Galileo Galilei

Galileo Galilei dit Galilée est né à Pise en Italie, le 15 février 1564. A la fin de sa vie, il sera emprisonné pendant un an puis assigné à résidence dans un isolement totale. Il écrira alors un livre qui est tout bonnement son chef d’œuvre qui explique les fondements de la physique moderne. « Discours sur deux sciences nouvelles » est un livre qui rassemble toutes ses expériences et observations scientifiques. Il meurt en 1642, près de Florence, en Italie. Après sa mort, les autorités ecclésiastiques ont refusé pendant 95 ans à Galilée une sépulture dans un cimetière parce que ses travaux étaient jugés contraires aux enseignements de l'Église catholique. Son tombeau se trouve aujourd'hui à Florence, à l'église de Santa Croce. Un an après sa mort naissait Isaac Newton qui dans son livre résumera de manière mathématique tout ce siècle d'incertitude : Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. (latin pour Principes mathématiques de philosophie naturelle), souvent abrégé en Principia ou Principia Mathematica, est l'œuvre maîtresse de Isaac Newton, un livre en trois parties (ou livres, du latin liber), publié à Londres en 1687. La page de titre porte l'imprimatur du 5 juillet 1686.

Galilée était un novateur, malheureusement il avait besoin de reconnaissance et fit des choix qui ont failli lui coûter la vie. Galilée vivait à une période où les religions étaient aux pouvoirs. Pour asseoir justement ce pouvoir de lutte contre le protestantisme, l’église en 1545 travaille sur contre-réforme: le concile de trente voit le jour et instaure que le savoir est complémentaire de la foi et donne Aristote en référence scientifique universelle et rajoute que l’église est dépositaire de la vérité : le pape remet en place l’index (confisquer des écrits) et l’inquisition (brûler les hérétiques via le bucher purificateur). Ce qui arriva malheureusement en 1600 à Bruno Giordano, considéré comme déviant par ses pensées théologiques et ses raisonnements qui parlent de l’existence d’atome, de la possibilité d’un univers infini peuplé de mondes … à son procès, il refusa de renié ses idées et fut brûler vif à Rome en place publique. Il fit de l’investigateur un homme célèbre et réputé dangereux : le cardinal Bellarmin, jésuite théologien, décédé en 1621.

Quelques années auparavant, en 1543 Nicolas Copernic mourrait en laissant un livre « des révolutions et des orbes » : la terre n’est pas au centre de l’univers : elle tourne avec d’autres planètes et objets errants autour du soleil… Son livre fut une sorte de best seller et des savants par le monde commencèrent à voir le monde à sa manière. Mais pas le concile de trente qui se base énergiquement sur les écrits d’Aristote. Cependant le livre ne fut pas de suite mis à l’index car l’astronome du Pape, le père Clavius avait lu le livre (ce qui est rare car beaucoup de gens ont jugé Galilée sans même lire son livre ou regarder dans sa lunette !!) et n’interdit pas le livre car cela n’était qu’hypothèses de calcul. Il devient un ami de Galilée pas par ses convictions puisqu’il était tout de même contre le modèle Copernic mais de savant à savant. Il rédigea en latin une base ds travaux d’Euclide et fut le premier à utiliser le point décimal, l’annotation + et - et réforma le calendrier grégorien.

Ici il faut une petite pause et comprendre rapidement que Aristote et ses compères, ont annoncé des faits sans pour autant en apporter la preuve dans leurs écrits. Galilée lui, fait des expériences qu’il consigne et diffuse qu’une fois la véracité apportée, c’est en soi une révolution. Par exemple prenons la quintessence d’Aristote, qui dit par opposition aux 4 essences soit les 4 éléments : le feu ; l’eau le vent et la terre. Et bien la 5ème essence est celle des corps célestes. C’est à dire que les corps célestes étaient lissent, parfait, sans aucun relief fixe en un point entre le soleil et la terre… cela fut repris idéologiquement par les religions, et aussi par Ptolémée ou encore Platon.

Les écrits de Josué qui est un personnage biblique du livre de l’Exode s’écrie: Alors Josué parla à l'Eternel, le jour où l'Eternel livra les Amoréens aux enfants d'Israël, et il dit en présence d'Israël : Soleil, arrête-toi au-dessus de Gabaon ! Lune, immobilise-toi sur le val d'Ayalon ! Et le soleil s'arrêta, et la lune suspendit sa course, Jusqu'à ce que la nation ait tiré vengeance de ses ennemis. Cela n'est-il pas écrit dans le livre du Juste ? Le soleil s'arrêta au milieu du ciel, Et ne se hâta point de se coucher, presque tout un jour. Il n'y a point eu de jour comme celui-là, ni avant ni après, où l'Eternel ait écouté la voix d'un homme ; car l'Eternel combattait pour Israël ". (Jos 10/12-14)

Galilée à l'aube de ses quarante ans

Galilée reçu une formation multidisciplinaires entre autres des sciences vieilles de 2000 ans, celle de Pythagore, Ptolémée et Aristote, il quitta l’université sans aucun diplôme en poche et pourtant il fut professeur à padoue et enseigna les mathématiques. Métier qu’il devait certainement bien faire puisqu’il donna aussi des cours particulier cependant il avait la connaissance de l’architecture militaire et préférer faire des affaires avec les garnisons : cela payer bien mieux : Il écrivît ainsi un premier livre et brevet sur le compas d’artillerie et plus tard sur la trajectoire paraboliques des boulets à canon…
Cela lui permet de nourrir sa famille (pas marié il avait pour compagne une jeune femme qui lui donna 3 enfants qu’il marrie par la suite à un de ses amis avant de partir à Florence. Il devait aussi payer ses assistants qui l’aident pour ses expériences diverses)

Il commence à mettre en doute certain écrit d’Aristote en ayant pour preuve de simples expériences, et une expérience menant à une autre, il fit de nombreuses et illustres découvertes : il se dit qu’il fallait consigner tout cela ! Comme par exemple que les objets ont une certaine résistance à l’air. Il comprend que la masse de l’objet n’intervient pas dans la chute des corps. Ainsi ils arrivent au sol à la même vitesse mais en est-il pareil dans le vide ?
Il ne peut l’affirmer mais s’octroie de l’écrire que cela devrait être aussi. Il trouve chaque fois des idées qui le font avancer comme par exemple comment mesure le temps quand le chronomètre n’est alors pas inventé ? il se sert de l’eau qui vide dans un récipient, puis l’améliore lors d’une expérience par des clochettes et leur son qui lui montreront sans le vouloir les mouvements uniformément accélère sur plan incliné et la loi des distances en fonction du carré du temps, il décrit ainsi les base de la physique. Il bouge beaucoup sur Pise, Venise où il a un atelier.

Je refais un petit interlude pour juste montré que comme Léonard de Vinci, ils sont empreints de leur soif de comprendre qui les mène à de très belles choses. Merci !

Le pulsomètre une de ses découvertes

Le mouvement du pendule, le balancement au rythme du temps qui s'égrène...
Galilée et la lampe de l'Eglise de Pise. Sabatelli Luigi, début XIXe, Tribune de Galilée, Florence. Une fable dit que très jeune, alors qu'il était dans la cathédrale de Pise, il s'aperçu que les oscillations d'un lustre semblait se produire à intervalles de temps égaux (hors amplitude). Pour s'en assurer il lui fallait mesurer le temps entre chaque balancement : il prit comme référence son poul. Il en résultat une formule et n'en fit part que vers la fin de sa vie. Il venait d'inventer le pulsomètre.

".../...Quant aux temps d'oscillation de mobiles suspendus à des fils de différentes longueurs, ils ont entre eux la même proportion que les racines carrées des temps .../...

.../... J’ai pris deux balles, l’une de plomb, l’autre de liège, celle-là bien plus de cent fois plus lourde que celle-ci, toutes deux attachées à des fils fins et égaux, long de 4 à 5 coudées , fixés par le haut. Puis, les ayant éloignées l’une et l’autre de la verticale, je les ai laissées aller en même temps; et toutes deux descendant le long des circonférences , des cercles décrits par les fils et de rayons égaux, dépassèrent la verticale; puis elles revinrent en arrière par le même chemin et répétant bien cent fois les mêmes allées et venues, elles ont montré d’une manière évidente que la boule lourde marche tellement dans le même temps que la légère, qu’elle ne dépasse pas ce temps ni en cent oscillations, ni en mille , du plus petit intervalle, mais elle marche d’un pas tout à fait égal.../... "

1971 Que dites-vous de ça ? Galilée avait raison !

Galileo mis en évidence et je simplifie : que si 2 objets ont le même dynamisme et qu'on les laisse tomber en même temps, et bien quel que soit leur masse : ils toucheront au même moment le sol. Mais quand est- il dans le vide ?

Cette expérience fut reprise sur la lune, par David R. Scott en 1971, mission Apollo 15.

« Well, in my left hand, I have a feather ; in my right hand, a hammer. And I guess one of the reasons we got here today was because of a gentleman named Galileo, a long time ago, who made a rather significant discovery about falling objects in gravity fields. And we thought where would be a better place to confirm his findings than on the Moon. And so we thought we'd try it here for you. The feather happens to be, appropriately, a falcon feather for our Falcon. And I'll drop the two of them here and, hopefully, they'll hit the ground at the same time. »

Traduction :
« Okay donc, j’ai dans ma main gauche une plume et dans ma main droite un marteau. Une des innombrables raisons de notre venue ici, sur lune, aujourd’hui, est en partie grâce à un homme célèbre nommé Galilée, qui, il y a fort longtemps, a fait une découverte significative à propos de la chute des corps et de leur gravité. Et donc, nous avons pensé qu’il ne serait meilleur endroit que maintenant pour le confirmer. En plus, la plume est à juste titre celle d’un faucon on ne pouvait trouver plus représentatif de notre « Falcon ». Je vais donc lâcher les 2 objets, espérons qu’ils touchent le sol en même temps. »

Le thermoscope une autre de ses découvertes

A gauche : modèle "design" qui fit fureur dans les années 2000.
A droite : Le thermoscope de Galilée datant de 1592, réplique vers 1960 (Inv. 21998 coll. CNAM)

Les boules de couleur sont remplies d'alcool. L'idée était simple : en fonction de la température, l'alcool se dilatait et donc la température augmentait ou se contractait et alors la température descendait.

A cette époque Celsius ou encore Kelvin, Fahrenheit n'existaient pas encore.
Degrés Celsius en kelvin : K = °C + 273,15
kelvins en degrés Celsius : °C = K - 273,15
degrés Fahrenheit en kelvin : K = (°F + 459,67) / 1,8
kelvins en degrés Fahrenheit : °F = K × 1,8 − 459,67.


En 1609, il stoppe ses recherches. Il avait certainement dû prendre connaissance depuis peu de temps de la théorie de Copernic et surtout il se retrouve à avoir en main la lunette d’un hollandais. C’est le jackpot ! Il y voit alors une merveilleuse façon de gagner des sous en perfectionnant l’appareil pour les militaires. Il pourra alors faire de son rêve une réalité : passer le reste de sa vie à ses écrits ! Et il va le faire.

=> Illustrations de Sidereus nuncius / Non identifié ; Galilei Galileo, aut. de texte Source: BnF.


NOTA : A son époque, on utilisait le système de coordonnées horizontales : la direction d'un objet céleste était donnée par son azimut( angle horizontal mesuré depuis le nord géographique dans le sens des aiguilles d'une montre, et sa hauteur : en astronomie on compte l'azimut à partir du sud: l'avantage est qu'au moment de son passage au méridien l'azimut et l'angle horaire d'un astre sont tous deux nuls). Le tout sur un modèle géocentrique (d'où est issu le terme géométrique : mesure de la terre).

Galilée et le ciel

La lunette qui l’avait donc entre les mains était grossière : les objets lointains paraissaient plus près mais déformés par la qualité médiocre des verres. Il comprit rapidement qu’en utilisant ses compétences optique et des verres provenant de Venise, capitale alors de la verrerie… cela serait un jeu d’enfant et il s’y consacra totalement : il arrive à faire une jumelle d’un grossissement de 6 fois et sans déformation sur les bords, puis 9 fois. Le voici près à faire de la promotion et de la diffusion de sa lunette.

Il commence par le sénat, en leur offrant une lunette et en faisant la démonstration en haut du campanile où l’on pouvait voir « au loin » mais du coup « si près » l’île de Murano d’où venaient probablement les verres. C’est un succès sur toute la ligne. Quel malin ! Il assure ainsi son avenir mais pas sa gloire d’être reconnu de tous. De plus il avait entrepris de regarder le soir dans sa lunette et de s’intéresser à un sujet brulant : le ciel et il commença par la lune.

Il s’aperçoit qu’il y a des taches claires dans l’ombre et noires dans la lumière, et au fur et à mesure les taches lumineuses augmentent comme sur la terre quand le soleil monte dans le ciel… Il écrira aussi un sujet là-dessus. Il s’interroge alors et le mettra par écrit avec des croquis : il y a des montagnes sur la lune ! à partir des ombres il peut calculer la hauteur des montagnes, car on connaît depuis l’antiquité le diamètre de la lune. Des montagnes bien plus grandes que la terre. Il en déduit que la terre et la lune sont de même nature et que Aristote a tort avec ses sphères céleste lisse et parfaite. Il propose également une explication de la lumière cendrée : le clair de terre reflété par la Lune.



7 janvier 1610il perçoit les satellites de Jupiter. Le lendemain l’alignement est diffèrent, il continuera ainsi plusieurs jours et le note. Il comprend que les 4 objets qui perçoivent tournent autour de Jupiter. Mais alors cela veut dire qu’il existe un autre sens de rotation autre que la terre ? Ptolémée aurait donc tort aussi.



Il écrit dans la foulée son livre le Messager des étoiles « siderus» , c’est un succès en Europe. Enfin la reconnaissance tant attendue ! Il profita de cette euphorie pour faire un geste commerciale extraordinaire : dédicacer ses découvertes à la famille des Médicis afin d’y être reconnu, cela marche et il accepte la proposition de professeur à la cour de Florence. Il quitte padoue et pars seul à Florence.

cliquer sur l'image pour voir son livre.

Malheureusement pour lui, c’est une ville où les religieux sont les maîtres, il va vite s’en rendre compte en proclamant que vénus à des phases, donc passe derrière le soleil. Ce qui est totalement hérésie, car contraire à la vérité des saintes écritures qui définissent Vénus comme un seul point fixe entre la terre et le soleil. Sa découverte ne fait que renforcer le modèle de Copernic.



Il a vu quelque chose autour de Saturne mais n'a pas compris qu'il s'agissait de la présence d'anneaux autour de Saturne.

1611, il est confronté aux astronomes du Vatican, en particulier Christophe Clavius, à Rome. Il leur offre une lunette de bienvenue. Les jésuites sont d’accord sur le principe mais les dominicains n’apprécient pas les observations et expériences de Galilée et s’en plaigne au cardinal Bellarmin : le dogme de l’église est mis en péril avec Galilée, des espions sont dépêchés quand il va rencontrer le pape afin de savoir ce qu’il dit et le suivront attendant la faute.

Galilée et Kepler

C’est alors qu’un allié de religion protestante luthérienne, ayant étudié l’optique grâce aux écrits du savants arabe Alhazen et ayant eu par son professeur et mentor Michael Maestlin la connaissance parfaite du monde selon Copernic le contacta. Kepler avait lu son livre et pris connaissance de la découverte des 4 satellites de Jupiter (du reste c’est lui qui les nomma ainsi. on les nomme de nos jours les satellites galiléens) et écrit une lettre de soutien publiée sous le titre de Dissertatio cum Nuncio Sidero (Conversation avec le messager des étoiles), puis après avoir lui-même observé ces satellites, il publie ses observations dans Narratio de Observatis Quatuor Jovis Satellibus.

Il offrit à Kepler une lunette, et se permit de lui envoyer ses découvertes par écrits sous forme d’anagramme en latin car il se savait épier et il avait besoin d’avoir un confident qui pourrait valider ses découvertes. Kepler en profita pour dans la foulée écrivit "Dioptrie" un traité d'optique en relation avec la lunette. 

Galilée venait de découvrir les anneaux de Saturne sans le savoir.
Car là encore sa lunette n'avait pas une résolution suffisante pour les distingués. 50 ans plus tard et pour la première fois Huygens parla des anneaux de Saturne.

Une autre anagramme fut à propos des Phases de vénus : "la mère des amours imite les figures de Cynthia" (Cynthia étant le nom qui est donné à la lune par les poètes)

Il continua ses observations et s'aperçut que Mercure aussi avait des phases. Il annota tout mais ne publie rien, jusqu’à une demande d’un Médicis après une brève querelle avec un autre savant autour d’un repas où il se liera d’amitié avec le cardinal Barberini futur pape Urbain VIII.

1612, il écrit donc « Discours sur les choses qui flottent sur l’eau ou qu’ils s’y déplacent ». ils touchent la plèbe qui ne veut suivre que son enseignement. Il agace les traditionalistes pour la plupart des savants éconduis par Galilée ; Ils décident de le mettre face au dominicains, les chiens de garde de la foi qui vont s’évertuer à bafouer lors de sermon, aussi bien Galilée que Copernic. Christophe Clavius est mort et ne peut plus les soutenir auprès du Pape.

Galilée est en plus très proche d’une nouvelle découverte et ne s’inquiète pas tant que ça des tumultes. Il vient de faire une découverte sur le soleil : il y a des taches noires qui s’y baladent à la surface et qui se déplacent sur plusieurs jours. (Il projeter l’image du soleil sur un tissu tendu dans un cadre de bois mais on n’en sait pas plus. Est-ce à ce moment qu’il commença à perdre l’usage de la vue ? )

Les taches s’aplatissent en approchant les bords du soleil et deviennent plus fine, donc le soleil n’est pas pure comme le dit Artistote : le soleil tourne de manière uniforme sur un mois donc lentement mais c’est une sphère qui tourne sur lui-même et non un point fixe !

Le passage de Josué sur le soleil n’a plus lieu d’être. Galilée peut dès à présent affirmer que le modèle copernicien est plus juste que celui de Ptolémée, soit de dire que les saintes écritures n’ont pas la science exacte en ce qui concerne le ciel sauf celui de l’au-delà après la mort.

Galilée écrit donc une lettre pour proposer ses arguments.
Le messager céleste décrit qu’il ne faut pas mélanger foi et science et que les deux sont incompatibles du reste. Imaginer alors la tête du cardinal Bellarmin en recevant les feuillets…

Sidereus Nuncius ou le messager des étoiles, 1610
1616 Comprenant son erreur de jugement il demande un entretien avec le cardinal afin de s’expliquer mais trop tard. Les dominicains entourent le cardinal et Galilée ne peut rien dire et qu’écouter : un décret de l’inquisition valider la veille de sa visite définit que l’idée que la terre tourne autour du soleil est absurde et hérétique car elle contredit les saintes écritures ! Le livre de Copernic est mis à l’index ! Il est donc interdit a quiconque d’enseigner cette théorie. Galilée ne conteste pas. Il comprend cependant que c’est Copernic qui est condamne et donc l’héliocentrisme. Mais qu’on le met en garde.

1623 le pape meurt, le nouveau pape est son ancien copain le cardinal Barberini, il pense avoir sa revanche sur les dominicains. Mais Urbain VIII le reçoit en audience privé au Vatican et lui demande d’écrire un livre pour qu’il puise y voir plus clair : un livre où il ne prendrait pas parti entre les théories de Ptolémée et de Copernic.

1632 le livre apparaît « Dialogue sur les deux grands systèmes du monde». Galilée l’écrit en italien, et non en latin et nouveauté : sous forme de pièce de théâtre.
Le Dialogue se déroule à Venise sur quatre journées entre trois interlocuteurs :
Filippo Salviati, est un astronome et savant italien du début du XVIIe siècle, ami de Galilée. Issu d’une des plus riches et des plus influentes familles florentines, partisan de Copernic. Giovanni Francesco Sagredo, un homme de noble extraction et d'humour cinglant., un Vénitien mathématicien et ami proche de Galileo, Et Simplicio, un piètre défenseur de la physique aristotélicienne, Galilée dit qu'il s'agissait de Simplicius de Cilicie, philosophe néoplatonicien grec du VIe siècle.
Les dominicains prennent cela comme une menace au décret de 1616 et font croire au pape que Galilée c’est foutu de lui et a pris une caricature pour représenter Ptolémée soit les saintes écritures donc le Pape lui-même ! Et cela marche le live est mis à l’index et la machine de l’inquisition se met en marche Galilée est emprisonne à 69 ans à Rome.

Il sait que si il n’abjure pas il sera brûlé vif comme Giordano Bruno. Et en 1633, dans le couvent de Santa Maria Sopra Minerva, quartier général des dominicains : il abdiqua ! Anéanti et résigné et fatigué de l’insistance de ses juges. Il est condamne à la prison à vie.

Abjuration de Galilée, le 22 juin 1633

SENTENCE

L'opinion que le Soleil est au centre du monde et immobile est absurde, fausse en philosophie, et formellement hérétique, parce qu'elle est expressément contraire à la Sainte Écriture.

ABJURATION

Il faut attendre 1846 pour que l’inquisition retire de l’index les œuvres de Galilée et de Copernic.
Il faut attendre 1992 et le pape jean Paul II pour un semblant d’autocritique à propos de Galilée.