Galilée

Galilée fut l'une des figures centrales de la révolution scientifique, cette période des seizième et dix-septième siècles où des penseurs européens élaborèrent de nouvelles façons de comprendre la nature. On se souvient de lui pour trois grandes réalisations. Il fit certaines des premières et des plus importantes observations du ciel à la lunette. Il créa une science mathématique du mouvement sur laquelle s'appuyèrent des physiciens ultérieurs, dont Isaac Newton. Et il soutint publiquement que la Terre tourne autour du Soleil, ce qui mena à son fameux procès.

La Stanford Encyclopedia of Philosophy note que, depuis le dix-septième siècle, beaucoup de gens ont appelé Galilée le « père » de la science moderne. Elle avertit aussi que Galilée a été utilisé comme symbole de nombreuses causes différentes — héros de l'expérimentation, des mathématiques, ou de la raison contre la religion — et que les historiens s'efforcent de comprendre la personne réelle derrière ces images.

Il venait d'un milieu modeste. Son père, Vincenzo Galilei, était musicien à la cour et auteur d'écrits sur la théorie musicale. Galilée quitta l'université de Pise sans diplôme, et pourtant, au moment de sa mort, il était l'une des personnes les plus célèbres d'Europe.

Galilée naquit à Pise le 15 février 1564. Sa famille s'installa à Florence en 1572. Enfant, il étudia un temps chez les moines de Vallombrosa et songea même à devenir moine lui-même. En 1580, son père l'envoya étudier la médecine à l'université de Pise, mais Galilée se passionna plutôt pour les mathématiques, étudiant avec Ostilio Ricci, un enseignant lié à la cour toscane.

Après avoir quitté l'université, il donna des cours particuliers de mathématiques à Florence et à Sienne. En 1586, il écrivit un court ouvrage sur une balance hydrostatique qu'il avait inventée, ce qui attira sur lui l'attention des savants. Avec l'aide du mathématicien jésuite Christoph Clavius et de l'ingénieur Guidobaldo del Monte, il devint chargé de cours de mathématiques à Pise en 1589. En 1592, il obtint une chaire mieux rémunérée à l'université de Padoue, dans la République de Venise, où il resta dix-huit ans.

À Padoue, il enseignait, prenait des élèves privés, et dirigeait un atelier où des artisans engagés fabriquaient des instruments qu'il concevait, comme un compas de calcul « géométrique et militaire ». Il entretint une longue relation avec Marina Gamba, avec qui il eut deux filles et un fils. Les filles devinrent plus tard religieuses dans un couvent d'Arcetri ; l'aînée, Virginia, prit le nom de Maria Celeste et lui écrivit de nombreuses lettres.

En 1609, Galilée entendit parler d'une lunette récemment inventée aux Pays-Bas. Il comprit son fonctionnement et en construisit une lui-même. Alors que les instruments hollandais grossissaient deux ou trois fois, Galilée en construisit bientôt un qui grossissait environ vingt fois. Dès la fin de 1609, il s'en servait pour étudier le ciel — non pas le premier à le faire, puisque l'Anglais Thomas Harriot avait observé la Lune quelques mois plus tôt, mais le premier à publier une étude détaillée.

Le 7 janvier 1610, il vit trois petites « étoiles » alignées près de Jupiter ; les nuits suivantes, il en trouva quatre, se déplaçant d'avant en arrière. Il conclut qu'il s'agissait de lunes en orbite autour de Jupiter. (L'astronome allemand Simon Marius les observa indépendamment presque à la même époque, et les noms que nous utilisons aujourd'hui — Io, Europe, Ganymède et Callisto — viennent de lui.) Galilée vit aussi que la Lune a des montagnes et des vallées, et que la Voie lactée est constituée d'innombrables étoiles.

Il se hâta de publier ces découvertes dans un court livre en latin, le Sidereus Nuncius (Le Messager des étoiles), paru le 13 mars 1610, accompagné de plus de soixante-dix dessins. Il nomma les lunes de Jupiter les « astres médicéens », en hommage aux Médicis, souverains de Toscane. Le geste porta ses fruits : plus tard cette année-là, il devint mathématicien et philosophe en chef du grand-duc de Toscane et s'installa à Florence. En 1611, il fut accueilli à Rome par les astronomes jésuites du Collège romain, qui confirmèrent ses observations, et il rejoignit l'Accademia dei Lincei, l'une des premières sociétés savantes.

Bien avant la lunette, Galilée étudiait déjà le mouvement. La physique traditionnelle d'Aristote affirmait que les choses lourdes tombent parce que leur nature est d'aller vers le bas, et que les choses légères comme le feu montent naturellement. Galilée en vint à croire qu'il n'existe qu'un seul principe — la pesanteur — et que les choses ne montent que lorsque des objets plus lourds les poussent vers le haut, comme dans l'eau.

Il utilisa des plans inclinés pour ralentir la chute afin de pouvoir la mesurer, et il étudia les pendules. Vers 1601, il reconnut qu'un pendule d'une longueur donnée met le même temps pour chaque oscillation. Ses expériences lui permirent de découvrir la loi de la chute libre : un corps tombant sans vitesse initiale parcourt une distance proportionnelle au carré du temps écoulé. Après deux secondes, il est tombé quatre fois plus loin qu'après une seconde.

Une histoire célèbre, racontée par son élève Vincenzo Viviani, dit que Galilée lâcha des boules de poids différents depuis la tour penchée de Pise pour montrer qu'elles tombent ensemble. La plupart des historiens pensent qu'il s'agissait tout au plus d'une expérience de pensée ou d'une démonstration qui ne s'est peut-être pas déroulée telle qu'on la raconte, bien que certains, comme Stillman Drake, aient soutenu qu'elle eut réellement lieu. Ce qui est certain, c'est que dans les Deux sciences nouvelles, le porte-parole de Galilée affirme que, dans un milieu sans résistance, tous les corps tomberaient à la même vitesse.

Galilée avait confié en privé à Johannes Kepler, dès 1597, qu'il croyait au système copernicien, mais il ne le déclara publiquement que dans ses Lettres sur les taches solaires (1613). Ses découvertes à la lunette affaiblissaient l'ancienne image d'un ciel parfait et immuable. La Lune ressemblait à la Terre, Jupiter avait des lunes comme la Terre, les taches solaires montraient que le Soleil change et tourne, et plus tard en 1610, il observa que Vénus présente un jeu complet de phases comme la Lune — ce qui signifiait que Vénus tourne autour du Soleil, chose impossible dans l'arrangement de Ptolémée.

Ces observations ne prouvaient pas strictement que la Terre bouge : le système de Tycho Brahe, dans lequel les planètes tournent autour du Soleil tandis que le Soleil tourne autour de la Terre, pouvait aussi expliquer les phases de Vénus. La contribution la plus importante de Galilée relevait donc de la physique. Les opposants soutenaient que si la Terre bougeait, une pierre lâchée du haut d'une tour retomberait loin en arrière, et que les oiseaux et les nuages seraient laissés en arrière. Galilée répondit avec ce que nous appelons aujourd'hui l'inertie et la relativité du mouvement : les corps sur Terre partagent son mouvement et le conservent, tout comme les objets à bord d'un navire filant sans à-coups se déplacent avec le navire, si bien que les expériences menées sur Terre ne peuvent révéler son mouvement.

Galilée proposa aussi ce qu'il croyait être une preuve positive : les marées, qu'il expliquait comme un clapotis causé par la combinaison de la rotation quotidienne de la Terre et de sa révolution annuelle. Cet argument était erroné. Il prédisait une seule marée principale par jour à des heures fixes, et Galilée rejetait le rôle de la Lune, que Kepler et d'autres avaient déjà soupçonné. La Stanford Encyclopedia note que la faiblesse de cette « preuve » ne servit pas sa cause.

En décembre 1613, la grande-duchesse Christine de Toscane souleva des objections bibliques au mouvement de la Terre auprès de son élève Benedetto Castelli. Galilée répondit par une Lettre à Castelli, qu'il développa en 1615 en la Lettre à la grande-duchesse Christine. Il soutint que l'Écriture et la nature proviennent toutes deux de Dieu et ne peuvent véritablement se contredire ; la Bible s'exprime de façon compréhensible pour les gens ordinaires et enseigne la foi et la morale, si bien que lorsqu'une vérité naturelle est démontrée, les interprètes devraient ajuster leur lecture de l'Écriture.

Le cardinal Robert Bellarmin, théologien de premier plan de l'Inquisition romaine, avait un avis différent. Il admettait que l'Écriture pourrait être réinterprétée si le mouvement de la Terre était véritablement démontré, mais il ne pensait pas que les modèles astronomiques pussent fournir une telle preuve, et il les considérait comme des outils de calcul plutôt que comme des descriptions de la réalité. En 1615, il écrivit que le système copernicien ne pouvait être défendu sans « une véritable démonstration physique ».

En février 1616, des théologiens consultés par l'Inquisition jugèrent la thèse héliocentrique contraire à l'Écriture. En mars 1616, la Congrégation de l'Index suspendit le livre de Copernic « jusqu'à correction ». Galilée fut convoqué chez Bellarmin et sommé de ne pas soutenir ni défendre cette doctrine. La question de savoir s'il reçut aussi une injonction écrite plus stricte, lui interdisant « de la tenir, de l'enseigner ou de la défendre de quelque manière que ce soit », est l'une des plus controversées de toute l'affaire, car le document qui l'atteste sera utilisé contre lui en 1633.

En 1623, Galilée publia L'Essayeur, un pamphlet sur les comètes qui contient sa célèbre déclaration selon laquelle le livre de la nature « est écrit dans le langage des mathématiques ». La même année, son ami et admirateur le cardinal Maffeo Barberini devint le pape Urbain VIII. Encouragé, Galilée entreprit un livre comparant les systèmes ptoléméen et copernicien. Le pape lui demanda de présenter les arguments des deux côtés sans défendre l'héliocentrisme.

Le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde fut imprimé à Florence en 1632. Il est rédigé en italien vivant sous la forme d'une conversation se déroulant sur quatre jours entre Salviati, qui défend la position copernicienne, Sagredo, un profane intelligent, et Simplicio, un défenseur d'Aristote dont le nom évoque aussi le « simplet ». Bien qu'il se prétendît neutre, l'ouvrage penchait nettement en faveur de Copernic, et certains lecteurs pensèrent que Simplicio tournait en ridicule les propres arguments du pape. L'Inquisition en interdit bientôt la vente et convoqua Galilée à Rome.

Après des interrogatoires débutés en avril 1633, le 22 juin, Galilée fut mis à genoux dans le couvent de Santa Maria sopra Minerva pendant qu'on lisait sa sentence. Il fut jugé « véhémentement suspect d'hérésie » pour avoir soutenu que le Soleil est au centre et que la Terre bouge, et il fut contraint d'abjurer — de rejeter et de maudire formellement — ces opinions. Sa peine d'emprisonnement fut commuée en résidence surveillée, d'abord chez l'archevêque de Sienne, puis, à partir de décembre 1633, dans sa villa d'Arcetri. La légende selon laquelle il aurait murmuré « Eppur si muove » (« Et pourtant elle tourne ») ne repose sur aucune preuve de l'époque.

À Arcetri, Galilée subit un coup terrible lorsque sa fille Maria Celeste mourut le 2 avril 1634. Il n'en acheva pas moins son dernier ouvrage, considéré par beaucoup de scientifiques comme le plus important : Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles. Ces deux sciences sont la résistance des matériaux et la science du mouvement local — y compris le mouvement uniformément accéléré et la trajectoire parabolique des projectiles. Le manuscrit dut être sorti clandestinement d'Italie et fut publié par la maison Elzevier à Leyde, dans la République des Provinces-Unies, en 1638.

Il devint complètement aveugle en 1638. Il n'en conçut pas moins un échappement pour une horloge à pendule, bien que la première horloge à pendule en état de marche fût construite par Christiaan Huygens dans les années 1650. Son jeune assistant et élève Vincenzo Viviani resta auprès de lui et rassembla plus tard ses papiers. Il mourut à Arcetri le 8 janvier 1642.

Parce qu'il avait été condamné, le projet du grand-duc de lui élever une tombe grandiose dans la basilique Santa Croce de Florence fut abandonné après des protestations venues de Rome. Ses restes ne furent transférés dans un monument au sein de l'église principale qu'en 1737. En 1741, le pape Benoît XIV autorisa la publication de ses œuvres complètes, avec un Dialogue légèrement censuré ; le Dialogue lui-même resta sur l'Index jusqu'en 1835.

L'affaire Galilée est souvent racontée comme l'exemple classique d'une « guerre » entre science et religion. Les historiens d'aujourd'hui la voient comme plus complexe. Galilée était un catholique sincère et un ami du pape ; de nombreux hommes d'Église, y compris des astronomes jésuites, avaient admiré son travail ; et ses adversaires comprenaient aussi bien des philosophes universitaires que des théologiens. Les circonstances politiques comptèrent : la Contre-Réforme, la guerre de Trente Ans, les tensions au sein de la cour d'Urbain VIII, ainsi que la dépendance de Galilée envers les Médicis. Mario Biagioli a étudié comment le mécénat de cour façonna la carrière et le style de Galilée.

Les questions juridiques sont elles aussi débattues. En 1616, une commission interne avait déclaré la thèse copernicienne hérétique, mais cela ne fut pas proclamé publiquement ; la première déclaration publique de l'Église selon laquelle le copernicianisme était hérétique figure dans la sentence même de Galilée. La note de 1616 mentionnant une injonction stricte, retrouvée dans les dossiers en 1633, fit passer Galilée pour un récidiviste, et les chercheurs ne s'accordent pas sur la fidélité de ce document aux faits réels. Pietro Redondi proposa en 1983 que l'accusation copernicienne dissimulait une accusation plus dangereuse d'atomisme touchant à l'Eucharistie ; cette thèse n'a guère trouvé d'appui.

La révision ultérieure de l'Église fut progressive. L'interdiction générale des ouvrages héliocentriques fut levée en 1758, et les livres de Copernic et de Galilée furent retirés de l'Index en 1835. En 1979, le pape Jean-Paul II appela à une nouvelle étude de l'affaire ; une commission travailla à partir de 1981, et le 31 octobre 1992, le pape reconnut que les juges de Galilée avaient commis une erreur, déclarant que les théologiens n'avaient pas su distinguer entre la Bible et son interprétation. Certains historiens ont trouvé la déclaration de 1992 vague et incomplète.

Ce qui rendait exactement la science de Galilée nouvelle fait lui-même l'objet d'un débat de longue date. Alexandre Koyré et d'autres l'ont lu comme un platonicien mathématique raisonnant à partir d'une géométrie idéale et d'expériences de pensée. Thomas Settle et d'autres historiens ont souligné l'importance pour lui des expériences réelles et de la mesure, et le Galileo at Work de Stillman Drake reste un compte rendu classique de sa pratique scientifique. D'autres le rattachent à la tradition archimédienne des machines simples, au savoir pratique des ingénieurs et des artisans, ou aux idées scolastiques tardives sur la démonstration. Le philosophe Paul Feyerabend a soutenu, de façon provocatrice, que Galilée ne suivait aucune méthode fixe, et d'autres chercheurs ont étudié sa rhétorique comme une clé de son succès.

La Stanford Encyclopedia souligne une unité qui traverse toute sa carrière : un effort pour remplacer les éléments célestes et terrestres distincts d'Aristote par une matière unique, dont les mouvements peuvent être décrits mathématiquement. Ses premières études sur les balances, les corps flottants et les plans inclinés, ses découvertes à la lunette montrant que le ciel et la Terre se ressemblent, et les Deux sciences nouvelles appartiennent tous à ce projet. Il est notable que son principe d'inertie n'était pas encore celui de Newton : Galilée concevait souvent le mouvement non perturbé comme circulaire autour de la Terre, raison pour laquelle les chercheurs parlent d'« inertie circulaire ».

Les sources sur Galilée sont exceptionnellement riches : ses livres imprimés, ses manuscrits et une abondante correspondance, y compris les lettres de Maria Celeste, ont survécu, beaucoup d'entre eux conservés après sa mort par Viviani. Les documents du procès ont été publiés et étudiés en détail, notamment par Maurice Finocchiaro. La biographie précoce de Viviani est précieuse mais idéalisante, et certaines des anecdotes les plus connues — la lampe oscillante de la cathédrale de Pise, la tour de Pise, « Eppur si muove » — proviennent d'une tradition postérieure plutôt que de témoignages contemporains.