N. Copernic : un exemple de subjectivité critique

Une simple inversion permet de décrire le passage du géocentrisme de Ptolémée à l’ héliocentrisme de N. Copernic. Le géocentrisme, conforme aux apparences s’écrit :

A=Le Soleil tourne autour de la Terre

dont les traces persistent de nos jours dans l’expression : " Le Soleil se lève ". Sans que les moyens d’ observation aient beaucoup évolué depuis l’Antiquité, le mérite de N. Copernic a été de mettre en cause les évidences de l’astronomie de son époque.

Terre et Lune vue par satellite

Que de chemin parcouru depuis que les anciens pensaient la Terre plate !

Sa thèse principale s’écrit par simple inversion :

A=La Terre tourne autour du Soleil

Les explications de Ptolémée

L’ astronomie encore à l’époque de N. Copernic cherchait à expliquer le mouvement des planètes à l’ aide de mouvements circulaires et uniformes ( Principe d’ Uniformité ).

Les planètes autour du Soleil

La place relative des planètes par rapport au Soleil n’ est pas une évidence

Les planètes sont au nombre de 5 : entre la Terre et le Soleil se trouvent les planètes inférieures ou intérieures, Mercure et Venus. Au delà du Soleil. Mars, Jupiter, Saturne sont dites planètes supérieures ou extérieures. La Terre, située sous la lune est d’ autre part dite "sublunaire" est emportée par un système de sphères au delà duquel se trouve le monde supralunaire. La dernière des sphères qui limite l’ Univers est appelée "sphére des fixes" [1]

Ptolémée reprenant les travaux de d’ Apollonius de Perge (v. 262-v. 180 av. J.-C.), observant le ciel à l’ oeil nu, rend compte de la rétrogradation des planètes par 2 concepts, l’épicycle de la planète P de centre C et le cercle déférent de centre T sur lequel C tourne.

Trajectoire des planètes

Pour expliquer la rétrogradation observable des planètes les Anciens inventent les épicycle et cercle déférents

Suivant ce modèle, le mouvement apparent d’une planète par rapport à la Terre est alors le suivant (trait bleu) :

Retrogradation des planètes

Les planètes se meuvent sur des épicycles

Epicycle et Cercle déférent ne rendent cependant pas compte des variations de la distance de la Terre au Soleil. En fait, explique Ptolémée, le centre de rotation du cercle déférent est excentrique par rapport à la Terre T.

Excentrique de Ptolémée

L’ excentrique permet d’ expliquer la variation de la distance Terre Soleil

Pour que le mouvement de la planète autour de la Terre soit circulaire uniforme, Ptolémée ajoute un point équant symétrique du centre du cercle déférent par rapport à la Terre T de telle sorte que la vitesse angulaire de rotation soit constante.

Le point équant de Ptolémée

Le point équant, symétrique du centre du déférent par rapport à la Terre permet de conserver une vitesse angulaire constante

Ces explications de Ptolémée, pourtant, sont une entorse aux principes philosophiques permettant leur énoncé. La Terre n’est plus, dans ce système, au centre de rotation. A proprement parler, il ne s’agit plus de géocentrisme. Si, d’ autre part, le centre C de l’épicycle de la planète P se déplace sur le cercle déférent, la vitesse angulaire uniforme est observée sur un autre cercle excentrique par rapport au cercle déférent. Ces anomalies par rapport aux principes d’ uniformité, non pas par rapport à des observations astronomiques embarrassent l’ astronome polonais. [2]

La mise en cause de l’ espace-temps

Dans l’ air du temps planaient les difficultés de l’ Eglise de calculer précisément les dates des fêtes religieuses. Au début du XVIème siècle, le calendrier julien accusait [3] envrion onze jours de décalage perceptible par l’observation des révolutions lunaires. De ce fait, fixer la date de célébration de Pâques par rapport aux lunaisons était tâche ardue. Pour s’en acquitter, l’Eglise adjoignait au calendrier julien l’ancien calendrier hébreu. Cet aménagement conservait la représentation antique de l’Univers héritée d’Aristote améliorée par les épicycles de Ptolémée. Les calculs astronomiques de F Bacon (1214-1294), l’amènent à découvrir l’erreur du calendrier Julien ; il écrit donc au Pape Clément IV, en 1264, pour lui demander de rectifier le calendrier. C’est en 1345 que le pape Clément VI, élu en Avignon, décide de réformer le calendrier. Mais ce n’est que plus tard, en 1514, que le pape Léon X nomme une commission chargée de son amendement. Il adresse une lettre aux souverains de l’époque pour leur demander leur avis que peu s’ empressent de donner. Une des lettres cependant tombe entre les mains d’ un chanoine savant, N. Copernic (1473 - 1543) qui après son installation à Frauenburg en 1512, fait partie de la commission du V° concile du Latran sur la réforme du calendrier (1515). N. Copernic participe aux travaux de la commission après avoir travaillé de 1507 à 1515 à un court traité d’astronomie, De Hypothesibus Motuum Coelestium a se Constitutis Commentariolus (connu sous le titre de Commentariolus) et " De Revolutionibus Orbium Coelestium [4]"(révolution de sphères célestes) achevé dès 1530 dans lesquels N. Copernic avait développé ses théories héliocentriques. Si la question du calcul du calendrier est, par conséquent, dans l’air du temps, elle n’ est pas facteur déclenchant des travaux de N. Copernic. De ce fait, ils ne répondent pas explicitement à un besoin mais seraient plus "une solution qui cherche son problème ".

Système copernicien héliocentrique

Le chanoine de Frauenburg, membre de la commission de réforme du calendrier a déjà travaillé sur l’héliocentrisme

Ce déplacement de l’" axis mundi" de la Terre au Soleil venait après les Grandes Découvertes où l’ Univers restant fini, le monde s’élargissait considérablement par rapport au monde antique. La découverte du Nouveau Monde allait de paire avec les nouvelles représentations de l’ espace apparues à la Renaissance. L’ espace et les volumes, depuis l’ Antiquité sont représentés sur une surface plane en attribuant souvent aux éléments une place selon leur valeur symbolique. Il faudra attendre des artistes comme Brunelleschi, Alberti, De Vinci... pour mettre au point des méthodes géométriques et sûres pour représenter en volume même les objets les plus compliqués. La naissance de la perspective peut se situer à l’expérience de l’architecte florentin, Filippo Brunelleschi (1377-1446) [5] . A la recherche de principes mathématiques fondant la perspective, il monte le dispositif suivant :

Baptistère San Giovanni

F. Brunelleschi réalise un dispositif permettant de faire coïncider une image et sa représentation

Il peint des bâtiments devant lui ( La place San Giovanni à Florence) sur une petite plaque de bois en conformité avec la perspective et y perce un petit trou qui correspond à son point de vue.

La Tavoletta de F. Brunelleschi

Grâce à un petit miroir l’ observateur fait coïncider le représenté de sa représentation (en perspective )

Puis, il se met au même endroit et au même point de vue auquel il a peint, regarde au travers de ce trou mais de derrière de cette plaque et ensuite hisse un miroir derrière la plaque. Le petit appareil révèle alors l’identité des vues peintes et observées. L’artiste explore l’espace et le rebâtit pour le représenter, le regardeur explore la représentation pour rebâtir le représenté.

L’ Antiquité y avait déjà pensé

Si de nouvelles techniques ( Gouvernail d’Etambot, Astrolabe etc ) ont permis l’ exploration des continents et de nouvelles représentations de l’ espace, le monde restait pour la plupart conforme aux améliorations du géocentrisme d’ Aristote par Ptolémée. La rétrogradation des planètes, en particulier, semblant s’ arrêter puis repartir en sens inverse, recevait une explication satisfaisante comme dans l’ Antiquité.

L’héliocentrisme proposé par N. Copernic, d’ autre part, n’était pas une idée nouvelle. Les Pythagoriciens déjà enseignaient que la Terre et le Soleil étaient sphériques, que le Soleil décrit sur la sphère céleste un grand cercle, l’écliptique, dont le plan est incliné sur celui de l’équateur et il y a tout lieu de penser qu’ils enseignaient également que les planètes et les comètes tournent autour du Soleil.

Cosmologie de Ptolémée

Bien que l’ Antiquié ait entrevue l’ héliocentrisme, c’ est au géocentrisme que la science occidentale s’ est tenue pendant des siècles

La sphéricité de la Terre et du Monde se justifiait non par des données empiriques (comme les contours de l’ombre durant les éclipses) mais pour des raisons théoriques d’ordre harmonique, le plus beau des solides étant la sphère." : Pythagore parlait de la musique des sphères (les astres) que nous n’entendions pas car notre oreille, trop habituée, ne parvenait pas à les discerner... C’est que l’ Antiquité était moins soucieuse (et n’en avait pas les moyens techniques d’observation) que nous le sommes de faire coïncider observation et théories explicatives. Simplifiant grandement le système planétaire d’Eudoxe, Aristarque avançait l’idée d’une Terre sphérique tournant sur elle-même et autour du Soleil. Mais ni Hipparque ni Ptolémée ne le suivirent pas dans cette voie et la théorie héliocentrique sera frappée d’hérésie jusqu’au XVIIe siècle. Le géocentrisme de Ptolémée, cependant, est remise en cause dès les cours que Domenico Maria Novara prodigue à N. Copernic à l’ Université de Bologne. Les observations astronomiques des 2 hommes en même temps que la connaissance du système d’ Aristarque ont-elles alors forgé la conviction de l’ astronome polonais ?

Un pouvoir explicatif

Comme toute théorie, l héliocentrisme réduit les incertitudes des astronomes de la Renaissance : mais il est encore largement établi à partir de croyances et demande confirmation que lui apportera le progrès des moyens d’ observations astronomiques. Le système de Copernic a l’avantage sur celui de Ptolémée d’expliquer le mouvement journalier du Soleil et des étoiles (par la rotation de la Terre sur elle-même) et le mouvement annuel du Soleil (par la rotation de la Terre autour de cet astre). Il rend compte aisément du mouvement rétrograde apparent de Mars, Jupiter et Saturne et du fait que Mercure et Vénus restent à une certaine distance du Soleil. La théorie copernicienne énonce également que la sphère des étoiles fixes est immobile. Sur certains points proche du système de Ptolémée, l’héliocentrisme de Copernic le prend cependant en défaut : les corps célestes n’y parcourent pas à vitesse constante des orbites circulaires comme il était admis à l’époque. De même, la forme du monde sphérique n’ est pas une déduction rationnelle : « Tout d’abord, il nous faut remarquer que le monde est sphérique, soit parce que cette forme est la plus parfaite de toutes, totalité n’ayant besoin d’aucune jointure ; soit parce qu’elle est la forme ayant la capacité la plus grande, qui convient le mieux à tout contenir et tout embrasser ». Quant à la place centrale du Soleil, elle n’est pas déterminée par des impératifs d’ordre mécanique mais par une croyance relevant de la tradition platonicienne : de par sa perfection, parce qu’il donne au monde sa lumière, le Soleil doit être en position centrale ; « le Soleil assis sur le trône royal dirige la ronde de la famille des astres », écrit Copernic dans le De revolutionibus. Sa préface présente d’ ailleurs cet ouvrage comme une construction purement théorique qui ne saurait contredire les théories admises par l’Eglise soutenant le système de Ptolémée. La date tardive de publication juste avant la mort de N. Copernic en 1543 traduit également la prudence avec laquelle l’ astronome présentait ses idées. Pour qu’ elles soient considérées comme plausibles, on le sait, en particulier que l’astronomie renonce à l’immobilité de la Terre autour du Soleil, il faudra les observations - et les controverses - de quelques partisans comme Galilée (1564-1642) près d’un siècle plus tard.