Galilée, le physicien devenu astronome de génie

Découvreur des lunes, contestataire de la physique selon Aristote, et perdant du plus grand procès connu contre l'hérésie, la plus grande invention de Galilée, en vérité, est notre vision du monde moderne.

À l'occasion du 454e anniversaire de sa naissance jeudi 15 février 2018, prenez le temps d'un coup d'œil télescopique sur les avancées permises par ce génie inégalé de la Renaissance. Né en 1564 à Pise, en Italie, Galilée a vécu jusqu'à l'âge de 77 ans, et a initié la révolution scientifique européenne.

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Galilée, son image, son esprit rebelle et novateur, sont toujours d'actualité. L'illusion d'optique qu'il a découverte au 17e siècle faisait apparaître Vénus plus grande et plus floue lorsqu'elle était vue au moyen d'un télescope que lorsqu'elle était vue à l'œil nu.

Il a fallu attendre 2014 pour résoudre cette énigme cosmique. Les neuroscientifiques de l'université d'État de New York ont annoncé en février 2014 que la réponse résidait dans le câblage de nos cellules cérébrales visuelles. Le cerveau réagit différemment aux objets lumineux et sombres, de sorte que la luminosité d'une planète déforme sa taille apparente lorsqu'elle est vue dans l'obscurité de l'espace.

ENFER ET PARADIS

« Je remercie infiniment Dieu, » écrivait Galilée en 1610, « de m'avoir permis d'être le premier à observer les merveilles qu'il gardait cachées. » 

Il célébrait alors la découverte des quatre grandes lunes de Jupiter : Io, Europe,Ganymède et Callisto. Au départ, il voulait nommer ces lunes en hommage à ses mécènes, quatre frères florentins de la famille de Médicis, nommés Cosimo, Francesco, Carl et Lorenzo. D'autres astronomes, heureusement sans doute, leur ont attribué des noms plus inspirants et abstraits, ceux de courtisans de Jupiter dans la mythologie.

L'existence de ces lunes a révélé la présence d'objets cosmiques en orbite autour d'une autre planète que la Terre, ce qui a aidé Galilée à découvrir l'héliocentrisme, le fait que la Terre tourne autour du soleil. C'est cette découverte qui lui a attiré les foudres de l'Inquisition, qui enquêtait sur toutes les formes de rébellion religieuse et d'hérésie dans l'Italie du 17e siècle. Le Vatican a officiellement présenté ses excuses en 2000 pour le procès de Galilée pour hérésie, qui a assigné le scientifique à résidence les huit dernières années de sa vie.

L'EXPÉRIENCE DE LA TOUR DE PISE

L'expérience la plus célèbre de Galilée, qu'il n'a vraisemblablement jamais menée, est sans doute celle dite de la Tour de Pise. Elle consistait à lâcher des boulets de canon du haut de la célèbre tour pour, aux dires de l'un de ses premiers biographes, Vincenzo Viviani, prouver expérimentalement la Loi de la chute des corps, opposée à la conception aristotélicienne des « graves ». Le but de cette expérience était de montrer que les objets tombent à un rythme uniforme, que la gravité ne fait pas tomber les objets les plus lourds plus rapidement.

Cette notion était contraire à la physique grecque classique, qui considérait que les objets les plus lourds tombaient plus vite. En 1971, l'expérience a été répétée sur la Lune (pour éliminer les effets de résistance de l'air) par les astronautes de la mission Apollo 15, qui ont laissé tomber un marteau et une plume pour confirmer l'observation de Galilée.

Ce que cette expérience a de remarquable est précisément qu'il s'agissait d'une expérience. Les modèles antérieurs de la recherche scientifique étaient entièrement motivés par l'esprit ou soutenus par des principes théologiques. Galilée, lui, a avancé l'idée fondamentale que la science s'appuyait sur des expériences pour faire preuve. Cette idée simple - le fait de devoir prouver - était radicale à l'époque.

Galilée est même allé plus loin, avançant l'idée que les mathématiques sont essentielles aux observations scientifiques, et abjurant la littérature des textes anciens. Il était le père de la physique mathématique, rapportait ses observations dans des tableaux qui ont inspiré les cahiers de laboratoire modernes. Les diagrammes qu'il a réalisés pour représenter des objets astronomiques sont eux aussi précurseurs de leur représentation moderne.

Il a utilisé ses connaissances à des fins pratiques, perfectionnant les lentilles optiques pour améliorer les télescopes d'alors, ce qui lui a permis de faire des découvertes astronomiques avant ses confrères, comme l'observation des cratères lunaires.

Comme il l'écrit dans son volume Le messager des étoiles, Galilée a conçu un télescope pour les marins vénitiens, qui grossissait huit fois plus que les lentilles de l'époque, et a aidé les aventuriers des mers à guetter les pirates lors de leurs voyages d'affaires ou de commerce.

UNE VISION OUVERTE DU MONDE SCIENTIFIQUE

Dans ses écrits, dont certains ont été publiés en Hollande pour éviter la censure de l'Inquisition, Galilée a donné forme à un idéal qui est encore chéri dans la communauté scientifique : celui selon lequel les scientifiques sont unis dans leur quête de compréhension de l'inconnu, et leur désir de découverte supérieur aux frontières nationales. Galilée correspondait beaucoup avec d'autres philosophes naturalistes et les grands esprits novateurs de son temps, comme Johannes Kepler, qui a été le premier à théoriser les lois du mouvement orbital.

En couchant leurs découvertes sur papier, Galilée et ses contemporains ont créé les prémices du système de correspondance scientifique que nous connaissons aujourd'hui sous la forme de revues scientifiques, où les découvertes sont décrites, les méthodes d'expérimentation et les résultats explicités et les lacunes éventuelles soulevées.

Au 17e siècle, ces nouvelles pratiques se détachaient en tous points des écrits gnomiques des alchimistes, qui masquaient leurs découvertes sous des allusions mythologiques et des doubles discours. Le discours ouvert de l'expérimentation scientifique est l'un des plus précieux dons de la Renaissance (bien qu'il soit intéressant de noter que Galilée a eu recours à un système de codage pour communiquer ses découvertes à Kepler.)

Comme le note l'historien Doug Linder, Galilée n'a pas seulement écrit à d'autres érudits, il destinait une grande partie de son ouvrage au grand public. « Il se voyait en consultant en philosophie naturaliste qui consacrait son temps et son énergie à tous ceux prêts à l'écouter », écrit Linder. « Il a écrit des tracts, des brochures, des lettres et des ouvrages ; pas dans le style polysyllabique d'un universitaire un peu pédant, mais avec simplicité et une adresse directe. »

Ce talent pour la communication est très probablement ce qui l'a rapidement opposé aux autorités religieuses, qui l'ont accusé d'hérésie. Le procès a hanté le Vatican pendant des siècles ; le traitement de Galilée par l'Église a entre autres nourri la revendication de droit à la liberté intellectuelle prôné par les Lumières.

Toutefois ce talent de simplification de la pensée scientifique avait des accents très autoritaires. « Tout le monde s'accorde à dire que Galilée était un incorrigible égoïste, si sûr de lui qu'il s'est mépris sur sa capacité à persuader les autorités du bien fondé de ses découvertes », note l'historien en astronomie Owen Gingerich au Centre d'astrophysique Harvard-Smithsonian.

Quels qu'aient pu être ses défauts, « Galilée était le porte-parole le plus éloquent de la nouvelle astronomie, le pionnier qui a dessiné les contours modernes de l'astronomie d'observation », estime Owen Gingerich.

Et au-delà de ses réalisations scientifiques, Galilée est resté dans l'imaginaire collectif comme un intrépide chercheur de vérité, une idée reprise dans la chanson Galileo du groupe rock-folk Indigo Girls. Il était, chantent-elles, « le roi de la vision nocturne, roi de la perspicacité. »

On se souvient aussi, plus de 450 ans après sa naissance, de la réponse de Galilée (a priori apocryphe) aux inquisiteurs: « Et pourtant, elle tourne ». Il parlait de la Terre, que le monde connaît désormais comme l'une des nombreuses planètes qui ponctuent l'immensité du cosmos. Une vision largement partagée aujourd'hui, que Galilée a participé à façonner plus qu'aucun de ses persécuteurs.

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