Histoire de l`astronomie

Histoire de l'astronomie
L'histoire de l'astronomie, particulièrement celle de l'astronomie occidentale, et le
développement de la science moderne sont intimement liés. Plusieurs des grands
courants philosophiques qui caractérisent la pensée scientifique trouvent leur origine
dans la résolution d'un problème astronomique. La plupart des grandes cultures (les
Égyptiens, les Mayas, les Indiens ou les Chinois) se sont intéressées à l'astronomie,
mais ce sont les Grecs de l'Antiquité qui, les premiers, ont tenté d'expliquer d'une
manière logique et systématique le fonctionnement de l'Univers en utilisant des
modèles et des observations. L'astronomie moderne (de même que toutes les
sciences) trouve son origine dans la tradition grecque. Au long des prochaines pages
nous verrons comment la science et l'astronomie se sont développées à partir des
idées des premiers philosophes de la Grèce antique jusqu'à une forme plus moderne
avec Isaac Newton. Encore une fois, il n'est pas important de mémoriser toutes les
dates. Le plus important est de bien comprendre le développement des idées et des
méthodes de la science moderne.
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Introduction 2
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Objectifs du chapitre 2
Décrire l'évolution de la pensée scientifique dans son ensemble
Expliquer l'importance de la révolution copernicienne dans l'histoire
Expliquer l'importance des mathématiques dans l'évolution de la démarche scientifique
Dresser la liste des événements qui ont marqués l'histoire de l'astronomie
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Yannick Dupont
V2.0, été 2001
Objectifs du Chapitre 2
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L'astronomie primitive
Dans la plupart des civilisations anciennes, allant de l'aube de l'humanité jusqu'au
7ième siècle av. J.-C. en Grèce, l'astronomie consiste d'abord à observer, à l'oeil nu,
la voûte étoilée. La légende veut que des bergers veillant à leurs troupeaux, la nuit,
soient les premiers astronomes. Il est probable aussi que le sorcier d'une tribu ou le
grand-prêtre d'un village devint le premier astronome-astrologue.
A cette époque les observations se classent en deux grandes catégories. Les
phénomènes irréguliers comme le passage d'une comète et des météores (aussi
appelés "étoiles filantes") ou, l'apparition soudaine et temporaire d'une nouvelle
étoile (que l'on sait être aujourd'hui une nova ou une supernova). Ces
manifestations sont inquiétantes, voire même terrifiantes, pour nos ancêtres. Elles
sont le reflet des sautes d'humeur des dieux et sont souvent le présage de grands
malheurs à venir. D'un autre côté, les cieux sont rassurants puisqu'on y observe
aussi plusieurs phénomènes réguliers tels l'alternance du jour et de la nuit, le cycle
des phases lunaires, le mouvement régulier du Soleil et de la Lune sur la voûte
céleste, et le cycle des saisons. Ces mouvements réguliers servent d'ailleurs à
mesurer l'écoulement du temps et à établir les premiers calendriers.
L'astronomie est donc alors une science pratique. Le mouvement des astres sert à
prédire le changement des saisons, ce qui est important pour l'agriculture,
l'organisation de longs voyages et de campagnes militaires. On retrouve d'ailleurs
de nombreux vestiges de ces études dans la plupart des premières civilisations. En
Egypte ancienne, l'année commence lorsque l'étoile Sirius apparaît à l'aube, ce qui
est le signe que la crue du Nil est proche. Dans le nord de l'Europe, les celtes
alignent d'immenses pierres pour marquer certaines dates importantes de l'année
comme l'équinoxe du printemps (ex. les monuments mégalithiques de Stonehenge).
Les Polynésiens naviguent d'île en île en s'orientant avec les étoiles.
Même aujourd'hui, notre quotidien demeure imprégné des premières observations
de nos ancêtres. Ainsi, les divisions naturelles du calendrier sont le reflet de
l'astronomie primitive: la semaine de sept jours est liée au fait qu'on observait 7
objets brillants et mobiles dans le ciel (le Soleil, la Lune et 5 planètes), la durée du
mois correspond environ à la durée du cycle des phases lunaires, et la durée de
l'année est égale à celle du cycle des saisons.
La plupart des modèles et théories sur la formation et le fonctionnement de
l'Univers sont de nature anthropomorphique, c'est-à-dire des modèles calqués sur le
comportement et les activités humaines. Ainsi, par analogie avec la reproduction
humaine, beaucoup de ces modèles font intervenir l'accouplement entre des
divinités pour donner naissance à l'Univers. D'autres modèles, dans lesquels
l'Univers est construit par des dieux, trouvent leurs origines dans le travail créatif
des artisans. Quant au fonctionnement de l'Univers, il s'apparente à celui de la
société humaine avec son roi et sa hiérarchie militaire et politique.
Avant de parler de modèles scientifiques, il faudra franchir trois étapes importantes.
La première sera de transcender les explications à caractère mythologique; la
deuxième sera de réaliser que les mathématiques constituent un outil important
pouvant aider à la description du monde naturel; finalement, la troisième sera de
développer l'argumentation logique à partir d'axiomes considérés comme évidents.
C'est en Grèce que ces ingrédients essentiels seront combinés pour la première fois.
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Les philosophes grecs
En Grèce, au tournant du 7ième siècle av.J.-C., la plupart des penseurs partagent
l'opinion selon laquelle l'Univers est rationnel et fonctionne suivant des principes
naturels universels qu'il est possible de découvrir. A cette époque, les discussions
critiques de même que la recherche intellectuelle étaient hautement valorisées mais
on mettait davantage l'accent sur la façon d'atteindre la connaissance plutôt que sur
la connaissance elle-même. Le besoin d'obtenir des certitudes absolues permettant
de comprendre l'Univers provoqua donc une remise en question chez certains
penseurs et donna naissance à l'école de pensée des Sophistes.
Pour les Sophistes, les vérités absolues sont des mythes relatifs à l'individu. Cette
école de pensée considère qu'une certitude est une invention culturelle, les
Sophistes affirment donc qu'un individu devrait se conformer au idées dominantes
de son époque plutôt que de s'accrocher à une certitude qu'il considère absolue.
Socrate (470-399 av.J.-C.) était en désaccord avec les Sophistes et enseignait qu'il
était possible d'atteindre la vérité grâce à la collaboration avec les autres tout en
étant critique de ce qu'on appelle le "gros bon sens". Cette idée d'être sceptique afin
de mieux comprendre la nature est une des caractéristiques de la science moderne.
Platon (427-347 av.J.-C.), un disciple de Socrate, a poussé les idées de son maître
un cran plus loin. Pour Platon il existe des vérités absolues et les mathématiques en
sont la clé. Ainsi, malgré le fait qu'une affirmation à propos du monde qui nous
entoure puisse être imparfaite, relative à un individu et à son milieu, les
mathématiques sont affranchies de ce genre d'influences et donnent accès à des
certitudes absolues. Par exemple, 2+2 = 4 est toujours vrai ici ou ailleurs. La
philosophie de Platon s'articulait autour de quatre points principaux:
1) Il existe des certitudes.
2) Les mathématiques ouvrent les portes de la perception.
3) Malgré le fait que les applications physiques des mathématiques puissent
changer, les pensées demeurent éternelles puisqu'elles existent dans un autre
domaine de la conscience.
4) Les mathématiques sont des pensées pures. Elles sont donc éternelles et
accessibles à tous.
L'enseignement de Platon a forgé la croyance selon laquelle l'étude des
mathématiques est une façon de comprendre le mode de pensée du Créateur. Selon
cette croyance, la symétrie des mathématiques correspond au langage universel de
la conception et de l'harmonie dans l'Univers. Pour les disciples de Platon, cette foi
en un Univers ordonné ainsi que la puissance du raisonnement les a poussés à faire
des observations des phénomènes célestes et à leur trouver des explications. De
façon similaire, les scientifiques modernes considèrent que l'Univers possède une
structure ordonnée et qu'il est possible de la comprendre par le biais du
raisonnement.
Un des problèmes sur lesquels Platon et ses disciples se sont penchés était de
trouver une explication géométrique du mouvement apparemment désordonné des
planètes, plus particulièrement leur "étrange" mouvement rétrograde. Pour
résoudre ce problème, ils s'appuyaient, comme la plupart des penseurs grecs de
l'époque, sur un paradigme énoncé par Pythagore (~569 - 457 av.J.-C.), un
philosophe qui vécut peu avant Socrate. Un paradigme résulte d'un consensus
général sur le fonctionnement du monde qui nous entoure. Il s'agit d'une
construction mentale qui en facilite l'interprétation. Le Paradigme de Pythagore
comportait les trois éléments suivants à propos du mouvement des corps célestes:
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1) Les planètes, le Soleil, la Lune et les étoiles se déplacent sur des orbites
parfaitement circulaires.
2) La vitesse des planètes, du Soleil, de la Lune et des étoiles est parfaitement
uniforme sur leur orbite respective.
3) La Terre est située exactement au centre du mouvement des corps célestes.
Donc pour Platon et ses élèves, quelque soit le scénario qu'ils concoctaient, la Terre
devait toujours être immobile au centre des orbites planétaires. Seul un élève,
Aristarque (310-230 av J.-C.), conçut un modèle où le Soleil était situé au centre.
Son modèle fut rejeté car il allait à l'encontre des observations "évidentes" qui
montraient que la Terre est immobile. Parmi ces observations on retrouve:
1) La Terre ne fait pas partie du monde des corps célestes. Nous savons aujourd'hui
que la Terre n'est qu'une des planètes du système solaire en orbite autour d'une
étoile ordinaire, elle-même située en périphérie d'une grande galaxie. Cette
conception moderne nous semble banale, mais elle n'a été acceptée qu'à partir du
moment où les télescopes ont élargi notre vision du ciel.
2) Les corps célestes sont des points lumineux brillants tandis que la Terre n'est
qu'une immense boule de roche et d'eau non-lumineuse. L'astronomie moderne
nous révèle que les étoiles sont des objets semblables à notre Soleil et situées à de
grandes distances de nous. Les planètes sont des objets comme la Terre qui
réfléchissent la lumière du Soleil.
3) La voûte céleste montre peu de changements tandis que la Terre est un endroit
de changements continuels, de corruption et de destruction. Nous savons
maintenant que les étoiles naissent et meurent (parfois de façon spectaculaire) mais
sur des échelles de temps beaucoup plus longues que la durée moyenne d'une vie
humaine. De plus, les étoiles se déplacent les unes par rapport aux autres, mais les
distances sont si grandes qu'il faut des centaines d'années pour que les
changements soient apparents à l'oeil nu.
4) Finalement, nos sens nous indiquent que la Terre semble stationnaire. L'air, les
nuages, les oiseaux et toutes choses qui ne sont pas en contact avec le sol ne sont
pas projetés dans l'espace comme ils le devraient si la Terre était en mouvement.
Les concepts de force et d'inertie n'existaient pas pour les Grecs de l'Antiquité. Il
faudra attendre près de 2000 ans après Platon pour que Galilée et Newton jettent
les bases de la physique moderne.
Pour Platon et plusieurs de ses disciples, puisqu'on peut concevoir un nombre infini
de modèles et de théories à partir des observations (qui demeurent imprécises), il
devient impossible de connaître empiriquement la nature réelle de l'Univers. Ils
adoptent donc un point de vue instrumental, c'est à dire que les diverses théories
sont des outils commodes mais ne correspondent pas à la réalité observée. Leurs
modèles sont plutôt basés sur des principes d'esthétique que sur des observations
précises. Ils utilisent le cercle et la sphère considérés comme les formes les plus
pures.
Aristote (384-322 av.J.-C.), un des disciples de Platon, est probablement celui qui
influença le plus la majorité des domaines de la connaissance dans l'histoire de
l'humanité. Pour celui-ci, les mathématiques ne sont pas qu'un outil qui permette
une description du monde qui nous entoure, au contraire, elles caractérisent
l'Univers tel qu'il est. Donc, plutôt qu'une infinité de modèles, Aristote adopte un
point de vue réaliste et considère qu'un seul modèle doit être correct. Le modèle
qu'il choisi est celui développé par Eudoxe (405-355 av.J.-C.) un autre disciple de
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