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Géocentrisme
Héliocentrisme

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Suite : Gravitation & Dynamique

 

Du géocentrisme à l'héliocentrisme

L'humanité s'est laborieusement, tardivement et dramatiquement débarassée de l'idée selon laquelle
les astres et le Soleil tourneraient autour de la Terre, longtemps considérée comme le Centre de l'Univers.

Cette conjecture, nommée "Géocentrisme" ( Du grec Géo : la Terre),
a été longtemps soutenue par de grands savants comme : Claude Ptolémée (de 90 à 168)
un grec d'Alexandrie (province alors romaine) qui exposa sa théorie dans son ouvrage "L ' Almageste".
Cette hypothèse resta longtemps soutenue par l'autorité éclésiastique ainsi que par d'illustres savants

Ptolémée et ses "followers" étaient-ils des idiots ?

Mais non, bien sûr !
Car... si on on est tant soit peu observateur... il apparaît à première vue évident
que c'est le Soleil qui tourne autour de nous !

D'ailleurs, ne dit-on pas que midi est, en chaque point de la Terre,
l'instant où le Soleil "passe" au point le plus haut de sa course ?

Je vais donc perfidement donner quelques arguments en faveur de l'ancienne théorie géocentrique !.
Et vous constaterez que, contrairement à ce qu'on pourrait penser, ils sont assez difficiles à refuter
sans faire appel à des connaissances fondamentales de physique
que les anciens n'avaient pas.

Ceci pour montrer finalement à quel point le géocentrisme a pu sembler irréfutable si longtemps,
même pour des esprits doctes et cultivés.

Et aussi pour mettre en lumière les formidables qualités d'analyse
de ceux qui, comme Nicolas Copernic (1473 à 1563) l'ont refutée, arguments à l'appui.
Galilée (1544 à 1642) qui a tenté d'appuyer ce nouveau point de vue au risque de sa vie contre les autorités d'alors.
Newton (1643 à 1727) qui a réalisé la synthèse des connaissances des ses prédécesseurs
afin de livrer une théorie fiable à la fois de la gravitation et du mouvement des corps en général
confirmant ainsi de manière cohérente la thèse héliocentrique.


Replaçons-nous au début du XV° siècle

Et voyons pourquoi l'hypothèse de la Terre fixe au centre du monde était si convaincante.
. . . . .
Donc, le Soleil tourne autour de la Terre !

Arguments !

  1. Chacun voit bien que la Terre est fixe et que c'est le soleil qui tourne autour de ma planète !

  2. Je connais beaucoup de gens comme moi qui prennent vite la nausée dès qu'ils se trouvent sur un manège qui tourne. Si notre Terre tournait : qu'est-ce que nous serions malades !


  3. La preuve par le caillou tombé de la tour
    Je lâche un caillou du sommet d'une tour.
    Je constate que ce caillou tombe toujours au pied de celle-ci.


    Si la Terre bougeait, la tour bougerait avec elle !
    Et le caillou lâché n'aurait plus de raison d'accompagner le mouvement de la tour.
    Il tomberait verticalement.
    Par exemple, si on lâche le caillou du côté de la tour opposé au sens de son supposé mouvement,
    le point de chûte se trouverait loin du pied. Comme ceci :

    Or, ceci n'est pas du tout ce qu'on observe !


Donc la tour est immobile...et donc la Terre aussi !

Ah ! ah ! ha ! ha !
Dans ces conditions, avouez que ceux qui jadis prétendaient le contraire passaient pour des provocateurs,
prêchant contre toute évidence et surtout contre les doctes Autorités de l'époque !
On comprend, sans pour autant l'excuser, qu'on s'en soit pris violemment à eux.
Il est dangereux d'être en avance sur son temps...
Vaut-il mieux avoir raison tout seul ou se tromper avec la majorité ?
"E pur si muove"...
"Et pourtant...elle tourne", s'écria discrètement Galilée après son procès en 1633 devant la Sainte Inquisition
qui le condamna à renier l'héliocentrisme de Copernic.

Un petit test personnel...

Vous êtes certainement convaincu(e) que la Terre tourne autour du Soleil et pas le contraire !

Pourriez-vous exposer un seul argument pour étayer cette thèse ?

Je n'entends pas par "argument" la réponse :
"La Terre tourne autour du Soleil parce que tous les spécialistes actuels le disent !"
Au Moyen-Age aussi tous les savants disaient le contraire.
Et tout le monde avait tout intérêt à le répéter...

En conférence, je pose souvent cette question à des auditoires...
et personne n'a d'autre réponse que celle que j'ai proscrite plus haut...
Inquiétant, non ?

Serions-nous, à notre époque, des "Libres Répéteurs" ?

C'est pourquoi, si cela vous intéresse, j'en viens à faire l'histoire de l'apparition de la théorie Héliocentrique.
Qu'est-ce qui a mis les penseurs sur la voie ?
Comment l'a-t-on trouvée ?
Quels arguments ont-ils été avancés?
Que nous dit cette démarche historique sur la valeur de l'argumentation scientifique ?


Pourquoi et quand a-t-on opté pour l'héliocentrisme ?
1° - L'intérêt pour le ciel

Mais...en quoi astres et planètes intéressent-ils autant les humains,
au point que tant de grands esprits aient été amenés à se pencher sur les mécanismes célestes,
et que tant de controverses à leur sujet aient entraîné, au cours des temps, de si cruels déchirements ?

Le spectacle de la voûte céleste, nous confrontant à l'immensité, pose des questionne existencielles.

Chaque étoile y revient chaque année occuper exactement la même place
le même jour, la même heure, minute et seconde !

Cette régularité astronomique implique l'idée de prévisibilité.

Dès mlors, pourquoi pas la prévisibilité des cataclysmes naturels ?
Et pourquoi pas des événements, heureux ou malheureux ?
Pourquoi n'existerait-il pas le ciel des signes prémoniteurs des succès ou échecs des entreprises humaines ?

La prévisibilité rassure autant que l'imprévisible menace.

Ainsi, dans l'Antiquité, Monarques, Césars et Tyrans... entretinrent des Astrologues à leurs Cours
avec la mission de tenter de prédire, d'après des signes perçus dans le ciel, les résultats des actions qu'ils projetaient.
Il existe encore à notre époque des sociétés prestataires de service en astrologie.

L'astrologue interprète les positionnements relatifs des planètes par rapport aux étoiles
en termes d'événements terrestres et/ou humains à venir.
L'astrologue est un devin.
Ses convictions font une large part à l'irrationnel, aux émotions humaines : intuition, craintes, espoirs...

Mais à la base de ses prévisions, l'astrologue a besoin de repérer et prévoir les positions astrales.
Et c'est dans cette pratique que l'asstrologie engendrera l'astronomie, de nature, elle, purement scientifique.

L'astrologue interpréteur implique l'astronome mesureur, calculateur.

Astrologues et Astronomes : deux fonctions longtemps conjointes.
Le grand astronome Tycho Brahé était principalement un astrologue.


2 - Méthodes et Instruments de l'astronomie

L'astronome a donc pour missions de repérer et de prévoir les positions des astres.

La prévision s'est longtemps faite en consignant les position0s astrales périodiques
sur des registres nommés éphémérides (féminin) .

Les repérages précis exigent des instruments appropriés.

Bien avant la lunette astronomique perfectionnée par Galilée et le téléscope de Newton,
les Astronomes disposaient d'instruments rudimentaires mais suffisamment précis
pour relever point par point les trajectoires des planètes dans le ciel nocturne
et en tracer un dessin précis sur papier...
ou établir les éphémérides.


Théodolite
Appareil de mesure des coordonnées des astres.
Plus d'informations ici :

Le goniomètre de Ptomlémée repère les astres Pour ceux que cela intéresse, voici le système de coordonnées équatoriales
retenu pour localiser les objets astronomiques indépendamment de l'heure et lieu d'observation..
Pointez la boule pour plus d'information :

Rappelons que ces instruments et ces repères sont liés à la Terre.
Dès lors, si on croit celle-ci immobile,
on interprète les trajectoires apparentes des planétes
comme étant leurs trajectoires réelles.

Et voilà ce que les astronomes observaient alors ...

3° La course folle des planètes !

Voici l'aspect (un peu exagéré) de la trajectoire (orbite) apparente de l'une de nos planètes : Mars
relevée sur une année..martienne.


On a l'impression que Mars, en un certain point de son orbite.
"recule" , fait une petite boucle puis revient sur sa grande boucle.

Or, on ne s'explique pas qu'une masse pareille faire marche arrière spontanément dans l'espace !

On en est longtemps resté à la constatation plutôt que d'en trouver une explication.

Toutes les planètes observées affichent de telles irrégularités dans le parcours de leurs orbites.
Le babyloniens (-300 à +50) l'avaient déjà constaté pour la planète Jupiter. Voir ici :

Cette irrégularité apparente ( dite "rétrogradation" ),
observée pour de nombreuses planètes de notre système,
fut le principal indice qui amena certains astronomes à douter du géocentrisme.

Pour expliquer ces anomalies, ils firent de nombreuses hypothèses de trajectoires combinant des cercles roulant les uns sur les autres , ce qui permet d'obtenir des trajectoires qu'en mathématiques
on nomme des cycloïdes et qui ressemblent tout-à-fait aux orbites rétrocessionnaires citées.
Un exemple : Tycho Brahé

Mais on comprit progressivement que ce que nous voyons depuis la Terre
du mouvement des planètes n'est pas leur orbite réelle,
mais la trajectoire apparente d'un corps (la planète visée), laquelle tourne autour du Soleil,
et vu de la Terre qui tourne également autour du Soleil, mais à des vitesses de rotation différentes.

Le recul (rétrogradation) n'est qu'apparent !
Ce n'est qu'un effet de perspective en somme.

Nicolas Copernic (1473-1563)
fut le premier à abonder dans le sens de la théorie Héliocentrique.

Sa théorie fut longtemps mise à l'index par les autorités éclésiastiques de l'époque.
Elle contredisait non seulement le dogme religieux de l'époque,
jetant ainsi un doute sur le pouvoir lui-même,
mais s'opposait à des "savoirs" millénaires.
Claude Ptolémée (90 à 168)



Avec l'hypothèse héliocentrique
la mécanique céleste apparut soudainement plus simple !

4° Le rasoir d'Ockham

Guillaume d'Ockham (XIV° siècle), philosophe franciscain.

C'est un précepte selon lequel :

La science donne toujours priorité aux hypothèses les plus simples.

Principe dit du "Rasoir d'Ockham" :
"Les hypothèsesles plus simples sont les plus vraissemblables"

Domenico Novara (1454-1504) Astrologue et Astronome né à Ferrara (Italie)
Eut pour élève et assistant Nicolas Copernic

Il reprochait au système de Ptolémée
d '« être trop complexe pour effectivement expliquer l'ordre limpide de la nature ».

Cet argument convainquit nombre d'astronomes de l'époque de chercher une vision plus simple des mouvements des astres. L'explication héliocentrique s'avérera effectivement
d'une beaucoup plus grande simplicité.

Du point de vue de la philosophie des sciences (épistémologie)

Indubitablement, cette simplicité orbitale des planètes
poussa irrésistiblement à adopter le point de vue héliocentrique.

Mais la simplicité d'interprétation, si elle peut mettre sur la voie de la découverte d'une loi naturelle,
n'est pas du tout le critère permettant d'établir une théorie.

La démarche scientifique consiste à soumettre la loi conjecturée
à toutes les vérifications expérimentales possibles
et d'en constater la conformité.

La moindre défaillance constatée infirme immédiatement et définitivement la théorie
et oblige à la reconsidérer et tenter de la remplacer par une autre.

L'histoire des sciences est aussi celle de la chasse aux certitudes, aux dogmatismes...
qui est toujours ouverte ...


Une loi naturelle est donc toujours prédictive.
Quelle différence avec une croyance ?

Du géocentrisme de Copernic aux Lois de la gravitation
et à la dynamique des corps en mouvement
d'Isaac Newton

De l'observation à la science

Copernic et les adeptes de l'héliocentrisme
ont donc proposé une nouvelle vision descriptive du mouvement des planètes.

Derrière cette constatation, il y existe un mécanisme naturel que Isaac Newton va nous faire découvrir.

Il existe, en arrière-scène,
des "Lois Naturelles" immuables auxquelles semblent "obéir"
les mouvements de tous les corps de l'Univers.

Découvrir ces lois naturelles permet non seulement d'expliquer le mouvement des planètes
mais de les généraliser à tous les mouvements,
de prévoir l'évolution de tout système de corps : trajectoires, vitesses, etc...
d'imaginer des expériences inédites.

  • Généraliser : Reconnaître un phénomène comme au cas particulier d'une loi plus générale.
  • Expliquer :    Identifier les causes.
  • Prévoir :       Expertise technique.
  • Imaginer :     Iventer, innover...

Isaac Newton est le pionnier de la science moderne.
Alors que Nicolas Copernic nous a fait voir la scène telle quelle,
Isaac Newton nous en montre les coulisses.

L' inertie

Parmi les lois naturelles répertoriées par Newton celle dite de l' « inertie »
va nous permettre d'expliquer le paradoxe de la pierre qui tombe du haut d'un tour
méntionné au début de cette page.

Ce que l'on observe :

Ce qu'on s'attendrait à observer si la Terre se déplaçait (ici de gche à dte)


Or, ce n'est pas du tout ce qu'on observe.

Alors... maintenant, nous sommes convaincus que la Terre se déplace réllement.
(Rotation autour d'elle-même. Rotation autour du Soleil)
nous avons là une contradiction !

Elle sera résolue par le "Principe d'Inertie"

 

Principe d'Inertie.
Première des lois de la dynamique de Isaac Newton.
publiées dans son ouvrage de 1687 "Philosophiae naturalis principia mathematica"
Tout corps ne subissant aucune force
(ou si toutes les forces agissant sur lui s'annullent globalement les unes les autres)
  • soit reste immobile s'il l'était au départ,
  • soit poursuit une trajectoire en ligne droite à vitesse constante égale à sa vitesse initiale

Ce principe est étonnant car une bille lancée, finit par s'arrèter après roulage sur un sol horizontal.
La physique explique cela par le frottement de la boule sur le sol
qui équivaut à une force en sens opposé à son mouvement et qui la freine.
Si vous rendez le sol très lisse, la course de la boule est plus longue...
Un dérapage sur verglas ne finit pas ... de finir...

Dans l'espace, loin de tout astre, un corps tel que la sonde Voyager lancée en 1977
poursuit toujours , sans proprulseurs,
une trajectoire rectiligne qui l'amènera on ne sait où dans l'espace lointain...
Elle est actuellement (2017) à plus de 20 milliards de km de la Terre !

Cette trajectoire ne s'infléchira et/ou sa vitesse ne changera
qu'à l'approche possible d'un objet intersidéral lointain...

Application à a trajectoire de la pierre lancée du haut d'une tour.

Avant d'être lâchée, elle avait la même vitesse horizontale que la tour.
C'est la vitesse due à la rotation de la Terre.
Cette vitesse horizontalle, elle la conserve pendant la chute, d'après le principe d'inertie.
Ce qui fait qu'horizontalement elle accompagne la tour.

Verticalement, avant le lâcher, le poids de la pierre était compensé par la réaction de la tour.
Elle ne descendait donc pas.

Une fois lâchée, la réaction de la Tour disparaît,
la pierre est soumise à la pesanteur
qui le met en mouvement vertical vers le bas.

Ce mouvement de chute se combine au mouvement horisontal.
Pour un observateur immobile qui verrait défiler la Terrre,
la trajectoire est courbe.

Les lois de la dynamique établies par Newton montreront que c'est une parabole.


A la page suivante : l'apport d'Isaac Newton

1° Que nous apprend l'épisode de la "Pomme de Newton" sur la démarche de ce savant ?

2° La gravitation.

3° Les Lois Naturelles du mouvement des corps

     " De motu corporum in gyrum"
(A propos du mouvement des corps en rotation)
     édité par I. Newton en 1685 où il exposa l'ensemble de sa théorie de la gravitation..


Chronologie de l'évolution de l'hypothèse Géocentrique verls l'Héliocentrisme
90 à 168
Claude Ptolémée Astronome & Astrologue grec en Haute Égypte;
Cartographe (carte du monde étonnement proche de la réalité, mathématicien, théoricien de musique, d'optique (la lumière est émise par les yeux !)
Dans son ouvrage "L'Almageste" il décrit un univers où la Terre, immobile, occupe le centre.
...
...
...
1454 à1504
Domenico Novara Astrologue & Astronome Maître de Copernic
1473 à 1563
Nicolas Copernic Conjecture l'Héliocentricité.
1546 à 1601
Tycho Brahe Hypothèse Géo-Héliocentriste
1564 à 1642
Galileo Galilei Lois de la chute des corps (entre bien d'autres choses)
1571 à 1630
Johannes Kepler Premières lois (éponymes) sur le mouvement des planètes.
Orbites elliptiques. Loi des aires (vitesse) . Périodes orbitales.
1643 à 1727
Isaac Newton

Conjecture de l'Attraction Universelle
Lois de la dynamique :
inertie & lois fondamentales liant force-masse-accélération


 

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