.

Il rejeta donc le système d'Aristote et proposa un nouveau système dans lequel le Soleil était le véritable centre du monde, et où toutes les planètes, sauf la Lune, gravitaient autour de ce centre.

 

Cette vision correcte du système solaire fut cependant rejetée au profit de celle d'Aristote et la science perdit ainsi près de deux millénaires.

 

 

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NICOLAS COPERNIC

 

Nicolas Copernic 1473 - 1543        

 

 

La première attaque d'importance contre les conceptions des Anciens fut portée par un chanoine polonais, Nicolas Copernic, au milieu du XVIe siècle.

Né en 1473, Copernic fut convaincu très jeune, probablement par la lecture d'Aristarque de Samos, que la Terre n'occupait pas le centre du monde. Il consacra son temps libre à accumuler observations des corps célestes et calcul de leur orbite, dans le but de mettre au point un nouveau système du monde.


 

 

Pour lui, le système solaire reposait principalement sur le fait que la Terre n’était pas le centre de l’univers, mais qu’elle tournait, à l’instar des autres planètes, autour de son étoile : le Soleil.

Il avait également compris que la Terre n’était pas fixe mais qu’elle tournait sur elle-même, telle une toupie.

Copernic garda néanmoins les principes de sphère des fixes et de sphères solides (celles qui tiennent les planètes).

 

Il explique également les mouvements rétrogrades des planètes et le fait que Mercure et Vénus restent à la même distance du Soleil.

 

 

 

Copernic publia le résultat de ses travaux en 1543 dans le "De Revolutionibus Orbium Caelestium "

Dans cet ouvrage, le Soleil occupait le centre du monde et c'est autour de lui que les autres corps tournaient, avec dans l'ordre, Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter et Saturne.

La Terre, qui d'après les Anciens était le centre du monde, se voyait ramenée au rang de simple planète, en orbite autour du Soleil comme toutes les autres.

 

 

 

Le "De Revolutionibus Orbium Caelestium "

 

 

Le livre de Nicolas Copernic est édité en 1543 par Johannes Petreius à Nuremberg.

Cette parution a été facilitée par l'aide et le soutien de son disciple Georg Joachim Rheticus (1514-1574) et de son ami proche, Tiedeman Giese (1480-1550), évêque de Chelmno.

Certains ont prétendu que la parution de l'ouvrage a été repoussée en raison des craintes de Copernic vis à vis des réactions de la hiérarchie catholique. Il convient de remarquer que le De Revolutionibus est dédié au pape Paul III.

 

D'autre part, les livres V et VI sont restés inachevés très longtemps.

 

La structure de l'ouvrage

Le premier livre présente l'organisation générale du monde et les fondements physiques sur lesquels Copernic s'appuie.

Le deuxième livre porte sur l'astronomie sphérique. Il présente, en outre, un catalogue d'étoiles, corrigeant les observations de Ptolémée.

Le troisième livre aborde la question du mouvement apparent du Soleil.

Le quatrième livre expose le mouvement de la Lune et le mécanisme des éclipses.

Le cinquième livre est consacré aux mouvements en longitude des planètes.

Le sixième livre présente leur mouvement en latitude.

 

Le chapitre 8 du premier livre est une critique des thèses aristotéliciennes et ptoléméennes et c'est au chapitre 10, que Nicolas Copernic présente la nouvelle conception du monde.

Au centre se trouve le Soleil qui est fixe ; puis viennent Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter et Saturne. La Terre est accompagnée, dans son périple annuel autour du Soleil, par la Lune. La Terre a le statut de simple planète parmi les autres. Tout le système est enclos dans la sphère des étoiles fixes.

En apparence, les changements sont faibles : seuls deux éléments –la Terre et le Soleil- permutent leur place et leur fonction. Pourtant cette permutation est l'acte fondateur d'une révolution importante.

 

Le De Revolutionibus présente à la fois une nouvelle cosmologie et une astronomie pratique qui donne les outils géométriques permettant de passer d'un modèle géocentrique à un modèle héliocentrique. Cette astronomie pratique n'utilise pas toutes les potentialités de la théorie cosmologique de Copernic. Ainsi le chanoine polonais ne propose pas de tables des stations et rétrogradations des planètes.

On peut tenter de prendre la mesure des progrès de la théorie de Copernic en la comparant à celle de Ptolémée. Ce dernier avait conservé trois axes du dogme aristotélicien :

  • le géocentrisme (la Terre est rigoureusement immobile, elle siège au milieu de l'univers, unique centre de tous les mouvements célestes)

  • la séparation entre d'une part le monde sublunaire (changeant et corruptible) et d'autre part le monde supralunaire (parfait et immuable)

  • le mouvement circulaire uniforme est considéré comme le seul possible pour les astres.

En fait, le De Revolutionibus, ne remet en question qu'un seul de ces principes : le géocentrisme. Copernic n'évoque pas la bipartition du monde, et conserve les mouvements circulaires des planètes.

 

 

 

Cette théorie fut assez mal acceptée .

Conviction renforcée par le pouvoir tout puissant de l’église catholique.

 

Si certains éléments sont appréciés, le noyau dur de sa théorie est ignoré, voire réfuté, rejeté.

Jusqu’en 1600, cette théorie héliocentrique n’aura que dix adeptes, parmi lesquels les plus connus : l’italien Galileo Galilei et l’allemand Johannes Kepler.

 

 

Certains prendront leurs libertés avec le système copernicien :

 

Ainsi, en 1588, le danois Tycho BRAHE pense que la Terre est immobile au centre de l’univers, et si les planètes tournent autour du Soleil, l’ensemble tourne autour de la Terre.

On appelle cela le système géo-héliocentrique.

 

 

 

 

Après la condamnation de Galilée en 1633, certains restent fidèles à Copernic malgré tout.

Mais l’opinion générale adopte alors le géo-héliocentrisme de Brahé.

 

Enfin, à la fin du XVIIème siècle, grâce à l’élaboration de la mécanique céleste par Isaac Newton, la plupart des pays européens sont coperniciens …

Même si certains pays resteront hostiles à l’héliocentrisme pendant encore plus d’un siècle…

 

Y. DE ANGELI 10/02/08