Cours sur la révolution copernicienne

Copernic, né en 1473 et mort en 1543 en Pologne, est connu pour avoir "découvert " que la Terre tourne autour du Soleil, contrairement à la croyance en vigueur jusqu’alors. La révolution copernicienne désignerait donc d’abord une révolution astronomique, qui consisterait en l’abandon de la vision géocentrique du monde, et dans le passage à une vision héliocentrique.

Mais est-ce cette découverte que l’on désigne quand on parle de révolution copernicienne ? La révolution copernicienne est-elle seulement une révolution astronomique ? C’est ce à quoi je vais ici répondre.

Je montrerai, après, et à travers l’exposition des étapes de cette révolution, quelle est la nature du progrès scientifique, ainsi que le statut de la théorie scientifique.

I- Les systèmes astronomiques de Ptolémée et Copernic

Avant d’aborder la "découverte " de Copernic, il nous faut, pour bien la comprendre, faire un petit saut dans le temps. Il nous faut d’abord savoir, en effet, quelles sont les caractéristiques du géocentrisme, afin de bien mesurer en quoi l’héliocentrisme peut bien être une révolution. Pourquoi pouvait-on croire, il y a plusieurs siècles de cela, que la Terre était immobile au centre du monde, et que le Soleil tournait autour d’elle ? C’est ce à quoi nous allons répondre, à travers les deux plus grands représentants de cette conception : à savoir, Aristote, et Ptolémée.

A- L’astronomie précopernicienne : le géocentrisme

L’idéal astronomique précopernicien se trouve dans l’œuvre de Ptolémée, connue sous le nom d’Almageste (140). Le terme d’ " almageste " est un terme arabe, signifiant " grande synthèse ". Pourquoi a-t-on appelé l’ouvrage de Ptolémée ainsi (alors qu’à l’origine, son titre était Syntaxe mathématique) ? Parce qu’il s’agit d’une synthèse de toutes les connaissances astronomiques et cosmologiques (sur la structure de l’univers) accumulées depuis Aristote. L’œuvre de Ptolémée repose donc sur la représentation aristotélicienne de l’univers.

Commençons donc par nous familiariser avec cette représentation du monde aristotélicienne.

1) Représentation antique de l’univers à laquelle se rattache l’astronomie de Ptolémée

a) L’univers des deux mondes

Ce qui est d’abord marquant dans cette représentation du monde, c’est la distinction nette entre deux mondes : celui de la Terre, et celui du Ciel.

Cette conception est intuitive, i.e., elle résulte de ce que l’on a coutume d’observer autour de nous. C’est aussi une résurgence de la croyance ancienne selon laquelle le ciel est le domaine des dieux … mais cette croyance elle-même repose sur l’observation quotidienne…

Ce qui les distingue, c’est leur degré de perfection : en effet, dans le monde terrestre, on constate que tout est soumis à un perpétuel changement : naissance, mort, altération ("corruption "), évolution, etc. Au contraire, dans le monde céleste, il n’y a pas de changements. Les corps célestes se meuvent toujours de la même manière, ils ne naissent ni ne meurent. Le monde terrestre est donc imparfait et le monde céleste est parfait. On nomme le premier monde, le monde "sublunaire ", ce qui signifie "situé sous la Lune " ; si la Lune est une frontière entre les deux mondes, c'est parce que, contrairement aux autres corps célestes, elle change de forme constamment. Le monde céleste se nomme le monde "supralunaire", ce qui signifie qu’il se trouve "au-dessus de la lune ". Ces deux mondes sont donc soumis à des lois totalement différentes.

On observe également que les différents corps obéissent à un mouvement différent : les corps "lourds " (une pierre) tombent, les corps "légers" montent (la fumée, la vapeur). Ils obéissent à un mouvement qui s’effectue en ligne droite. Les corps célestes se meuvent quant à eux de façon circulaire, et de manière uniforme (toujours la même).

b) le monde sublunaire

La sphère terrestre selon Aristote

b1) Les éléments naturels

Le monde sublunaire (ou terrestre) est composé de quatre éléments originaux dont tous les corps sont une combinaison des quatre : la Terre, l'Eau, l'Air, le Feu. La Terre au centre, puis l'Eau, l'Air, et enfin le Feu le plus à l'extérieur.

Ces autre éléments déterminent la manière dont les corps terrestres vont se mouvoir.

b2) Mouvements naturels et mouvements violents

En effet, à chaque sorte de corps, classés en lourds et en légers, correspond un élément naturel, qui est encore appelé un lieu naturel. L’élément/ lieu naturel des corps lourds est soit la terre soit l’eau ; l’élément/ lieu naturel des corps légers est soit le feu, soit l’air. Les corps ne sont à l’aise que dans ce lieu/ élément, et c’est pour cela qu’il est qualifié de " naturel ". Leur imposer un autre lieu, c’est leur faire violence, car c’est les expédier en un lieu qui n’est pas le leur, qui ne leur est pas propre/ naturel. Aristote dit qu’on les prive de leur lieu naturel. Les corps déplacés de leur lieu naturel combleront donc cette privation en faisant tout pour retourner dans leur lieu d’origine. Aristote dit que le mouvement par lequel les corps sont déplacés de leur lieu d’origine est un mouvement " violent ", et que le mouvement par lequel le corps rejoint son lieu d’origine est " naturel ". Le mouvement n’est donc pas une réalité positive : il n’a de sens que par le repos qu’il promet (l’idéal étant en effet de rester éternellement en son lieu propre). Plus précisément, il sert à remettre les choses en ordre : on voit bien qu’il n’y aurait pas de mouvement, si on ne dérangeait pas l’ordre.

Voici donc quels sont les mouvements naturels : aux lourds, la terre et l’eau, revient le mouvement rectiligne vers le bas. Aux légers, l’air et le feu, revient le mouvement rectiligne vers le haut. Il faut noter que ces directions, ces lieux, sont pour Aristote absolus. Il y a un haut et un bas prédéterminés dans l’univers !

b3) Exemple

Voici donc comment on expliquait la chute des corps chez Aristote : quand vous lancez une pierre, vous l’envoyez dans un lieu qui ne lui est pas naturel (l’air, le haut) ; vous lui infligez donc un mouvement violent, duquel s’ensuivra nécessairement un mouvement naturel rectiligne vers le centre de la Terre ; la pierre tombe, parce qu’elle veut rejoindre son lieu naturel, comme l’amant désire rejoindre l’aimé.

b4) Conséquences générales de cette théorie

Ie : qu’est-ce qui accompagne la représentation géocentrique du monde ?

Affirmation de la finalité naturelle (les corps désirent rejoindre leur lieu naturel) –univers animiste ; la nature a un sens (ce n’est pas l’homme qui lui en attribue un)
Espace absolu (existence réelle du haut, du bas, de la gauche, de la droite, du rectiligne, etc.) ; cf. la théorie des "lieux naturels " ; tout comme la nature a en soi un sens, elle est en soi ordonnée (ce n’est pas l’homme qui l’ordonne, contrairement au postulat des philosophies du sujet) = Cosmos
Le mouvement n’est pas quelque chose de relatif mais d’absolu, tout comme le repos ; il est lié à l’essence propre de chaque corps

La théorie aristotélicienne du mouvement est donc associée à une théorie de l’espace qui est différencié selon des lieux, et à une structure d’ordre du Cosmos. Les lignes géométriques simples (droite et cercle), les éléments, le léger et le grave, dont Aristote fait des qualités absolues de la matière, sont physiquement liés. Et tout cela forme un tout harmonieux. C’est une des raisons essentielles de son adoption.

La Terre a donc une position centrale pour deux raisons : 1) elle explique comment se meuvent les corps ; 2) c'est la première des sphères, la plus lourde. On voit que la position centrale de la Terre est très importante car tout le comportement des choses de notre vie quotidienne repose sur ce postulat. Autrement dit : la cosmologie détermine une certaine physique. A retenir pour la suite !

c) Le monde céleste

S'opposant à ce monde complexe et perturbé, mais totalement déconnecté de notre expérience, existe le monde Céleste. C'est un monde parfait et immuable, dont les constituants (Lune, Soleil, planètes, Etoiles) sont chacun sur des sphères concentriques, au nombre de 8, et qui tournent autour de celle-ci d’un mouvement circulaire uniforme .

Système des huit sphères:

c1) Pourquoi ces sphères ?

Les sphères sont des coquilles sphériques appelées "orbes " et comparées à des pelures d’oignons, qui retiennent les planètes, et qui tournent autour de la Terre d’un mouvement circulaire uniforme.

Les sphères et les planètes qui se meuvent obéissent à un mouvement circulaire uniforme, car le cercle représente pour les Grecs un mouvement fondamental et parfait, seul applicable, par conséquent, à ce monde parfait.

Elles sont différentes, parce que chaque sorte de corps céleste a un statut différent (on constate par l’observation qu’ils ne se comportent pas de la même manière). Les objets les plus proches de la Terre (la Lune et le Soleil) tournent le plus rapidement. Les plus éloignés (les étoiles fixes), sont les plus idéaux, les plus parfaits, ils sont à l'origine de tous mouvements, et ne se déplacent pas.

c2) Le monde clos

Point important : on voit bien que l’univers géocentrique est fini. Au-delà de la dernière sphère, mis à part les grands cristallins et le " premier moteur immobile ", équivalent de notre Dieu, qui meut l’ensemble, il n’y a plus rien. Même pas de vide, qui est pour Aristote une aberration.

On peut relever plusieurs raisons de cette affirmation.

D’abord, si on a un monde infini, on aura des parties qui elles-mêmes auront nécessairement des grandeurs infinies. S’il y a des parties infinies, tous les mouvements qui conduiront d’un lieu à l’autre seront infinis. Mais alors, la chose en mouvement ne pourra jamais arriver en aucun lieu ! Pire encore : si le monde était infini, on perdrait toutes les directions : il n’y aurait plus ni haut, ni bas, etc. Dès lors, le mouvement local perdrait tout son sens. Le mouvement n’aurait ni point de départ ni point d’arrivée. Et les corps resteraient dans le même état. De plus, si le monde était infini, les astres, qui tournent autour de la Terre en 24h00, le feraient en un temps infini.

Mais surtout, alors que pour nous le terme de "fini " est peut-être un défaut, il est pour un Grec synonyme de perfection. Une chose finie est achevée, définie. Elle est parfaite. Le modèle d’une chose "finie " est d’ailleurs le cercle…

c3) Difficultés de ce système de l’univers

Mais ce système de l’univers, certes cohérent (car il explique tout !), n’est pourtant pas sans rencontrer quelques difficultés. En effet, il représente les planètes se déplaçant à des distances invariables de la Terre. Or, les apparences/ observations montrent que les planètes ne peuvent toujours rester à même distance de la Terre : les planètes dans le ciel rebroussent parfois chemin : elles semblent revenir en arrière pendant quelques jours, puis ensuite reprendre leur course en suivant leur trajectoire en cercle. D’où : ce système ne rend pas compte des observations.

Ce phénomène, que l’on va bientôt désigner comme le "problème de l’irrégularité du mouvement des planètes ", a beaucoup intrigué les astronomes : comment le réconcilier avec la cosmologie d'Aristote, qui prône le cercle comme objet parfait, et donc comme seule trajectoire possible des astres ? Il fallait à tout prix que la théorie de cercles imbriqués les uns dans les autres, concorde avec les données de l’observation !

Conséquence : l’époque hellénistique (3è av. JC – 1er ap. JC) voit une prolifération considérable de systèmes du monde. La plupart des astronomes s’attachent à modifier le système des sphères concentriques, trop rigide pour rendre compte des apparences.

C’est ici qu’intervient Ptolémée, qui va " sauver " la théorie d’Aristote, en la remaniant (plus exactement, en lui faisant quelques ajouts).

2) Le système de Ptolémée

Il répond en effet au problème de l’irrégularité des planètes de la manière suivante.

Système des épicycles de Ptolémée

Le système s'appuie toujours sur les grands principes de la vision aristotélicienne : la Terre est au centre de l'univers, et les différents astres (Lune, Soleil, Planètes, Etoiles), sont sur des sphères concentriques tournantes, centrées sur la Terre.

Mais, l’astre, au lieu d'être fixé à un grand cercle tournant centré sur la Terre, est en fait fixé sur un petit cercle qui tourne sur lui-même, le centre de ce petit cercle se déplaçant sur le grand cercle centré sur la Terre. On appelle ce petit cercle, un épicycle Ainsi, le mouvement d'un astre dans le ciel est la combinaison de deux effets qui s'ajoutent : une longue révolution le long du grand cercle et une petite révolution plus rapide le long du petit cercle.

Donc, globalement l'astre décrit un grand cercle, auquel s'ajoutent des petites modulations, qui sont les mouvements rapides le long du petit cercle. Ces modulations se manifestent dans le ciel par une accélération dans le sens du mouvement, suivi d'un ralentissement et d'un retour en arrière, chaque fois que le petit cercle fait un tour sur lui-même.

Ainsi, Ptolémée, en utilisant des combinaisons de cercles plus complexes que son prédécesseur, arrive à reproduire, avec une assez bonne précision pour l'époque, les mouvements des planètes dans le ciel. Ce système permettait même de prévoir les éclipses de lune et de soleil, les conjonctions etc. Il était donc globalement satisfaisant, et très utile pour les astrologues.

3) Sauver les phénomènes (statut de l’astronomie jusqu’à Copernic)

Mais il convient de s’arrêter un instant sur le statut de l’astronomie à cette époque. Par exemple, est-ce que l’on croit vraiment à la réalité des sphères célestes ? Est-ce que l’astronome de l’époque prétend décrire la structure réelle de l’univers ?

Aristote y croyait : cf. sphères éthérées, sphères de cristal… Ptolémée, lui, n’a jamais prétendu que les cercles utilisés pour calculer les positions des planètes sont réels d’un point de vue physique. Conformément au statut de l’astronomie en vigueur à l’époque hellénistique, ils ne sont rien de plus que des instruments mathématiquement utiles, des fictions mathématiques, seulement utiles aux calculs. On dit qu’il s’agissait pour eux de " sauver les phénomènes ".

a) Astronomie versus physique (texte 3)

Qu’est-ce que cela veut dire ? Pour le comprendre, nous allons étudier ce texte de Simplicius :

Simplicius, Commentaire de la physique d’Aristote (II, 2) : comparaison entre le physicien et l’astronome

Il appartient à la théorie physique d’examiner ce qui concerne l’essence du Ciel et des astres, leur puissance, leur qualité, leur génération et leur destruction ; et, par Jupiter, elle a aussi le pouvoir de donner des démonstrations touchant la grandeur, la figure et l’ordre de ces corps. L’Astronomie, au contraire, n’a aucune aptitude à parler de ces premières choses ; mais ses démonstrations ont pour objet l’ordre des corps célestes, après qu’elle a déclaré que le Ciel est vraiment ordonné ; elle discourt des figures, des grandeurs et des distances de la Terre, du Soleil et de la Lune ; elle parle des éclipses, des conjonctions des astres, des propriétés qualitatives et quantitatives de leurs mouvements. Puis donc qu’elle dépend de la théorie qui considère les figures au point de vue de la qualité, de la grandeur et de la quantité, il est juste qu’elle requière le secours de l’Arithmétique et la Géométrie ; et au sujet de ces choses, qui sont les seules dont elle soit autorisée à parler, il est nécessaire qu’elle s’accorde avec l’Arithmétique et la Géométrie. Bien souvent, d’ailleurs, l’astronome et le physicien prennent le même chapitre de la Science pour objet de leurs démonstrations ; ils se proposent, par exemple, de prouver que le Soleil est grand, ou que la Terre est sphérique ; mais, dans ce cas, ils ne procèdent pas par la même voie ; le physicien doit démontrer chacune de ses propositions en les tirant de l'essence des corps, de leur puissance, de ce qui convient le mieux à leur perfection, de leur génération, de leur transformation ; l’astronome, au contraire, les établit au moyen des circonstances qui accompagnent les grandeurs et les figures des particularités qualitatives du mouvement, du temps qui correspond à ce mouvement. Souvent, le physicien s’accordera à la cause et portera son attention sur la puissance qui produit l’effet qu’il étudie, tandis que l’astronome tirera ses preuves des circonstances extérieures qui accompagnent ce même effet ; il n’est point né capable de comprendre la cause, de dire, par exemple, quelle cause produit la forme sphérique de la Terre et des astres. Dans certaines circonstances, dans le cas, par exemple, où il raisonne des éclipses, il ne propose aucunement de saisir une cause ; dans d’autres cas, il croit devoir poser certaines manières d’être, à titre d’hypothèses, de telle façon que ces manières d’être une fois admises, les phénomènes soient sauvés. Par exemple, il demande pourquoi le Soleil, la Lune et les autres astres errants semblent se mouvoir irrégulièrement ; que l’on suppose excentriques au Monde les cercles décrits par les astres, ou que l’on suppose chacun des astres entraîné en la révolution d’un épicycle, l’irrégularité apparente de leur marche est également sauvée ; il faut donc déclarer que les apparences peuvent également être produites par l’une ou l’autre de ces manières d’être, en sorte que l’étude pratique des mouvements des astres errants est conforme à l’explication que l’on aura supposée. C’est pour cela qu’Héraclide de Pont déclare qu’il est possible de sauver l’irrégularité apparente du mouvement du Soleil en admettant que le Soleil demeure immobile et que la Terre se meut d’une certaine manière. Il n’appartient donc aucunement à l’astronome de connaître quel corps est en repos par nature, de quelles qualités sont les corps mobiles ; il pose à titre d’hypothèse que tels corps sont immobiles, que tels autres sont en mouvement, et il examine quelles sont les suppositions avec lesquelles s’accordent les apparences célestes. C’est du physicien qu’il tient ses principes, principes selon lesquels les mouvements des astres sont réguliers, uniformes et constants ; puis, au moyen de ces principes, il explique les révolutions de toutes les étoiles, aussi bien de celles qui décrivent des cercles parallèles à l’équateur que des astres qui parcourent des cercles obliques.

Commentaire

L’astronome n’est pas un physicien, i.e., il ne se donne pas pour but de décrire la structure réelle (essence, cause) du ciel.

Question directrice de l’astronome : quels mouvements doit-on supposer pour sauver les apparences que les observateurs constatent, pour que l’irrégularité soit réduite à une uniformité et nous permette calculs et prédictions ?

Comme nous l’avons vu, la réponse la plus avérée est que le mouvement compliqué et irrégulier d’une planète qui apparaît à l’observation est le résultat de plusieurs mouvements simples, accomplis suivant un excentrique et un épicycle. Mais est-ce à dire que ces épicycles sont les seuls mouvements réels, dont les autres ne sont que les apparences ? Non : ce sont des artifices de l’esprit, permettant seulement de rendre accessibles les phénomènes célestes aux calculs et de fournir des conclusions conformes aux observations.

Si les épicycles existaient, les mouvements célestes et autres phénomènes se produiraient exactement comme ils se produisent, et, " pourvu qu’il ait le moyen de déterminer clairement les lieux et mouvements des planètes, l’astronome ne se demande pas si cela provient ou non de l’existence réelle de telles orbites dans le Ciel ". Le seul guide de l’astronome qui cherche à sauver les mouvements apparents des astres est la simplicité, ainsi que l’exactitude.

Conséquence : plusieurs combinaisons de mouvements circulaires et uniformes peuvent également, quoique différentes, sauver les phénomènes. A tel point que certains avaient déjà imaginé de mettre la Terre en mouvement (Aristarque, Héraclide).

b) Pourquoi ce statut de l’astronomie ?

Il y a au moins deux raisons, toutes deux tirées de la nature divine des cieux.

b1) L’homme n’a pas la capacité de connaître la nature des cieux

Parce que la connaissance de l’essence des choses célestes, celles-ci étant de nature divine, passe les forces de l’homme ; aussi nous est-il impossible de déduire les mouvements des astres à partir de principes certains : il nous est seulement possible de fonder l’astronomie sur des hypothèses fictives qui n’ont rien de certain. (Cf. " il nous est impossible d’avoir les éléments nécessaires pour raisonner sur le Ciel, qui est loin de nous et trop élevé par sa place et son rang "). Seules les choses " sublunaires " (sous la lune) sont accessibles à notre faible raison.

b2) Le physicien n’a pas le droit de se prononcer sur la nature des cieux

Cf. fait qu’on croyait que les cieux étaient la demeure des dieux ; c’est pourquoi essayer de les connaître était un sacrilège puisque cela revenait à les naturaliser. Ainsi, Anaxagore, philosophe présocratique, a été mis à mort par les Athéniens pour avoir cherché à connaître le fonctionnement du ciel. Ces derniers ont même été jusqu’à voter une loi suivant laquelle "sera traduit devant le tribunal quiconque ne croit pas aux dieux, ou donne un enseignement sur les choses célestes ".

C’est donc pour ces deux raisons que la question "pourquoi ", en ce qui concerne les cieux, n’est pas valide, mais seulement la question "comment ".

B- Le système de Copernic (textes 1 et 2) : l’héliocentrisme

Nous pouvons maintenant passer à l’exposition du système de Copernic.

1) Le but de Copernic (texte 1)

Copernic, De la révolution des ordres célestes, préface

Je puis fort bien m'imaginer, Très Saint Père, que, dès que certaines gens sauront que, dans ces livres que j'ai écrits sur les révolutions des sphères du monde, j'attribue à la terre certains mouvements, ils clameront qu'il faut tout de suite nous condamner, moi et cette mienne opinion. Or, les miens ne me plaisent pas au point que je ne tienne pas compte du jugement des autres. Et bien que je sache que les pensées du philosophe ne sont pas soumises au jugement de la foule, parce que sa tâche est de rechercher la vérité en toutes choses, dans la mesure où Dieu le permet à la raison humaine, j'estime néanmoins que l'on doit fuir les opinions entièrement contraires à la justice et à la vérité. C'est pourquoi, lorsque je me représentais à moi-même combien absurde vont estimer cette a c s a m a ceux qui savent être confirmée par le jugement des siècles l'opinion que la terre est immobile au milieu du ciel comme son centre, si par contre j'affirme que la terre se meut : je me demandais longuement si je devais faire paraître mes commentaires, écrits pour la démonstration de son mouvement ou, au contraire, s'il n'était pas mieux de suivre l'exemple des pythagoriciens et de certains autres, qui - ainsi que le témoigne l'épître de Lysias à Hipparque – avaient l'habitude de ne transmettre les mystères de la philosophie qu'à leurs amis et à leurs proches, et ce non par écrit mais oralement seulement.

Et il me semble qu'ils le faisaient non point, ainsi que certains le pensent, à cause d'une certaine jalousie concernant les doctrines à communiquer, mais afin que des choses très belles, étudiées avec beaucoup de zèle par de très grands hommes, ne soient méprisées par ceux à qui il répugne de consacrer quelque travail sérieux aux lettres -sinon à celles qui rapportent – ou encore par ceux qui, même si par l'exemple et les exhortations des autres ils étaient poussés à l'étude libérale de la philosophie, néanmoins, à cause de la stupidité de leur esprit, se trouvent être parmi les philosophes comme des frelons parmi les abeilles. Comme donc j'examinais cela avec moi-même, il s'en fallut de peu que, de crainte du mépris pour la nouveauté et l'absurdité de mon opinion, je ne supprimasse tout à fait l'œuvre déjà achevée.

Mes amis cependant m'en détournèrent, moi qui longtemps hésitai et même leur résistai... [L'un d'entre eux] m'avait fréquemment exhorté et même m'avait poussé par des reproches maintes fois exprimés à éditer ce livre et à faire voir le jour à l'œuvre qui était demeurée cachée chez moi non pas neuf ans seulement, mais déjà bien près de quatre fois neuf ans.

Ce que me demandèrent également plusieurs autres personnes... m'exhortant de ne plus me refuser - à cause des craintes que je concevais – de faire paraître mon œuvre pour le plus grand profit de tous ceux qui s'occupent de mathématiques. 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 à mes amis de faire l'édition de mon œuvre qu'ils m'avaient longtemps réclamée.

Mais Ta Sainteté sera peut-être autant 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 presque à l'encontre du bon sens – un certain mouvement de la terre. C'est pourquoi je ne veux pas cacher à Ta Sainteté que nulle autre cause ne me poussa à rechercher une autre façon de déduire les mouvements des sphères du monde que le fait d'avoir compris que les mathématiciens ne sont pas d'accord avec eux-mêmes dans leurs recherches. Car, premièrement, ils sont tellement incertains des mouvements du soleil et de la lune qu'ils ne peuvent ni déduire ni observer la grandeur éternelle de l'année entière. Ensuite, en établissant les mouvements de ces [astres], ainsi que des autres cinq astres errants, ils ne se servent ni des mêmes principes et des mêmes assomptions ni des mêmes démonstrations des révolutions et mouvements apparents. Les uns, notamment, ne font usage que de [sphères] homocentriques , les autres d'excentriques et d'épicycles, par quels moyens cependant ils n'atteignent entièrement ce qu'ils cherchent. En effet, ceux qui s'en tiennent aux [sphères] homocentriques, quoiqu'ils aient démontré pouvoir composer à leur aide plusieurs et divers mouvements, n'ont pu cependant rien établir de certain expliquant entièrement les phénomènes. Quant à ceux qui imaginèrent des excentriques, bien qu'avec leur aide ils semblent, en grande partie, avoir pu déduire et calculer exactement les mouvements apparents, ils ont cependant admis beaucoup [de choses], [comme l'utilisation de l'équant], qui semblent s'opposer aux principes premiers concernant l'uniformité des mouvements. Enfin en ce qui concerne la chose principale, c'est-à-dire la forme du monde et la symétrie exacte de ses parties, ils ne purent ni la trouver ni la reconstituer. Et l'on peut comparer leur œuvre à celle d'un homme qui, ayant rapporté de divers lieux des mains, des pieds, une tête et d'autres membres – très beaux en eux-mêmes, mais non point formés en fonction d'un seul corps et ne correspondant aucunement -, les réunirait pour en former un monstre plutôt qu'un homme. C'est que, dans le processus de démonstration que l'on appelle " méthodon ", ils se trouvent soit avoir omis quelque chose de nécessaire, soit avoir admis quelque chose d'étranger et n'appartenant aucunement à la réalité. Ce qui ne leur serait pas arrivé s'ils avaient suivi des principes certains. Car si les hypothèses qu'ils avaient admises n'étaient pas fallacieuses, tout ce qui en serait déduit aurait, sans aucun doute, été vérifié. Et si peut-être ce que je dis là est obscur, cela deviendra cependant plus clair en son lieu.

Commentaire

Copernic s’exprime en mathématicien : il n’a pas un but réaliste quand il soutient que la terre est en mouvement ; c’est seulement une hypothèse (cf. " si alors " ; imaginer)

Par là, Copernic est en conformité avec la définition de l’astronomie en vigueur à son époque

Bien entendu, c’est un bon moyen de se défendre de l’Eglise!

Voici quelles sont ses motivations : le système du monde jusqu’à présent en vigueur, celui de Ptolémée (l’Almageste), est comparé à un " monstre ". Il est devenu trop compliqué, et même trop imprécis, et Copernic veut le simplifier ; cf. le problème du calendrier : le Calendrier de l'époque (le calendrier Julien) pose de plus en plus de problèmes : construit sur le mouvement des planètes prédit par le système de Ptolémée, il se décalait de plus en plus. Ainsi les saisons commencent à se déplacer dangereusement. Cela pose problème : pour l'agriculture bien évidemment, mais également pour les dates des fêtes religieuses, et quasiment tous les types d'activités humaines

D’où la nécessité de réformer les techniques astronomiques, en essayant, pourquoi pas, de nouvelles hypothèses (qui ne sont que des hypothèses ! !), comme l’ont fait beaucoup d’autres avant lui

C’est donc au double problème des irrégularités des planètes, et de la réforme du calendrier, que Copernic va s’attaquer dans le De Revolutionibus.

Peut-être que, en échangeant les rôles respectifs du Soleil et de la Terre, on va pouvoir simplifier les techniques de calcul des positions des planètes, et rendre ainsi ce système plus précis : c’est tout ce que prétend faire l’hypothèse de l’héliocentrisme

Ce sont donc des arguments astronomiques qui rendent nécessaire le mouvement de la Terre. A priori, c’est juste une hypothèse, qui ne prétend pas se prononcer sur sa réalité.

2) La Terre en mouvement : l’hypothèse et ses avantages (schéma)

a) la nouvelle représentation du système des deux mondes

La Terre est donc, dans la nouvelle hypothèse de Copernic, une planète transportée autour du Soleil central par une sphère exactement semblable à celle qui était utilisée pour transporter le Soleil autour de la sphère centrale.

b) Commentaire du schéma : quelques changements notoires

La Terre est un astre comme les autres
Le centre de la Terre n’est pas le centre du monde mais seulement de l’orbe lunaire
Tous les orbes entourent le Soleil qui se trouve au milieu d’eux ; le centre du monde est donc au voisinage du Soleil

Tout mouvement qui paraît appartenir au firmament ne provient pas de lui mais de la Terre
le mouvement de la Terre suffit à expliquer un nombre considérable d’irrégularités apparentes dans le ciel (les six planètes se déplacent autour du Soleil dans la même direction, et l’impression de mouvement rétrograde vient du fait que nous observons les cinq autres planètes d’une plate-forme elle-même en mouvement, la Terre ; par exemple, les planètes supérieures rétrogradent quand la Terre les dépasse et les planètes inférieures, quand elles dépassent la position terrestre)
L’alternance du jour et de la nuit s’explique par la rotation de la Terre sur elle-même et celle des saisons, par celle de la Terre autour du Soleil

II- En quoi la " découverte " de Copernic est-elle une révolution ?

Pourtant, l’hypothèse de Copernic est-elle vraiment une révolution ?

A- La découverte de copernic, une révolution ?

Qu’est-ce qu’une révolution ? C’est, au sens le plus courant du terme, issu du domaine politique, une rupture radicale avec le passé, considérée, non comme une régression, mais comme un progrès.

Or, Copernic est-il en rupture radicale avec le passé ? Sa théorie marque-t-elle vraiment un progrès ?

1) Copernic, le conservateur

a) Il apparaît plutôt comme un conservateur

Il a en effet conservé beaucoup de choses de la vieille astronomie : ainsi, il n’attaqua nullement l’univers des sphères.

On va dire qu’il a quand même innové, et ce, en ce qui concerne le fondement même de l’ancien système du monde : à savoir, il a complètement changé la position de la Terre, et l’a mise en mouvement. Mais même là, sa " rupture " avec la tradition ne va en fait pas bien loin : en effet, quand il donne des arguments en faveur du mouvement de la Terre, Copernic se place du point de vue traditionnel, i.e., il est en conformité avec l’univers aristotélicien, qui n’est donc nullement détruit par cette novation. Ainsi, comme il le dit lui-même, c’est pour pouvoir retrouver le dogme du mouvement circulaire uniforme, mis à mal par les épicycles de Ptolémée, que Copernic a eu l’idée de son système…

Sa théorie ne fut donc pas perçue comme un bouleversement, ni par ses contemporains ni par ses successeurs immédiats ; elle est restée sans effet important sur l’astronomie pendant un demi-siècle environ. N’étant pas en rupture par rapport à la tradition, on voit mal comment son hypothèse aurait pu apporter un quelconque progrès !

b) De plus, il n’y a pas vraiment de progrès par rapport au système de Ptolémée

b1) L’échec quantitatif du nouveau système

Est-ce que son hypothèse a apporté un gain de simplicité ? Au premier abord, oui : Copernic parvient à expliquer, sans épicycles, le mouvement des planètes ; en particulier, le mouvement rétrograde devient une conséquence naturelle et immédiate de la géométrie des orbites centrées sur le Soleil.

Mais d’un point de vue quantitatif, la solution de Copernic est moins performante que celle de Ptolémée ; on est en fait obligé, quand on raisonne en termes de sphères, de compliquer le système d’épicycles mineurs, d’excentriques, et d’équants ; Copernic lui-même y fut finalement obligé ! ! (A tel point que son système devint plus compliqué, sur ce point, que celui de Ptolémée)

b2) L’absurdité d’une Terre en mouvement dans un monde traditionnel

Pire encore, Copernic ne propose pas de représentation de l’univers cohérente, comme pouvait l’être celle d’Aristote. En effet, sa cosmologie repose sur la physique d’Aristote, alors que cette dernière est incompatible avec la nouvelle cosmologie !

Exemples de ces contradictions :

il place le Soleil incorruptible dans un lieu soumis à la corruption
la Terre étant plus lourde que le feu, elle doit être au centre du monde, et le Soleil (qui est fait de feu) doit tourner autour d’elle

2) Une révolution après-coup

a) Copernic a ouvert la voie à une révolution, il ne l’a pas faite

Une chose est donc sûre : l’ouvrage de Copernic ne fut pas révolutionnaire, il le devint ; ce n’est pas lui qui a fait la révolution copernicienne, mais il l’a seulement inaugurée. La révolution copernicienne est en somme une "révolution après-coup ". Mais qui alors l’a faite ? Et comment se fait-il, vu les problèmes que pose l’ouvrage de Copernic, qu’elle ait même pu avoir lieu ?

Tout simplement parce que ce que Copernic a montré à ses héritiers, c’est que peut-être la solution au problème des planètes peut être trouvée en acceptant son hypothèse héliocentrique, i.e., en changeant de référentiel. Un nouveau programme de recherche, basé sur ce nouveau référentiel, va donc germer dans les esprits (scientifiques bien sûr !).

b) Les changements graduels de mentalité

On peut noter ici que si la révolution a été possible, c’est aussi que des changements dans les mentalités étaient en germe depuis un siècle au moins.

b1) Ainsi, il faut d’abord remarquer qu’aux 14^{ème
et 15ème} siècles, une sorte de crise scientifique éclate. Il y a des problèmes dans le système d’Aristote, et on commence à s’attaquer à quelques points de son système

Oresme et Buridan (et bien d’autres encore, mais ce sont les plus connus) ont essayé de corriger, par leur théorie de l’impetus, un maillon faible de la physique aristotélicienne : il s’agit de l’explication du mouvement des projectiles. Aristote croyait que, à moins d’être mue par une poussée extérieure, une pierre ou bien resterait au repos, ou bien se déplacerait en ligne droite vers le centre de la Terre. Or : quand elle quitte la main, la pierre ne tombe pas droit sur le sol, mais continue à se déplacer dans la direction vers laquelle elle a été initialement lancée, même après que le contact avec l’élément lanceur initial a été rompu. Aristote le savait bien, et il corrigea sa théorie de la façon suivante : il imagina que l’air perturbé était à l’origine d’une poussée qui prolonge le mouvement du projectile après que le contact avec l’élément lanceur a cessé. Buridan et Oresme y répondent par la théorie de l’impetus :

Buridan, Questions sur les huit livres de la Physique d’Aristote

Nous devons dire que dans la pierre ou dans un autre projectile est imprimé quelque chose qui est la force motrice de ce projectile (…) le lanceur imprime un certain impetus ou force motrice dans le corps en mouvement (…) Et il imprimera dans ce corps un impetus dont le montant est le même que celui dont le moteur meut ce corps en mouvement plus rapidement.

Si cette théorie n’a pas contribué à détruire le système d’Aristote, c’est parce que, comme l’hypothèse héliocentrique de Copernic, elle s’attaque à quelques points du système, sans pouvoir être en mesure de reconstruire les autres pans. Leur faible est donc de ne pas pouvoir apporter une représentation du monde cohérente. Mais ils ont contribué à faire naître le soupçon concernant les théories admises. Ils ont rendu possible la contestation des systèmes aristotélicien et ptoléméen, ce qui sera très important pour la suite.

b2) De plus, la Renaissance fut une période de bouleversements nationaux ou internationaux : il y avait du changement dans l’air, ce qui a contribué à habituer les esprits à une nouvelle vision du monde…

Bouleversements politiques, sociaux, et religieux : cf. naissance d’une nouvelle aristocratie commerciale, rivale des aristocraties de l’Eglise = d’où changements rapides dans les institutions économiques et techniques et recul de l’Eglise (cf. Luther, Calvin)
Epoque de voyages et d’explorations (découverte de l’Amérique par C. Colomb) ; cela prépare les esprits à de grands changements car le monde s’agrandit ; on commence à se dire que les anciennes descriptions de la Terre étaient fausses, et que Ptolémée s’est peut-être trompé…
Renouveau du platonisme (mouvement néoplatonicien) : vision nouvelle du Soleil comme source de tous les principes vitaux et de toutes les forces vitales de l’univers ; croyance selon laquelle l’univers serait mathématique et harmonieux

Tout ceci contribua donc à changer l’attitude des intellectuels vis-à-vis de l’héritage scientifique, ainsi que du sens commun.

On le voit, la révolution copernicienne fut donc une révolution graduelle, lente … dont il nous faut donc maintenant retracer les étapes essentielles.

3) Première étape de la révolution copernicienne : la " révolution astronomique "

Après la mort de Copernic, en 1543, on commence à se servir de ses tables astronomiques, mais sans croire vraiment à l’hypothèse du mouvement de la Terre.

Si certains ont pu être attirés par l’ouvrage de Copernic, c’est parce qu’à l’époque, comme on l’a vu à travers notre esquisse des changements de mentalité à la Renaissance, il y avait un élan néoplatonicien, attiré par les arguments de simplicité mathématique et qui croit à la place centrale du Soleil dans l’univers. Or, nous l’avons vu, le système de Copernic se présente comme apportant ou en tout cas comme voulant apporter, dans la représentation de l’univers, harmonie et cohérence, et il met le Soleil au centre de cet univers.

A ces deux aspects fortement attrayants pour nombre d’intellectuels/ savants de l’époque, s’ajoute l’idée (implicitement présente dans l’œuvre de Copernic) selon laquelle ce n’est pas dans les livres (en l’occurrence, ceux d’Aristote et de Ptolémée) que l’on trouvera la bonne solution au problème des planètes.

Ce point-là va guider même ceux qui ne sont pas d’accord avec l’héliocentrisme (cf. T. Brahé : non convaincu par l’hypothèse copernicienne, il va pourtant scruter soigneusement les cieux et obtenir des tables astronomiques plus précises que jamais auparavant). Tous les astronomes vont maintenant être obligés de recourir à l’expérience, plutôt qu’aux textes anciens. A la suite de la publication de l’ouvrage de Copernic, on peut dire qu’une crise émerge : on "sent " que Ptolémée a très bien pu se tromper, et qu’il faut réformer l’astronomie. L’ouvrage de Copernic a donc contribué à révolutionner l’astronomie, en lui donnant de nouvelles orientations.

C’est surtout Kepler qui va donner un élan nouveau à l’astronomie. Convaincu, lui, de l’hypothèse héliocentrique, en vertu de son néoplatonisme, il se sert des tables de son maître T. Brahé. Continuant son travail, il découvre que les trajectoires ne décrivent pas une orbite circulaire mais elliptique et attribue au Soleil l’origine de tous les mouvements célestes. Comme il s’appuie sur les observations très précises de Brahé, il bénéficie vite d’un certain crédit, ce qui permet aux astronomes de s’habituer de plus en plus à l’hypothèse héliocentrique.

Toutefois, ne nous trompons pas sur le sens de cette étape, première et astronomique, de la révolution copernicienne. En fait, pour qu’astronomes et sens commun croient vraiment à l’héliocentrisme, il a fallu l’énorme travail de Galilée. Seul il a su donner à cette "croyance " les fondements nécessaires, en "inventant " une représentation du monde nouvelle, en rupture avec le passé, susceptible de remplacer l’ancienne.

B- deuxième etape de la revolution copernicienne : la révolution scientifique

La deuxième étape de la révolution copernicienne, appelée soit révolution scientifique, soit révolution galiléenne, est monumentale : elle va, en effet, à terme, changer toute notre conception du monde.

Mais, avant d’exposer quelles sont les caractéristiques de cette révolution, demandons-nous pourquoi elle était nécessaire, pour passer à l’héliocentrisme.

Pour y répondre, faisons d’abord un bref rappel.

Nous avons vu ci-dessus que :

le système copernicien ne rompt pas avec la conception aristotélicienne de l’univers, mais se contente de mettre, au sein de ce même univers, la Terre à la place du Soleil ; du coup, son système n’étant pas sans contradictions, et ne pouvant donc fournir une image du monde cohérente, il ne pouvait pas s’imposer
ce que ne " voyait " pas Copernic, c’est que le système astronomique en vigueur jusqu’alors était profondément lié à une physique et à une certaine conception de l’espace (plus précisément, au Cosmos antique, qui est un monde clos et hiérarchisé selon des lieux naturels, etc.)

Il fallait donc nécessairement, pour réellement passer à un univers héliocentrique, fonder une nouvelle physique, qui seule pouvait rendre cohérente la nouvelle hypothèse. C’est Galilée qui va s’y attaquer, et transformer le système copernicien en conception du monde cohérente. Il va d’abord "prouver " que la distinction Terre/ Ciel est fausse, puis, créer une nouvelle théorie du mouvement (cf. la loi de l’inertie et la relativité du mouvement), pour aboutir finalement à une totale réforme de la science physique elle-même (sa méthode, sa nature). C’est, toutefois, Newton qui sera le véritable "point d’aboutissement " de cette révolution (cf. gravitation universelle ; mécanique céleste ; monde infini).

1) L’abolition de la distinction Terre/ Ciel (Le messager des étoiles) : la lunette de Galilée

Tout commence quand Galilée, en 1609, construit une longue vue avec des lentilles de très grande qualité. Il s’en sert alors pour regarder le ciel. En 1610, il publie ses résultats, ainsi que leurs conséquences, dans Le messager des étoiles. Voici quelles sont ses découvertes :

il y a beaucoup plus d’étoiles que ce qu’on peut voir à l’œil nu (conséquence : on commence à dire que l’univers est, sinon infini, du moins immense ; que peut-être il y a d’autres mondes que les nôtres, etc.)
découverte des satellites de Jupiter (conséquence : d’autres corps que la Terre peuvent être le centre des mouvements célestes –confirmation de l’hypothèse copernicienne)
découverte des phases de Vénus : elle a une face éclairée et une face noire ; interprétation : elle est tantôt devant, tantôt derrière le Soleil (conséquence : rôle unique du Soleil)
il y a sur le Soleil des tâches plus ou moins étendues qui se dissolvent en l’espace de quelques semaines et qui participent à une lente rotation du Soleil (conséquence : mouvement du Soleil autour de lui-même)
de même, la Lune comporte des montagnes, des cratères, des océans (conséquence : imperfection et corruptibilité des cieux, comme la Terre)

Croquis de Galilée (les cratères de la lune) :

La lune jusqu'alors était imaginée comme une grande sphère parfaite, rigide et polie, sans imperfection ni rugosité à sa surface. Galilée, après l'avoir observée pendant l'hiver 1609, détruisit complètement cette vision en dessinant les cratères multiples, sa surface complètement irrégulière, semblable à ce que l'on voit ... sur Terre.

Toutes ces découvertes portent les germes d’une véritable révolution, puisqu’elles aboutissent, non seulement à la confirmation de l’hypothèse copernicienne, mais surtout, à l’abandon de la distinction entre un monde parfait et imparfait. Les deux mondes sont sans doute de même nature et on peut donc tout à fait concevoir que la Terre est un astre. Galilée apportait grâce à sa lunette des preuves de l’héliocentrisme, en en démontrant les implications physiques.

NB : il faut quand même préciser que l’on va critiquer avec virulence les découvertes de Galilée, qui mettent tant à mal l’ancienne représentation du monde, celle qui est encore en vigueur. Ainsi va-t-on dire par exemple que la lentille déforme les objets, et que Galilée est donc victime d’illusions d’optique. Et, quand nombre d’astronomes vont se rallier à Galilée et exhiber de nouvelles "preuves " empiriques de l’héliocentrisme, on va dire que les tâches du Soleil ne sont dues qu’au passage de gerbes de corpuscules opaques et sombres devant lui…

Conséquence : alors que l’œuvre de Copernic était restée, avant Galilée, sans conséquence, car elle n’était et ne se présentait que comme une hypothèse, n’affirmant rien concernant la structure réelle de l’univers, elle est maintenant mise à l’index par les autorités religieuses, car, interprétée de façon réaliste, elle sape les fondements de la religion (surtout, le dogme de la Terre au centre du monde et du monde fait pour l’homme, centre de l’Univers).

2) Galilée, pour démontrer la possibilité du mouvement de la terre, va devoir forger une nouvelle théorie du mouvement

Une fois convaincu de la grande plausibilité de l’héliocentrisme, Galilée va donc, comme nous l’avons dit, chercher à le rendre cohérent. I.e. : il faut bien se rendre à l’évidence, il faut changer de physique, il faut se débarrasser de l’ancienne, qui est sans doute erronée.

Nous en connaissons la raison : la nécessité d’une nouvelle physique, avons-nous dit, s’impose du fait que l’astronomie et la physique terrestre ne sont pas des sciences indépendantes.

Mais une autre raison, d’ordre du " bon sens ", en quelque sorte, nécessite cette nouvelle physique : comment se fait-il qu’on ne sente pas ce prétendu mouvement de la Terre ? On ne va pas arrêter d’objecter à Galilée que si la Terre était en mouvement, nous serions expulsés de la surface de la Terre ; ou encore, si on jetait par exemple une pierre du haut d’une tour, elle ne tomberait pas en bas, mais, comme la Terre se serait pendant ce temps déplacée, elle tomberait en arrière de cette tour. Vraiment, l’hypothèse du mouvement de la Terre est contraire au bon sens et aux lois du mouvement connues depuis longtemps !

Galilée va démontrer et découvrir, suite à ses recherches pour résoudre ce problème, la relativité du mouvement, ainsi que la loi d’inertie.

Puis, il va détruire la conception aristotélicienne de l’espace, ensemble différencié de lieux intramondains. Il va montrer que l’espace est homogène. C’est donc une géométrisation de l’espace : l’espace réel de l’Univers est désormais considéré comme identique, en sa structure, à celui de la géométrie euclidienne (extension homogène et nécessairement infinie)

3) Conséquence ultime : réforme de la science physique

a) La science est un mélange savamment dosé de raison et d’expérience (la science est instrumentale)

C’est l’avènement de la méthode expérimentale, devenue le modèle même de la méthode scientifique : elle consiste à avancer des hypothèses, que l’on prend soin de vérifier en faisant des expériences. Ces expériences ne sont pas, évidemment, des observations, car Galilée sait qu’il faut se méfier de ce que nos sens nous " disent "… C’est l’accompagnement des instruments qui rend l’expérience distincte de l’observation, et plus objective, plus précise.

b) La physique mathématique et l’explication quantitative de la chute des corps

Alors que pour les aristotéliciens, la science est purement descriptive, intuitive, et s’exprime en langage quotidien, avec Galilée, la science devient explicative et s’exprime dans un langage mathématique. Ainsi, alors que chez Aristote, expliquer le mouvement c’était en donner une raison globale (une pierre tombe parce que sa nature l’attire vers le centre de l’univers) et qualitative, chez Galilée (et plus tard Newton) ce sera en donner une explication différentielle et quantitative, qui permet de prédire ce qui va se passer à chaque instant. L’explication aristotélicienne n’est plus considérée comme scientifique mais comme métaphysique et même comme tautologique. I.e. : elle n’explique, finalement, rien du tout. Cf. Molière qui se moque des scolastiques en ridiculisant le médecin qui expliquait l’efficacité de l’opium en lui attribuant une vertu dormitive.

c) Nouveau statut également de l’astronomie, qui découle de ce qu’on peut appeler la " naturalisation du ciel "

L’astronomie a maintenant à charge de décrire la structure réelle de l’univers, non plus de seulement sauver les phénomènes. Elle est une science physique à part entière, instrumentale elle aussi. Cela, parce que le ciel n’est plus un monde différent du nôtre.

4) Newton