Géocentrisme - Définition

Le géocentrisme est une conception du monde et de l'univers, qui place la Terre immobile, en son centre. Cette conception date de l'antiquité et a été notamment défendue par Aristote et Ptolémée. Elle perdurera jusqu'à la fin du XVI^e siècle pour être progressivement remplacée par l'héliocentrisme dans lequel le soleil est placé au centre de l'univers, puis au centre du système solaire. Le modèle de Ptolémée a été abandonné suite à la précision croissante des mesures qui ne permettait plus de tolérer les erreurs qu'il engendrait.

Le géocentrisme est autant une tentative scientifique d'expliquer l'univers qu'une conception philosophique de ce monde. Un principe régit toutes les théories géocentriques, un deuxième la plupart :

1. la Terre est le centre de l'univers, immobile de lieu (par l'an) et de position (par jour): les changements des saisons et de jour et nuit se font donc par mouvements extérieurs à la Terre.
2. les mouvements des planètes doivent être parfaits, donc seul le cercle est autorisé, les mouvements angulaires ou rectilinéaires étant considérés comme brusquement abruptes, forcés.

Cosmologie des premiers Grecs

Dans la cosmologie des premiers Grecs (vers 600 av J-C, Anaximandre, Anaximène, Thalès), la terre est plate, les astres sont des corps fixés sur des sphères en révolution. Les philosophes pythagoriciens (fin du VI^e siècle avant J-C) imaginent une terre sphérique et dix sphères concentriques portant les différents astres. La dixième sphère est celle qui porte les étoiles. L'aspect le plus original du modèle des pythagoriciens est leur tentative de faire coïncider intervalles musicaux et distances entre les sphères. C'est ce qu'on appelle l'harmonie des sphères. Chaque sphère est censée produire un son dans son mouvement, son que l'on ne distingue pas car il fait partie du bruit de fond que l'on entend depuis notre naissance.

Le philosophe Platon place la terre sphérique au centre de l'univers, entouré d'une sphère d'eau (épaisseur 2 rayons terrestres), d'une sphère d'air (épaisseur 5 rayons terrestres), et d'une sphère de feu (épaisseur 10 rayons terrestres). Les étoiles se trouvent dans la partie supérieure de la sphère de feu (soit à 18 rayons terrestres) alors que les 7 planètes évoluent dans une région intermédiaire. Toutes ces sphères tournent de manière uniforme autour d'un même axe.

Eudoxe, lui, imagine 27 sphères concentriques mais ne tournant pas suivant le même axe et permet d'expliquer ainsi les différences de latitude des planètes.

Héraclite du Pont (-380, -310) propose un modèle géocentrique, selon lequel la rotation de la terre autour de son axe explique le mouvement apparent des corps célestes.

Cependant, aucun de ces modèles ne permet d'intégrer le mouvement rétrograde de certaines planètes, ni les variations de vitesse dans les mouvements. Il faut attendre, pour cela, le modèle d'Aristote.

Le géocentrisme d'Aristote

Dans le modèle géocentrique la Terre est ronde. L'Univers, alors fini dans l'espace, se divise en deux parties : le monde infralunaire et supralunaire. Le premier concernant tout ce qui est situé sous l'orbite de la Lune (la Terre et son atmosphère), est symbole de mouvement, d'incertitude, continuellement altéré et instable. Il semble ne répondre à aucune loi et est plutôt hasardeux. Les êtres vivants naissent, changent, et meurent. Le second, quant à lui, est immuable, parfait, stable et éternel. Rien ne peut s'y créer ni disparaître. Les astres étaient portés par 55 sphères concentriques et se déplaçaient à différentes vitesses, suivant une trajectoire circulaire, car le cercle (et par la même occasion, la sphère) était, d'après les pythagoriciens, la figure parfaite. La dernière sphère était celle des astres fixes (les étoiles) ; la première celle de la Lune. Ces sphères sont faites d'un matériau appelé éther. Cette théorie des sphères viendrait du philosophe Eudoxe (408-355 avant J.C) et a été reprise par Aristote pour établir ce modèle.

Cependant un problème se posait quant à la trajectoire des planètes. Celles-ci semblaient, par moments, revenir en arrière quelque temps avant de reprendre leur course dans le sens " normal ", c'est la rétrogradation. Pour y répondre, tout en respectant le caractère parfait du cercle, Aristote imagina tout un système de sphères dont certaines ne sont là que pour faire tourner d'autres sphères qui, elles, porteront peut-être un astre. Voilà pourquoi il faut 55 sphères pour seulement six planètes.

Les planètes tournent donc sur des roues appelées épicycles, ceux-ci tournant eux même sur une autre roue — appelée déférent — dont le centre est la Terre. La rotation simultanée des deux permettait d'obtenir un mouvement rétrograde et d'expliquer celui des planètes, et ce rien qu'avec le cercle (il ne pouvait en être autrement).

Quelles étaient les causes attribuées aux rotations divers observées ou déduits?

Selon la lecture de Gilbert Walusinski ou Jean-René Roy (les sources cités ci-dessous) il semble (mais ce n'est pas certain) qu'Aristote considère le nombre des sphères solides et leur intéraction avec le mouvements du primum mobile comme une explication suffisante. Selon la lecture de Thomas d'Aquin, qui sera cité d'après la Somme Théologique il faut (aussi?) l'action des esprits, pour que la lune poursuive son trajet mensuel et le soleil son trajet annuel au sens inverse du mouvement du ciel. Or, St Thomas a commenté les livres 1 - 8 de la Physique d'Aristote, et il est mort avant d'avoir commenté jusqu'au bout De caelo et mundo, dont il a quand même commenté jusqu'à la fin/jusque dans le 3 livre de cet oeuvre. A la différence de Gilbert et Jean-René, il considérait Aristote comme une autorité non pleinement dépassé dans la physique, et pas comme un prédécesseur de loin d'une science purement matérialiste: donc sa lecture est préférable historiquement à celle des historiens modernes.

L'excentrique de Ptolémée

Dans les 13 volumes que Ptolémée laisse sur l'astronomie, œuvre appelée la grande syntaxe et traduit en arabe sous le nom d’Almageste, il va modifier quelque peu le modèle d'Aristote en introduisant la notion d’équant.

L'équant est un point excentré duquel on voit la planète décrire une trajectoire avec une vitesse angulaire constante. Sous Aristote, ce point était confondu avec la Terre. Il introduit également l'excentrique, un épicycle inversé sur lequel tourne le centre du déférent. La Terre se trouve, elle, au symétrique de l'équant par rapport au centre de l'excentrique. Ce modèle, qui permet de mieux considérer les variations de vitesses des planètes, ne place donc plus la Terre en son centre mais un point " imaginaire " ne correspondant à l'emplacement d'aucun objet céleste. Grâce à cette nouvelle conception, Ptolémée permit d'obtenir des mesures bien plus précises à quelques degrés près.

Ptolémée se borne à donner une exposition et des calculs géométriques des positions et mouvements observés et déduits, sans donner d'explication physique aux mouvements.

Le système de Tycho Brahé

Au XVI^e siècle, l'astronome danois Tycho Brahé repense totalement la conception géocentrique de Ptolémée. Connaissant le modèle héliocentrique de Copernic, il ne pouvait l'accepter, pour des raisons religieuses plus que scientifiques. Ses observations le conduisent cependant à élaborer un modèle personnel hybride mélangeant géocentrisme (quant à l'Univers) et héliocentrisme (quant au Système Solaire, sauf la Terre) : la Lune et le Soleil tournent autour de la Terre — qui reste le centre de l'Univers — tandis que les planètes tournent autour du Soleil. Celui-ci a été créé afin de répondre au problème des phases de Vénus dans le système géocentrique précédent.

D'après Aristote, les comètes faisaient partie du monde sublunaire à cause de leurs trajectoires très excentriques et étaient même associées à des phénomènes météorologiques. Elles ne pouvaient faire partie du monde supralunaire où tout était ordonné car elles risquaient de heurter les sphères cristallines. Cependant, Tycho Brahé démontre que la comète de 1577 est à une distance supérieur à quatre fois la distance Terre-Lune et fait donc partie du monde supralunaire, infirmant la théorie des sphères matérielles. Les sphères n'étaient donc qu'une vue de l'esprit.

Cette immuabilité du monde supralunaire avait été remise en cause par l'observation d'une nova cinq ans auparavant. Celle-ci apparut puis disparut 18 jours plus tard, là où les objets étaient censés ne jamais mourir.

La fin du géocentrisme

Les débats historiques autour du géocentrisme

Dans le courant scholastique, Nicole Oresme spécule sur la possibilité de l'héliocentrisme, de sa compatibilité avec les observations quotidiennes et astronomiques. Il conclût que l'héliocentrisme n'était pas falsifiable par les observations, mais de fait faux. Copernic reprend ses arguments, mais ajoute qu'il peut calculer les mouvements planétaires mieux en avance en partant du modèle héliocentrique. Tycho Brahé, lui géocentrique, identifiant l'excentrique du Ptolémée avec le Soleil, affine encore les calculs, au-delà de Copernic et au delà de Ptolémée. Son assistant Kepler retourne à l'hypothèse héliocentrique, cette fois raffiné avec les ellipses et une théorie (loi de Titius-Bode) sur les distances des orbites. Ce modèle va être accepté par Newton et devenir le modèle héliocentrique classique de celui-ci, justifié par sa nouvelle physique.

Théories de la Scholastique classique

" Secunda ratio ad idem probandum talis est. In moventibus et motis ordinatis, quorum scilicet unum per ordinem ab alio movetur, hoc necesse est inveniri, quod, remoto primo movente vel cessante a motione, nullum aliorum movebit neque movebitur: quia primum est causa movendi omnibus aliis. Sed si sint moventia et mota per ordinem in infinitum, non erit aliquod primum movens, sed omnia erunt quasi media moventia. Ergo nullum aliorum poterit moveri. Et sic nihil movebitur in mundo. "^[1]

"in moventibus et motis ordinatis" - dans les moteurs et mus sériels (plutôt que sérialisés): cela veut dire que par exemple les courrents de l'Océan sont mus par les Vents de Passage, qui sont mus par la sphère de la Lune, et ainsi de suite jusqu'au "primum motum", le ciel, ou la sphère des étoiles fixes qui, lui, est mû par Dieu. Cette épreuve de Dieu est rapportée depuis le VI^e livre des Physiques par Aristote.

"Aristote ... affirmait que les corps célestes sont mus par des substances spirituelles ; et il a tenté de fixer leur nombre selon le nombre des mouvements qui se manifestent dans les astres."

"Il ne pensait pas que des substances spirituelles exercent une influence immédiate sur des corps inférieurs, sauf peut-être les âmes humaines agissant sur leur corps. Et cela parce qu’il n’estimait pas qu’il puisse y avoir dans les corps inférieurs d’autres activités que leurs activités naturelles, pour lesquelles suffisait le mouvement transmis par les corps célestes. Mais nous croyons que beaucoup de choses s’accomplissent dans les corps inférieurs en dehors de leurs activités naturelles, qui ne peuvent s’expliquer suffisamment par l’action des corps célestes ; nous estimons donc nécessaire de tenir que les anges ont une influence immédiate non seulement sur les corps célestes, mais même sur les corps inférieurs."^[2]

Le rôle de Galilée

Une nouvelle conception de la physique

On définit aujourd'hui une expérience physique ainsi:

Une expérience est un protocole matériel permettant de mesurer certains phénomènes dont la théorie donne une représentation conceptuelle. Il est illusoire d'isoler une expérience de la théorie associée. Le physicien ne mesure évidemment pas des choses au hasard ; il faut qu'il ait à l'esprit l'univers conceptuel d'une théorie. Aristote n'a jamais pensé calculer le temps que met une pierre lâchée pour atteindre le sol, simplement parce que sa conception du monde sublunaire n'avait rien à faire avec une telle quantification. Cette expérience a dû attendre Galilée pour être faite.

Ces quantifications ont permi à la nouvelle physique de Galilée et de Newton d'atteindre une exactitude auparavant non conçue: mais elle comporte d'autres éléments que juste la quantification. Pour Aristote, le lourd et le léger étaient deux qualités opposées. Pour Galilée le lourd était une qualité essentielle de la matière et le léger devient par là une simple manque de matière, une négation. Newton accepte cette conception du lourd et du léger, et il y ajoute la théorie de gravitation ou attraction universelle, qui, par là, est une théorie uniquement de l'attraction du lourd par le lourd. Ni l'un ni l'autre exclut l'action des esprits comme irréelle, mais tous les deux la trouvent négligeable quant-à-l'étude de la nature. Ni l'un, ni l'autre l'acceptent donc comme cause strictement contemporaine d'aucun mouvement. Et là ils introduisent aussi le concept d'un mouvement prolongé tant qu'il n'est pas arrété. Désormais, gravitation et l'inertie, comprenant la continuation du mouvement, deviennent les seules causes acceptées pour l'astronomie.

L'emploi de la parallaxe

Dans le procès de Galilée, l'Inquisiteur St Robert Bellarmin fit l'objection que, si la Terre se mouvait, on devrait observer une parallaxe. Mais aucune parallaxe n'ayant été mesurée, ce fait devenait un argument contre l'héliocentrisme. Galilée répondit que les étoiles étaient trop lointaines pour que la parallaxe puisse être vue et mesurée avec les instruments d'alors.

La parallaxe mesurée par Bessel correspond à celle prévisible en admettant la théorie héliocentrique. Bien entendu, la présentation de la parallaxe comme une preuve de l'héliocentrisme signifie qu'on suppose que les mouvements des autres étoiles par rapport au Soleil comme négligeables devant les mouvements des objets du système solaire.

La nouvelle physique s'impose

En 1687, Isaac Newton publie le premier volume de son Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Il inclue les lois connues aujourd'hui comme les trois lois du mouvement de Newton, ainsi que la loi universelle de la gravitation et le principe de relativité.

Ces nouvelles lois prédisent le mouvement de tout corps en fonction des forces qui s'exercent sur lui. Elles sont utilisées dès lors et jusqu'à aujourd'hui pour tous les calculs en mécanique (à l'exception de quelques situations extrèmes réclamant la théorie de la relativité ou la physique quantique). Elles constituent la première mécanique cohérente, pouvant expliquer tous les phénomènes de la vie quotidienne comme le fonctionnement des machines sans intervention divine.

En admettant que le Soleil est largement plus massif que les planètes, la loi de la gravitation et les lois du mouvement permettent de démontrer que les mouvements des planètes sont conformes aux lois de Kepler, que Kepler lui-même avait constaté expérimentalement. L'héliocentrisme est confirmé, ainsi que le caractère élliptique des orbites.

Capables de prévoir les trajectoires des comètes comme les dates des éclipses, les lois de Newton proposent un cadre physique à tous les mouvements cosmiques presque sans intervention d'autres forces. Presque car Newton lui-même affirmait que quand les planètes quittaient leurs orbites, Dieu les y replaçait. Pierre-Simon Laplace démontra plus tard que les lois de Newton permettent au système solaire d'être suffisament stable pour se maintenir sans intervention extérieure. De nos jours, les cosmologues expliquent la mise en place du système solaire depuis le Big Bang sans aucune intervention divine (mais en employant des lois découvertes après l'époque de Laplace).

Différentes expériences confortent l'idée d'un mouvement de la Terre. Tout d'abord, on peut constater la déviation vers l'Est d'un objet lâché du haut d'un puits de mine (2 centimètres pour un puits de 100 mètres de profondeur), due à la force de Coriolis. Les vents se comportent également comme on peut le prédire en tenant compte de cette force, qui est une conséquence des lois de Newton. L'expérience la plus célèbre est celle du pendule de Foucault.

Finalement, l'acceptation de la mécanique newtonnienne implique directement d'admettre que la Terre a bien un mouvement autour du Soleil.

Le géocentrisme aujourd'hui

Qu'est-ce à dire aujourd'hui?

Newton avait calculé que dans un univers limité, quelle que soit la répartition initiale des étoiles, toute la matière finissait par se regrouper sous l'effet de la gravité. Il postula donc que l'univers était infini, rempli d'un nombre infini d'étoiles. Aujourd'hui, les cosmologues ont établi que l'univers est ou bien infini, ou bien refermé sur lui-même (l'équivalent tridimensionnel de la surface d'une sphère). Prétendre que la Terre, ou même le Soleil, serait au centre de l'univers, perd tout son sens dans les deux cas (de même qu'aucun point à la surface de la Terre ne peut en être le centre).

De plus, la relativité galiléenne rend caduque l'idée qu'un référentiel serait le référentiel absolu, par rapport auquel on peut définir les mouvements de tous les objets de l'univers. Newton lui-même supposait l'existence d'un tel référentiel, mais montrait que les lois de la physique s'appliquaient de même dans tout référentiel en translation par rapport à celui-ci, qui devint de fait inutile. (Augustin Fresnel introduisit un milieu inamovible, l'éther, pour la propagation de la lumière, mais la théorie de la relativité supprima cet artefact). Un référentiel ne peut donc pas être absolu.

L'enjeu devient alors de savoir si la Terre ou le Soleil constituent des référentiels inertiels, ou référentiels galiléens, c'est-à-dire si en considèrant l'un des deux comme fixe, on obtient des mouvements pour tous les astres compatibles avec les forces qu'ils subissent. Cette propriété est définie à une translation rectiligne près, ce qui signifie que si on trouve un référentiel vérifiant cette propriété, un autre référentiel dont le centre se déplace à vitesse constante en valeur comme en direction vérifie également cette propriété. En revanche cette propriété ne peut être vérifiée simultanément par des référentiels n'étant pas en translation. Ce qui signifie que les référentiels centrés sur la Terre et le Soleil ne peuvent être tous deux inertiels ou même quasi-inertiels.

La recherche d'un référentiel inertiel a conclu que le référentiel héliocentrique est une très bonne approximation d'un raférentiel galiléen, mais que le référentiel choisissant comme point fixe le centre de masse du système solaire (légèrement différent du centre du soleil) était encore meilleur.

Marginalité du géocentrisme

Les géocentristes contemporains expliquent^{[réf. nécessaire]} la marginalité de leurs idées par des causes sociales ou institutionnelles :

• Absence de géocentristes dans les institutions scientifiques.
• Absence d'enseignement du géocentrisme.
• Stigmatisation du géocentrisme.

Ces raisons expliqueraient la situation actuelle du géocentrisme, qui n'est plus diffusé qu'au travers de revues confidentielles et partisanes (souvent fondamentalistes) ou sur des pages web personnelles.

A ces arguments, les critiques du géocentrisme répondent^{[réf. nécessaire]} que cette situation institutionnelle tient à la fausseté des thèses géocentristes: ce que n'invalide pas l'explication.

Exemples de défenseurs actuels du géocentrisme

Site protestant

Site Catholique

Sources

• Ciel, passé, présent, de Gilbert Walusinski
• L'astronomie et son histoire, de Jean-René Roy

Notes et références