Copernic, Galilée, Kepler, Newton

Quand on enseigne la physique, il est frappant de voir combien se mélangent dans l’esprit des étudiants les noms de Copernic, Kepler, Galilée et Newton. Beaucoup connaissent ces noms, sans forcément pouvoir les placer chronologiquement, ni comprendre réellement les apports de chacun…

Petit rappel :

- Copernic (1473 ; 1543)
- Galilée (1564 ; 1642)
- Kepler (1571 ; 1630)
- Newton (1643 ; 1727)

Pour l’astuce, ils se suivent par ordre alphabétique. Près de trois siècles séparent la naissance de Copernic de la mort de Newton. Pourquoi tout ce temps pour admettre que la Terre tourne autour du Soleil ? J’avancerai trois hypothèses : une idée d’absolu, un problème instrumental, et un outil mathématique. Le premier sera vaincu par Kepler, le second par Galilée, et le troisième par Newton. Mais revenons aux origines, sur les bords de la Vistule au nord de la Pologne, à Frombork plus précisément, où s’éteint ce chanoine qui sera sans nul doute le Polonais le plus célèbre de l’histoire, Nicolas Copernic.

1543. Copernic vient de recevoir le premier exemplaire imprimé de son De revolutionibus Orbitum Coelestium. Dans cet ouvrage révolutionnaire par essence, il y propose un système où le Soleil trône au milieu de planètes qui orbitent de façon circulaire. Il ne le sait pas encore, mais une préface y sera ajoutée par l’éditeur pour se couvrir face aux velléités ecclésiastiques, signalant que cette « hypothèse ne doit être vue que comme un exercice mathématique et non une description de la Nature ». Ces idées actualisées des savants grecs comme Héraclide ou Aristarque, ont été muries au cours de ses années d’études à Cracovie, Bologne, Padoue et Ferrare où il obtient le titre de docteur, avant de rejoindre la Pologne. Il retravaille son modèle durant 36 ans avant de l’envoyer à un éditeur, sans le divulguer, et sans même imaginer le séisme qu’il venait d’engendrer.

1609. Il faudra attendre Kepler pour en saisir toute la portée. Ce dernier, bien que contemporain de Galilée, a connu une vie bien moins mondaine. Elevé dans une famille Luthérienne par un père hyperviolent, une mère qui sera condamnée pour sorcellerie, chétif, avec des défauts de visions, troubles digestifs récurrents, pauvreté environnante, il faillit mourir de la variole dans sa première jeunesse. Le décor est planté. Kepler découvre les idées de Copernic à Tübingen grâce à son professeur de mathématique. C’est une révélation. Cependant, toutes les études de l’époque s’accordent à dire qu’un mouvement circulaire de Mars autour du Soleil ne correspond pas du tout aux observations. Kepler reste cependant obsédé par l’idée que la Nature doit s’exprimer sous des formes géométriques absolues et simple, et le model copernicien en est la quintessence. À cours d’argent, il est alors invité à Prague par l’astronome Tycho Brahe pour calculer la trajectoire exacte de Mars. Il affirme qu’il lui faudra 2 mois… 5 ans plus tard il a enfin la réponse. Elle ne lui convient pas, mais elle s’impose à lui : Mars ne suit pas un cercle, mais une trajectoire elliptique autour du Soleil, dont il est un des foyers. Remplacer les cercles qui sont des formes absolues (un cercle peut être vu comme le polyèdre avec un nombre de côtés infini, divin) par des objets elliptiques est pour Kepler une véritable torture. Il publie ses résultats en 1609 sous forme de lois qui portent son nom.

1610. Il revient alors à Galilée, en pointant une lunette astronomique de son invention sur Vénus, d’observer des phases similaires à celles que nous offrent la Lune, des « croissants de Vénus », phénomène uniquement possible si Vénus tourne elle-même autour du Soleil. Ces observations confirment outrageusement le modèle Copernico-Keplerien. Alors que Galilée rédige sa conclusion dans son Dialogue sur les Deux Grands Systèmes du Monde, Kepler meurt du typhus le 15 novembre 1630, dans un dénuement presque absolu, après avoir vu sa femme également emportée par le typhus, et son fils par la variole. Destin, quand tu nous tiens… Mais une autre maladie encore plus dévastatrice va, quant elle, avoir des conséquences surprenantes.

1666. La peste sévit à Londres, Newton s’est isolé dans son manoir de Woolsthorpe (toute ressemblance avec des événements de 2020 est fortuite). Suivant le récit populaire, observant la chute d’une pomme il comprend que la Lune et la pomme obéissent à une loi universelle, celle de la gravitation. Il la met en équation, inspiré par la citation de Galilée, « la nature est un livre écrit en langage mathématique ». Lorsque 20 ans plus tard, Sir Halley lui demande quelle serait la trajectoire d’une planète qui suivrait sa loi de la gravitation, Newton répond du tac au tac : « une ellipse, je l’ai calculée ». La boucle est bouclée. Copernic change de paradigme, Kepler l’adapte aux ellipses, Galilée observe Vénus, Newton le traduit en langage mathématique et universel. Quatre mousquetaires qui ont su décrire le monde céleste de la plus belle des manières.