cosmologie de l'antiquité au moyen age

5/14/2018 cosmologie de l'antiquit au moyen age - slidepdf.com

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De l'Antiquité au Moyen-ÂgeAuteur: Jérôme Lamy

Introduction L'astronomie mésopotamienne

o Situationo Les sourceso La cosmologie babylonienneo Le calendriero Exercice

L'astronomie égyptienneo Situationo Les sourceso Le calendrier égyptieno Exerciceo Conclusion

L'astronomie présocratiqueo Les débuts de la science ?o L'éclosion présocratiqueo L'école de Mileto Thalèso L'astronomie de Thalèso Anaximandreo Anaximèneo L'école pythagoricienneo L'astronomie pythagoricienneo La cosmologie de Philolaos de Crotoneo Exercice

La science grecqueo Les mutations de la civilisation grecqueo Le rôle de Platono Les sphères d'Eudoxeo Aristote et la théorie des sphèreso Les théories d'Héraclide du Ponto Aristarque de Samos

o

Épicycles et excentriqueso L'oeuvre d'Hipparqueo "Sauver les apparences"o L'école d'Alexandrieo Eratosthène de Cyrèneo Ptoléméeo Le point équanto L'héritage greco Exercice

L'astronomie arabe (7ème - 15ème siècle)o Cadres géographique et historiqueo Observatoireso Demande sociale et politique



o Traductionso Exercice

L'astronomie dans l'Occident médiévalo Introductiono Le haut Moyen-Âgeo Les 11ème et 12ème siècleso Le 13ème siècle et le début du 14ème siècleo Deuxième moitié du 14ème et le début du 15ème siècleo Exercice

Introduction

IntroductionParmi les modes d'appréhension de l'environnement physique et naturel déployés par lescivilisations antiques, l'astronomie constitue une catégorie de savoirs particulière. Sous-tendue par des impératifs agricoles et religieux elle connaît un développement important enMésopotamie et en Egypte. Mais c'est en Grèce qu'elle se constitue en un corpus cohérent deconnaissances. L'émergence de la rationalité comme principe directeur joue ici un rôlefondamental dans la compréhension des phénomènes astronomiques. La civilisation arabepoursuit et transmet l'héritage grec que l'Occident médiéval redécouvre peu à peu.

L'astronomie mésopotamienne

Situation

Situation géographiqueLa Mésopotamie correspond à l'Irak actuel et à une partie de la Syrie actuelle. Il s'agit d'uneplaine, sillonnée par le Tigre et l'Euphrate. La partie sud est alluvionnaire. A l'Est de la plaine,on trouve un massif montagneux du Zagros (bordant le plateau de l'Iran). À l'ouest, c'est ledésert de Syrie. Enfin, au nord se situent les montagnes d'Arménie (sources de l'Euphrate etdu Tigre). Les deux fleuves inondent de leurs crues la Basse-Mésopotamie, qui correspondhistoriquement à la Babylonie.

Brève présentation historique

La période historique commence vers 3500 av. J.C., à Sumer et à Elam. Cette région est leberceau d'une innovation capitale dans l'histoire des civilisations : l'invention de l'écriture. À



la fin du IIIème millénaire av. J.C., le premier Empire sumérien domine. Les Sumériensconnaissent un apogée pendant deux siècles. S'ils déclinent par la suite, leur influenceculturelle est considérable.

Au début du IIème millénaire, un nouvel Empire (dirigé par le roi Hammourabi) émerge,

centré sur Babylone. Parallèlement, on assiste à la montée en puissance de l'Empire assyrien.Les deux royaumes subissent les invasions répétées des peuples voisins. Lors du premiermillénaire, un Empire néo-babylonien s'installe en Assyrie, en Iran et en Asie Mineure.L'empire babylonien s'effondre sous les coups des invasions perses au VIe siècle av. J.C.

L'histoire de la Mésopotamie a donc donné lieu à de nombreux brassages de peuples et decultures. Il est relativement difficile de préciser les généalogies culturelles et savantes dechacune des traditions ayant fondé la civilisation mésopotamienne. Quoique très brillante, lacivilisation sumérienne ne nous a laissé que très peu de traces dans le domaine de l'astronomie(si ce n'est que quelques noms d'étoiles et de constellations).

Les sourcesLes historiens disposent de nombreuses tablettes qui révèlent les données astronomiquesrelevées par les Babyloniens. Le premier document connu, datant du IIème millénaire, décritun univers à huit cieux enchâssés les uns dans les autres. Des textes ultérieurs évoquent laLune, le Soleil, les planètes, les fixes, mais aussi les saisons ou les longueurs des ombres. Ondispose également, à partir du Ier millénaire, d'éphémérides indiquant notamment lesconjonctions des planètes avec les étoiles fixes. Les observations astronomiques sont suivieset servent à l'étude des mouvements célestes. On note, dans l'ensemble de ce corpus, unevolonté progressive de mathématiser l'astronomie.

Les instruments astronomiques

Le gnomon. Il s'agit d'une tige plantée verticalement sur une surface plane. On observel'ombre. La plus courte correspond au midi (c'est-à-dire au passage du Soleil auméridien local). L'ombre la plus courte de l'année indique le solstice d'été, la pluslongue le solstice d'hiver.

La clepsydre est un récipient gradué dans lequel l'eau s'écoule d'un réservoir. Le polos est un instrument spécifiquement mésopotamien. Il est composé d'une demi-

sphère creuse dont la concavité est tournée vers le ciel. L'ombre d'une bille, suspendueau-dessus de cette sphère et maintenue en son centre, se projette sur la surface internede la demi-sphère. Le mouvement du Soleil peut ainsi être dessiné.

La cosmologie babylonienne



La représentation sumérienne du monde (schéma simplifié)Crédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

Il est difficile de parler d'une cosmologie au sens scientifique du terme. Il s'agit d'uneexplication mythique du monde. D'autre part, la Mésopotamie est un espace de brassageculturel intense, ce qui ne permet pas de dégager un modèle cosmologique unique. En suivantles travaux de l'historien Samuel Noah Kramer on peut donner un exemple de conceptioncosmologique : l'eau joue un rôle important, le monde est conçu comme une bulle immergéedans une mer primordiale. Nous verrons plus loin que cette conception a influencé lacosmologie égyptienne et présocratique.

Une astronomie d'observation

Les astronomes mésopotamiens ne s'éloignaient pas de ce qui était directement observable.

Les astronomes mésopotamiens utilisent un système de coordonnées angulaires, enprenant l'écliptique pour la latitude ; pour exprimer la longitude, ils divisentl'écliptique en 12 arcs de 30° auxquels ils donnèrent le nom de la principaleconstellation (zodiaque). La position d'un astre chez les Mésopotamiens s'exprime endonnant sa latitude par rapport à l'écliptique (positive ou négative) et sa longitude en

degrés d'un signe du zodiaque (12° du bélier). Les Mésopotamiens s'intéressaient notamment à la durée du jour. Il s'agit de l'addition

de certaines valeurs indiquées à la longueur d'un jour donné. La technique calculatoire

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est ici concrète. Le calcul des coefficients a très probablement été réalisé grâce à lacomparaison d'observations cumulées sur plusieurs années.

Le calendrierUne des préoccupations les plus importantes des Babyloniens concerne le calendrier. Lecalendrier est lunaire, c'est à dire que l'année se compose de 12 mois lunaires, un mois lunairese compose de 29,5 jours (dans les faits c'est une alternance de 29 jours et de 30 jours).

Voici les noms du calendrier babylonien classique ; l'orthographe peut être différente d'uneprésentation à une autre, nous retenons ici l'orthographe la plus courante :

Nissan Mars-avril

Aiar Avril-mai

Siwan Mai-juin

Du'uzu Juin-juillet

Ab Juillet-août

Elul Août-septembre

Teshrit Septembre-octobre

Arashama Octobre-novembre

Kislew Novembre-décembre

Tebet Décembre-janvier

Shebat Janvier-février

Addar Février-mars

Un tel calendrier pose un problème majeur : 12 mois lunaires font 354 jours. Ce qui fait unretard de 11 jours 1/4 sur l'année solaire (365 jours et 6 heures). Il faut compenser le retard.On ajoute (de temps en temps) un mois supplémentaire à l'année (en général tous les 3 ans).Ce mois supplémentaire est soit Elul II, soit Nissan II, soit Addar-complémentaire.Initialement, l'ajout d'un mois n'était pas fondé sur une règle bien déterminée.

Progressivement, la décision d'intercaler un mois a été prise en fonction de donnéesastronomiques. Au 6ème siècle av. J.C., l'intercalation est fondée sur un cycle très précis, 235mois lunaires correspondant à 19 années solaires (19 années lunaires et 7 mois). Il s'agit d'uncycle qui sera connu plus tard sous le nom de cycle de Méton. Les années « allongées » d'unmois complémentaire sont les suivantes :

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Le calendrier s'impose en raison de la vie économique et administrative, mais aussi lestravaux agricoles (il est nécessaire que le rythme des saisons et celui de la culture ou del'élevage s'accordent). C'est là un point fondamental de la civilisation mésopotamienne, la

science astronomique pratiquée a surtout des objectifs pratiques et utilitaires.



Exercice

Astronomie mésopotamienne

Difficulté : * Temps : 10

Question 1)

Rappeler quels sont les trois principaux instruments de l'astronomie mésopotamienne.

Question 2)

Le calendrier babylonien est-il solaire ?

L'astronomie égyptienne

SituationCadre géographique

La civilisation égyptienne s'est déployée le long des 100 derniers kilomètres du Nil.

La Haute et la Moyenne Égypte (de la première cataracte jusqu'au delta) est une vallée trèsétroite bordée par le désert. À 150 km de la côte méditerranéenne, le Nil se divise en plusieursbranches et forme un delta. C'est la Basse-Égypte.

À la différence de la Mésopotamie (qui est un espace ouvert aux brassages culturels,fragmenté en de nombreuses zones d'influences politiques), l'Égypte est un espace refermé surlui-même.

Panorama historique

Narmer (au IIIème millénaire) paraît être le fondateur de l'Égypte pharaonique. La résidenceroyale se situe à Thinis. (d'où le nom d'époque Thinite). L'Ancien Empire lui succède sansheurt particulier. C'est l'époque où l'on construit les pyramides de Saqqara et de Giza.

Après des luttes intestines, l'aube du IIème millénaire marque l'avènement d'une Égypte trèspuissante : c'est le Moyen Empire. Il s'agit de la période la plus féconde : des documentsscientifiques importants sont produits à cette époque (en particulier le Papyrus Rhind, qui est



un texte mathématique majeur, mais aussi des documents traitant de la médecine). À la fin duIer millénaire, les grandes dynasties royales du Nouvel Empire émergent (Séti Ier , Ramsès II,Ramsès III). À partir du Ier millénaire, et jusqu'à la conquête d'Alexandre le Grand en 333 av.J.C., s'ouvre une période de troubles et d'instabilité. Finalement, après avoir été gouvernée parles rois macédoniens pendant trois siècles, l'Égypte passe sous la domination de l'Empire

romain en 30 av. J.C.

Les sourcesEn ce qui concerne l'astronomie Égyptienne, on ne dispose pas des mêmes sources que pourles autres sciences. Il n'y a pas d'équivalent des papyrus mathématiques et médicaux. On peuttoutefois se référer aux monuments funéraires ou aux calendriers qui décorent lessarcophages. Ce n'est qu'à la fin de l'histoire de l'Égypte que des textes écrits sur papyrus nous

renseignent sur les connaissances astronomiques des Egyptiens (notamment le papyrusCarlsberg 9 qui décrit une méthode de détermination des phases de la Lune).

Cosmologie égyptienne

La cosmologie égyptienne, comme la cosmologie mésopotamienne, est mythique. Pour lesÉgyptiens, le ciel est une sorte de plafond solide, sur lequel roulent les eaux mystérieuses quienserrent la terre de toutes parts. Lorsque le dieu Shou soulève le plafond, le Nil coule ausommet des montagnes et c'est sur ce fleuve céleste que flottent les planètes et généralementtous les astres qui ont un lever et un coucher visibles dans la vallée. Les étoiles fixes sont

représentées par des lampes suspendues au plafond de fer. Bien sûr, on est ici très loin d'unecosmologie scientifique. Les structures du monde sont purement mythiques. Il n'y a pas desouci d'une explication rationnelle, ni même de recherche d'éventuelles analogies avecl'expérience physique courante.



Représentation d'une éclipse à l'époque de l'égypte antique, dans un ouvrage du 18ème siècle(Scientia Eclipsium, 1747)Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Astronomie égyptienne

D'après les données fragmentaires récoltées, les historiens ont noté que les Egyptiensdistinguaient les planètes et les étoiles fixes. Voici les noms donnés aux cinq planètes visibles: Jupiter (Hartapshitiou, Horus guide des espaces mystérieux), Saturne (Harkahri, Horusgénérateur d'en-haut), Mars (Hamarkhis, Horus rouge), Mercure (Sovkou), Vénus (Douaou,dans son rôle d'étoile du matin ; Bonou, dans celui d'étoile du soir ; il n'est pas sûr que lesÉgyptiens aient compris qu'il s'agissait d'une seule et même planète). Parmi les étoiles fixes,les Égyptiens distinguaient les étoiles circumpolaires (« étoiles impérissables »), des étoiles àla visibilité périodique. On sait également qu'ils regroupaient les étoiles en constellations.

La manière dont sont orientées les pyramides nous permet de supposer que les égyptiensutilisaient des connaissances astronomiques. L'exactitude de l'orientation des pyramides esttelle que les Egyptiens disposaient d'un moyen efficace de déterminer le nord vrai. Il ne peutreposer que sur des observations astronomiques (la méthode des ombres portées n'est pasassez précise et la boussole n'était pas connue). Il est possible, comme l'avait suggéré

l'historien Jean Vercoutter, que les Egyptiens aient trouvé une solution empirique simple. Lesappareils utilisant la longueur de l'ombre pour déterminer l'heure leur ayant appris que l'ombre

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la plus courte était tournée vers le nord, ils auraient noté, au cours de leurs observationsnocturnes, une étoile fixe donnant la même direction.

Le calendrier égyptienLe calendrier constitue un autre élément important de la civilisation égyptienne qui nouspermet de mieux appréhender les connaissances astronomiques mises en oeuvre. Le calendriercomporte 365 jours, soit 12 mois de 30 jours plus 5 jours ajoutés après les 12 mois, ce qui faitun quart de jour de moins que l'année solaire. Voici les noms des mois égyptiens regroupés entrois saisons :

I- Akhet (inondations) II- Péret (semailles) III- Chémou (moissons)

Thoth (juillet-août) Tybi (novembre-décembre) Pachons (mars-avril)Paophi (aôut-septembre) Méchir (décembre-janvier) Payni (avril-mai)

Athyr (septembre-octobre) Phaménoth (janvier-février) Epiphi (mai-juin)

Choiac (octobre-novembre) Pharmouti (février-mars) Mésori (juin-juillet)

La définition du début de l'année civile pose problème. Astronomiquement, elle commencelorsque Sothis (c'est-à-dire l'étoile Sirius), après une période d'invisibilité d'environ 70 joursredevient à nouveau visible peu de temps avant le lever du Soleil. Dans l'ancienne Égypte,c'est également à cette époque que commence l'inondation des terres par le Nil. Mais l'annéeégyptienne est trop courte d'un quart de jour. Ceci explique le décalage progressif de l'année

civile par rapport à l'apparition de Sothis (au bout de 120 ans, l'année civile commence 1 moisaprès cette apparition).

L'étude du calendrier ne nous apprend que très peu de choses sur les connaissancesastronomiques des Egyptiens. On sait donc qu'ils ont une assez bonne approximation del'année solaire, et qu'ils observent la réapparition périodique de Sirus.

ExerciceAstronomie égyptienne

Difficulté : * Temps : 10

Question 1)

Décrivez les éléments principaux de la cosmologie égyptienne.

Question 2)



Peut-on objectivement comparer l'astronomie mésopotamienne et l'astronomie égyptienne ?

ConclusionConclusion

Il y a une très grande pauvreté en documents astronomiques égyptiens. Les données fourniesparaissent très en deçà des connaissances astronomiques mésopotamiennes. Toutefois, lacomparaison est faussée par la trop grande différence quantitative de documents quisubsistent.

Les Egyptiens semblent n'avoir vu dans l'astronomie qu'un moyen de compter le temps (unepréoccupation utilitaire et pragmatique) pour l'agriculture, mais aussi pour la religion. Lesprêtres devaient exécuter des rites à des dates et heures précises, et c'est sans doute à cause deces pratiques religieuses que l'astronomie s'est développée.

L'astronomie présocratique

Les débuts de la science ?Il est bien difficile (et peut-être inutile) de chercher une origine précise de la science dansl'espace grec. Toutefois, une première période peut être distinguée : elle s'étend du 6èmesiècle au 5ème siècle av. J.C. Il est certain que les Grecs devaient avoir, avant le 6ème siècle,des notions de mathématiques, d'astronomie ou de médecine.

On note deux évolutions majeures :

La période qui s'étend de Thalès à Socrate correspond à un changement importantdans la manière de concevoir la découverte de la nature. En effet, pour la premièrefois, on a une distinction entre « naturel » et « surnaturel » : les phénomènes naturelsne sont pas considérés comme des évènements arbitraires, mais au contraire ilss'expliquent par une succession de causes à effets.

Un autre changement majeur se fait jour aux 5ème et 6ème siècles, il concerne lapratique de la critique et de la discussion. Les présocratiques connaissaient etcritiquaient leurs idées respectives. Les philosophes prennent en considération lesthéories existantes, les discutent et confrontent leurs approches respectives.



L'éclosion présocratiqueUne des explications réside probablement dans la réorganisation politique qui affecte les citésgrecques aux 6ème et 5ème siècles. En effet les cités grecques connaissent des changements

durables et profonds dans leurs structures institutionnelles. Les modèles de constitution semultiplient et l'on assiste à l'émergence d'une conscience politique. Les citoyens grecss'engagent activement dans les débats, participent au gouvernement de la cité. Les forcespolitiques libérées définissent un espace libre de discussion qui n'est pas sans conséquence surla vie savante. Les philosophes présocratiques parviennent plus facilement à remettre en causeles anciennes théories et à discuter les opinions.

Les sources

Elles sont toutes indirectes et plus ou moins tardives. On dispose de deux types de sources :

les fragments (qui peuvent être plus ou moins importants) ; des commentaires, des critiques, des compilations que l'on appelle doxographie. Les

doxographes se sont appliqués à recueillir les opinions des anciens philosophes.

Ces sources et ces témoignages sont donc très fragiles et il convient de les manier avecprécaution.

L'école de MiletMilet se situe sur la côte ionienne, actuelle côte ouest de la Turquie.

Les apports de l'école de Milet

L'école de Milet marque une étape particulièrement importante dans l'histoire des conceptionsastronomiques. Bien sûr les théories énoncées sont souvent peu cohérentes et ne s'appuientpas sur des observations suivies. Toutefois, elles ne sont plus liées à des explicationsmythiques ou surnaturelles, ce qui constitue une rupture profonde avec les civilisations

précédentes.

ThalèsLe personnage le plus important de cette école est Thalès. On pense généralement qu'il avécut entre 625 et 550 av. J.C. Il ne nous reste aucun écrit direct de lui. Selon les sources,Thalès serait d'origine phénicienne ou grecque. Il voyagea en Égypte, peut-être pour desraisons commerciales. Proclus (412-485) nous assure que Thalès s'est rendu en Égypte,

berceau, selon lui de la science géométrique. « Thalès fut le premier Grec à rapporterd'Égypte cette matière à spéculation ; lui-même l'enrichit de nombreuses découvertes, et légua



à ses successeurs les principes de nombreuses autres en allant plus loin tantôt dans lagénéralisation abstraite, tantôt dans l'investigation empirique ». (Commentaire sur le premierlivre des Eléments d'Euclide, 65, 3). Thalès paraît également avoir eu connaissance del'astronomie mésopotamienne.

La cosmologie de ThalèsRenversant les explications cosmologiques jusqu'alors prégnantes, Thalès semble être lepremier qui ait cherché une explication du monde qui ne soit pas mythique.

Pour Thalès l'élément primordial est l'eau. Aristote souligne que « la plupart des premiersphilosophes estimaient que les principes de toutes choses se réduisaient aux principesmatériels. Ce à partir de quoi sont constituées toutes les choses, le terme premier de leurgénération et le terme final de leur corruption (...), c'est cela qu'ils tiennent pour l'élément et leprincipe des choses (...). Pour Thalès, le fondateur de cette conception philosophique, ce

principe est l'eau (c'est pourquoi il soutenait que la terre flotte sur l'eau) » (Aristote,Métaphysique, A, III, 983, b, 6).

L'eau est à l'origine des choses en même temps qu'elle les constitue. Pour Thalès, le mondesemble être une sphère entourée d'une masse liquide. La Terre serrait un disque flottant àl'intérieur de cette sphère.

L'astronomie de ThalèsSur les connaissances astronomiques de Thalès, il est essentiel de comprendre que, pour lephilosophe milésien, les astres sont considérés comme des phénomènes météorologiques. Iln'y a pas de distinction fondamentale entre les deux car les distances restent très mal évaluées.La rupture fondamentale avec les civilisations précédentes réside dans la « naturalisation »des corps célestes, qui n'ont plus de caractère divin. Aétius nous assure que « Thalès disaitque les astres sont faits de terre, mais qu'ils sont embrasés » (Aétius, Opinions, II, XIII, I).

Les doxographes prétendent que Thalès a été le premier à dire que la Lune ne produisait pasde lumière mais était éclairée par le Soleil (Aétius, Opinions, II, XXVII, 5). Il s'agit d'unefausse attribution. Cette idée est plus probablement d'Anaxagore, un siècle après Thalès. Maissi on a attribué l'idée d'une illumination de la Lune par le Soleil à Thalès, c'est parce qu'ilpasse aussi pour être le premier à avoir prédit une éclipse de Soleil. (Par exemple : Pline,

Histoire naturelle, II, 53). Les connaissances astronomiques grecques du 6ème siècle sontinsuffisantes pour énoncer une prédiction de ce phénomène céleste. Les historiens pensentqu'il s'agit d'un emprunt à l'astronomie babylonienne.

La rupture avec les civilisations précédentes

De fait, d'un point de vue pratique, l'astronomie de Thalès est très inférieure à celle desbabyloniens. Ces derniers avaient compilé un grand nombre d'observations et disposaient d'un

corpus de données leur permettant d'établir des éphémérides. Rien de tel chez Thalès. Enrevanche, son astronomie est supérieure à celle de Babylone parce qu'elle rompt avec la



mythologie et l'explication surnaturelle du monde. De même, l'astronomie de Thalès nenourrit aucune astrologie.

AnaximandreAnaximandre (610-545 av. J.C.) vécut à Milet, comme Thalès, dont il était sûrement ledisciple. On sait très peu de chose de sa vie, en dehors du fait qu'il avait un intérêt pourl'astronomie et qu'il serait l'auteur d'un ouvrage intitulé Sur la nature. On ne connaît que desfragments de son oeuvre et ses conceptions savantes (notamment cosmologiques etastronomiques) ne nous sont parvenues que par des commentaires des doxographes.

L'apeiron

Comme Thalès de Milet, il aurait cherché un principe fondamental dans l'organisation dumonde. Ce n'est pas l'eau, mais l'apeiron : c'est-à-dire un indéfini qualitatif et quantitatif (sanslimite, sans fin et sans forme). Hippolyte rapporte que selon Anaximandre « le principe deschoses existantes est une certaine nature de l'Illimité dont naissent les cieux et le monde qui setrouve en eux. Cette nature est éternelle et ne vieillit pas ; elle enveloppe tous les mondes ».( Réfutations de toutes les hérésies, I, 6.)

La cosmologie d'Anaximandre

Hippolyte nous renseigne sur les conceptions cosmologiques d'Anaximandre. Selon lui, lesavant présocratique « disait que la Terre est en suspens hors de toute contrainte externe maisimmobile à cause de son égal éloignement de toutes choses ; sa forme est ronde, arrondie à lafaçon d'une colonne de pierre ; l'une de ses extrémités planes est la surface que nous foulons,alors que l'autre se trouve à l'extrémité opposée. Les astres sont un cercle de feu, émanationdu feu répandu dans le monde et entouré par l'air. Il existe des embouchures qui sont commedes trous de flûte, à travers lesquelles on voit les étoiles ; de telle sorte que lorsque cesembouchures sont obturées les éclipses se produisent ». (Hippolyte, Réfutations de toutes les

hérésies, I, 6). Il s'agit d'une conception originale dans laquelle les corps célestes sont descercles de feux, que l'on ne peut distinguer. Ces anneaux possèdent des ouvertures qui nouspermettent de voir les astres. Les cercles tournent, mais nous ne savons pas autour de quoi.

Les historiens considèrent que cette explication constitue, malgré ses innombrablesincohérences, une des premières tentatives d'élaboration d'un modèle de mécanique des corpscélestes.

AnaximèneAnaximène (580-530 av. J.C. environ) semble avoir été le disciple d'Anaximandre. Sa

réputation est grande, notamment parce qu'il aurait écrit un ouvrage exposant de manière



simple l'ensemble de ses connaissances. Ce livre, de « vulgarisation » en quelque sorte, nenous est pas parvenu.

L'air comme principe fondamental

Comme les autres philosophes milésiens, Anaximène introduit un élément premier dans sesexplications. Cet élément génère les choses en même temps qu'il les constitue (voirnotamment : Hippolyte, Réfutations de toutes les hérésies, I, 7).

L'astronomie d’Anaximène

Pour Anaximène, la Terre est large et plate ; elle flotte sur l'air. Le Soleil, la Lune et les autresastres, flottent sur l'air. Les étoiles seraient « comme des clous enfoncés dans la voûtecristalline » (Aétius, Opinions, II, XIV, 3).

L'école pythagoricienneL'école pythagoricienne s'est développée en Italie du Sud au 6ème siècle av. J.C. Le fondateurde cette école, Pythagore, aurait vécu entre 580 et 500 environ. Nous savons qu'il est né àSamos et qu'il s'est fixé par la suite à Crotone en Italie méridionale. Les disciples dePythagore auraient eu tendance à lui attribuer leurs propres découvertes. Les sources sontdonc à manier avec beaucoup de précaution. Il aurait rassemblé autour de lui un petit groupe

de personnes unies par des croyances religieuses.Il ne reste aucune oeuvre complète des pythagoriciens. On a donc, comme pour les autresprésocratiques, des commentaires des doxographes.

Nous allons examiner les aspects « scientifiques » des oeuvres pythagoriciennes, en n'oubliantpas qu'il s'agit d'une partie d'une philosophie beaucoup plus vaste, qui ne se limite pas auxseules questions savantes.

L'astronomie pythagoricienneContrairement aux Milésiens, les Pythagoriciens ne recherchent pas de cause première. Ilsfont des nombres le principe de toutes les choses. Ils cherchent d'abord le caractèremathématique des phénomènes naturels.

Leurs conceptions astronomiques nous sont parvenues par fragments, nous en restituons iciquelques éléments. Ainsi, Alcméon de Crotone assurait que « les planètes ont un mouvementcontraire à celui des étoiles fixes, d'ouest en est ». (Aétius, Opinions, II, XVI, 2-3).

Pythagore aurait été le premier à comprendre « que l'étoile du Soir et l'étoile du Matin [c'est-à-dire Vénus] ne font qu'une ». (Diogène Laërce, Vies, IX, 23.)



Une des premières explications de l'infinitude de l'Univers nous est fournie par Archytas qui,selon Simplicius, exposait ainsi le problème : « Si je me trouvais à la limite extrême du ciel,autrement dit sur la sphère des fixes, pourrais-je tendre au-dehors la main ou un bâton, oui ounon ? Certes, il est absurde que je ne puisse pas le faire ; mais si j'y parviens, cela impliquel'existence d'un dehors, corps ou lieu (...). On avancera sans cesse, de la même manière, vers

la limite sans cesse atteinte, en posant la même question et, comme ce qu'atteindra le bâtonsera sans cesse autre, il est clair que cet autre est aussi illimité ».(Simplicius, Commentaire

sur la Physique d'Aristote, 467, 26.)

Il est également possible que les Pythagoriciens aient été les premiers à soutenir que la Terreétait sphérique. Cette conception n'est pas fondée sur des expériences, mais sur l'idée que lasphère est considérée comme une forme parfaite. Il s'agit donc d'une esthétique mathématique.

La cosmologie de Philolaos de CrotoneNous proposons ici de nous focaliser sur une cosmologie particulière d'un Pythagoricien, afinde mieux cerner le rapport entre les nombres et le monde qu'établissent ces présocratiques.

Nous allons analyser plus en détail la conception du monde attribuée à Philolaos de Crotone(450-400 av. J.C.). Nous nous référons en particulier au texte d'Aétius (Opinions, II, VII, 7),qui fournit une présentation relativement complète de la conception cosmologique dePhilolaos. Ce dernier distingue plusieurs parties dans l'univers : la zone la plus haute quicorrespond aux astres fixes, est appelée Olympe (c'est le domaine réservé aux Dieux) ; ensuitese trouve le Cosmos (ce qui est ordonné) qui contient les planètes, le Soleil et la Lune. Enfin,le Ciel constitue la partie sublunaire.

L'ordre des astres est le suivant : au centre du monde est placé un feu (qui n'est pas le Soleil),puis vient, l'Anti-Terre, la Terre, la Lune, le Soleil, les cinq planètes, et la sphère des étoilesfixes. Tous ces astres tournent autour du feu central. Pour rendre compte du mouvementrégulier des cieux, les mouvements des astres se font selon des vitesses précises.



L'univers de Philolaos de CrotoneCrédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

On ignore, dans cette conception, pourquoi le feu central et l'Anti-Terre ne sont pas visiblesdepuis la Terre. Il convient de remarquer dans ce modèle que c'est la première fois que laTerre n'est pas au centre et qu'elle est en mouvement sur une orbite circulaire. La Lune et leSoleil ne font que réfléchir la lumière du feu central.

Les rayons des orbites sont régis par un ordre mathématique précis que nous indiquePlutarque (dans son texte Plutarque donne un ordre différent des astres) : le rayon du feucentral est 1, le rayon de l'orbite de l'anti-Terre est 3, de la Terre 9, de la Lune 21, de Mercure81, de Vénus 243, du Soleil 729 (729 est à la fois un carré et un cube, 272, 93, d'où le nom decarré-cube donné au Soleil) et ainsi de suite par multiplications par 3 successives.

On doit remarquer ici les effets de la mystique des nombres propre aux pythagoriciens : lesrayons des orbites des astres suivent une progression de raison 3, non pas parce que ce résultatproviendrait d'observations, mais seulement en raison d'une harmonie céleste que recherchentles pythagoriciens.

Bien que fausse, cette conception de l'univers, avec la Terre en rotation et en orbite, exerceraune certaine influence sur quelques philosophes ultérieurs.

Exercice







Astronomie présocratique

Difficulté : ** Temps : 20

Question 1)

Quels sont pour Thalès et pour Anaximandre les « principes premiers » ?

Question 2)

Quelle est la structure de l'Univers chez le pythagoricien Philolaos de Crotone ?

La science grecque

Les mutations de la civilisation grecque



Socrate et Agrippus devant des figures géométriques (scène allégorique)Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

La deuxième moitié du 5ème siècle est marquée, en Grèce, par plusieurs grandes mutations.L'éducation s'étend grâce aux sophistes qui sont d'abord des rhéteurs. L'équilibre géopolitiqueau sein du monde grec est considérablement modifié. Athènes constitue désormais le centreintellectuel de la Grèce. Les deux écoles présocratiques s'étaient constituées en Ionie et enItalie. Avec Socrate (v. 470-399 av. J.C.), c'est le coeur même de la Grèce qui devient le foyersavant. Surtout, Socrate modifie la conception de la philosophie jusqu'ici en vigueur. Lacosmologie et la physique occupaient jusqu'ici une place prépondérante dans les savoirs

produits. A partir de la deuxième moitié du 5ème siècle, l'éthique et la philosophie moraledeviennent le domaine privilégié de réflexion.

Le rôle de PlatonPlaton (427/8-348 av. J.C.), disciple de Socrate, s'est lui aussi intéressé à l'éthique, mais il aégalement avancé des idées majeures en science et en particulier dans le domaine del'astronomie. Simplicius explique que Platon pose ce problème aux mathématiciens : « Quels

sont les mouvements circulaires et uniformes et parfaitement réguliers qu'il convient deprendre pour hypothèse, afin que l'on puisse sauver les apparences des astres errants ».

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(Simplicius, Commentaire à la Physique d'Aristote). Le but de l'astronomie est donc ici fixé.La conception platonicienne de la démarche savante repose sur l'idée que le monde est régipar un ordre précis que l'on peut décrire en terme de mouvements réguliers en utilisant lesmathématiques. Platon propose une méthodologie propre à l'astronomie qui aura une grandeinfluence sur la science occidentale. Le philosophe recommande de se tourner vers

l'astronomie théorique davantage que vers l'observation. Dans la République il assure que «c'est en faisant usage de problèmes (...) comme en géométrie, que nous étudieronsl'astronomie elle-même », même si cette méthode est « infiniment plus ardue que la façondont on s'y prend maintenant pour faire de l'astronomie » (Platon, La République, 530 av.J.C.)

La contribution majeure de Platon est d'avoir imposé l'idée d'une astronomie fondée sur lesmathématiques.

Platon expose, notamment dans la République et le Timée, sa conception du cosmos, dans unlangage souvent obscur. Deux idées essentielles émergent toutefois. Platon propose d'abord de

distinguer deux types de mouvement, celui de la sphère des fixes et celui du Soleil, de la Luneet des planètes, qui s'effectue dans le sens inverse du premier. Le philosophe grec assure queVénus et Mercure se déplacent avec la même vitesse angulaire que le Soleil.

Les sphères d'EudoxeEudoxe de Cnide (v. 405-350 av. J.C.) a été, pendant une brève période l'élève de Platon. Ilest d'ailleurs possible qu'Eudoxe ait directement influencé Platon. Sa théorie la plus célèbreest celle des sphères homocentriques.

Eudoxe supposait que les trajectoires apparentes du Soleil, de la Lune et des planètes étaientproduites par les mouvements circulaires d'un certain nombre de sphères concentriques. LaTerre est immobile au centre commun de toutes ces sphères, mais leurs axes sont inclinés l'unpar rapport à l'autre, elles tournent à des vitesses différentes. Eudoxe postule l'existence de 4sphères pour chacune des cinq planètes (chaque planète se trouvant sur l'équateur de la sphèrela plus intérieure).

La sphère extérieure rend compte des phénomènes produits par la rotation diurne de la

Terre. La seconde sphère produit dans chacun des cas le mouvement apparent de la planète le

long du zodiaque. Elle tourne d'ouest en est, mais la vitesse avec laquelle elle le faitest différente d'une planète à l'autre

Les sphères inférieures servent à expliquer les stations et les rétrogradations. Ces deuxsphères tournent à la même vitesse, mais en sens contraire. Leur mouvement combinéproduit la courbe appelée « hippopède » par Eudoxe, car elle a la forme d'une entravede cheval.

La Lune et le Soleil, qui n'ont pas de mouvement de rétrogradation, n'ont que trois sphères.



Les sphères d'EudoxeCrédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

C'est un système très complexe (au total, il compte 27 sphères !) qui permet de rendre comptede phénomènes astronomiques jusqu'ici problématiques. Eudoxe ne dit pas quel statut précis aces sphères. On ne sait pas, par exemple, si elles ont seulement une existence mathématique etabstraite.

Aristote et la théorie des sphères







Les sphères d'AristoteCrédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

La théorie des sphères va être reprise et augmentée par un des philosophes grecs les plusimportants de l'antiquité : Aristote (384-322 av. J.C.).

Il convient, avant de détailler ces modifications, de décrire la conception globale du mondeselon Aristote. Au centre se trouve la Terre, puis vient la Lune, le Soleil, Vénus, Mars, Jupiteret Saturne et enfin la sphère des étoiles fixes. L'Univers est divisé en deux parties distinctes etde nature très différente. Le monde sublunaire est composé de quatre éléments : l'eau, l'air, la

terre et le feu. Surtout, il est imparfait et corruptible. En revanche le monde supralunaire,constitué d'éther, est le domaine de la perfection. Les objets qui s'y trouvent sont parfaits etimmuables. Ils sont sphériques et animés de mouvements circulaires et uniformes.

Aristote a donc affiné le modèle des sphères d'Eudoxe. Il souhaitait notamment expliquercomment s'effectuait la transmission du mouvement d'une sphère à l'autre. Aristote supposedonc que les sphères sont en contact les unes avec les autres. Le philosophe estime quechaque astre est bien sûr soumis aux mouvements de ses sphères, mais également par toutescelles qui les englobent. Aristote ajoute des « sphères tournant à rebours », qui annulent lesmouvements des autres sphères. Le modèle comporte désormais 56 sphères. Certainsproblèmes mathématiques ne sont toujours pas résolus, malgré la complexité du système :

ainsi les variations d'éclat des planètes demeurent sans explication.

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Les théories d'Héraclide du Pont

Héraclide du Pont (388 – 312 av. J.C.) a été un élève d'Aristote. On lui attribueprincipalement deux théories. La première concerne la rotation axiale de la Terre en 24heures, tandis que la sphère des étoiles n'a pas de mouvement. La seconde théorie porte sur ledéplacement, en cercle, de Vénus et de Mercure, autour du Soleil. Toutefois, il convient denoter que l'attribution de cette dernière idée à Héraclide est douteuse. Il reste probable qu'elleait été exprimée à la même époque.

Aristarque de Samos

Aristarque de Samos, De Magnitudinibus, et distantiis Solis et Lunae, 1572.Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Aristarque de Samos (320-250 av. J.C ) est le premier à avoir formulé l'hypothèse

héliocentrique. Les informations relatives à cette théorie sont de seconde main et nousconnaissons cette hypothèse grâce à un texte d'Archimède. Ce dernier explique qu'Aristarque

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« suppose en effet que les étoiles fixes et le Soleil restent immobiles, que la terre tourneautour du Soleil sur une circonférence de cercle, le Soleil occupant le centre de cettetrajectoire, et que la sphère des fixes, qui s'étend autour du même centre que le Soleil, à ladistance des étoiles fixes est comparable au rapport du centre de la sphère à la surface ».(Archimède, Arénaire, I )

Aristarque suppose donc que la sphère des étoiles fixes est immobile et que c'est la Terre quitourne sur son axe, comme Héraclide du Pont. Il soutient que la Terre se déplace autour duSoleil. Si l'idée de faire se mouvoir Vénus et Mercure autour du Soleil a été probablementintroduite antérieurement, l'originalité d'Aristarque est d'avoir fait du Soleil le centre de toutsystème.

La théorie d'Aristarque semble n'avoir pas connu de succès dans l'Antiquité. Elle n'a étéadoptée que par Séleucos de Séleucie, un astronome babylonien du 2ème siècle av. J.C.Comment expliquer ce rejet de la théorie d'Aristarque ? Certains auteurs qui n'étaient pasastronomes, ont condamné les idées d'Aristarque pour des raisons religieuses, car la position

centrale de la Terre est une croyance très prégnante chez les Grecs. Pour les astronomes, lesobjections ne sont pas religieuses. L'argument le plus important est que si la Terre se déplaçaitautour du Soleil, les constellations subiraient à nos yeux d'importantes déformationsangulaires.

Épicycles et excentriquesIl est très difficile de retracer la généalogie de la théorie des épicycles et excentriques, lessources originales nous manquent, mais les historiens sont globalement d'accord pour indiquerque c'est à Appolonius que l'on doit ces deux théories géométriques. Né à Perga (dansl'actuelle Turquie), il travailla quelque temps à Alexandrie. Appolonius a très probablementété le premier à utiliser les épicycles et les excentriques pour les mouvements du Soleil, de laLune et des planètes.

Pour les épicycles, la Terre est au centre d'un cercle nommé déférent (du latin deferens,portant). Le centre C de l'épicycle se meut sur le déférent autour de la Terre dans la périodeoù la planète fait un tour du ciel (sa révolution sidérale), tandis que la planète parcourt sonépicycle.



Combinaison d'un cercle déférent et d'un épicycle (a). Mouvement de la planète P autour de laTerre (b). Parties 1, 2, 3, 4 du mouvement décrit en (b), tel qu'il serait vu depuis la Terre (c).Crédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

En ce qui concerne la théorie des excentriques, le corps céleste se déplace le long de lacirconférence d'un cercle « excentrique », c'est-à-dire un cercle dont le centre ne coïncide pasavec la Terre. En règle générale, l'hypothèse excentrique est utilisée pour le Soleil et les

hypothèses épicycliques pour la Lune et les planètes.

L'oeuvre d'HipparqueLa précision des observations s'accroît progressivement et le premier catalogue astronomiquecomplet est dû à Hipparque de Nicée. On sait très peu de chose de son existence, sinon lesdates de son activité astronomique : depuis l'équinoxe d'automne du 26 septembre 147 av. J.C.et la dernière celle de la position de la Lune le 7 juillet 127. Pline l'ancien nous explique

l'importance du catalogue d'Hipparque : « Il osa ainsi faire quelque chose qui serait témérairemême pour un dieu : à savoir, compter le nombre des étoiles à l'intention de ses successeurs etréviser nommément la liste des constellations. Pour ce faire, il inventa des instruments quipermettaient d'indiquer leurs diverses positions et leurs grandeurs, de façon que l'ont pûtdécouvrir facilement, non seulement si certains astres périssaient et naissaient mais encore sil'un ou l'autre changeait de position, ou était en mouvement, et aussi s'ils croissaient oudécroissaient en grandeur. Il laissa ainsi le ciel en héritage à l'humanité, si l'on avait putrouver quelqu'un qui eût été en mesure de revendiquer cet héritage ». (Pline, Histoire

naturelle, II, 25, 95).

Ce catalogue d'Hipparque ne nous est pas parvenu. Son existence nous est notamment connuepar Ptolémée qui ne cache pas sa dette à l'égard d'Hipparque. Il donnait la position de 850étoiles (longitudes et latitudes).







Les observations d'Hipparque l'ont conduit à la découverte d'une donnée astronomiquecapitale : la précession des équinoxes. Les positions des points ne sont pas constantes parrapport aux étoiles fixes : elles se déplacent d'est en ouest de 50 secondes angulaires par an.

C'est en comparant ses observations avec celles faites 160 ans auparavant par deux

astronomes (Aristille (vers 300 av. J.C ) et Timocharis (300 av. J. C.)) qu'Hipparque a montréle changement de position des points équinoxiaux. Il a même donné une valeur de la vitessede ce changement : considérant un mouvement uniforme, Hipparque conclut à undéplacement d'1 degré tous les 100 ans, c'est-à-dire 36 secondes angulaires tous les ans.

La précession des équinoxesCrédit : Astrophysique sur Mesure / Jean-Eudes Arlot et Gilles Bessou

"Sauver les apparences"Comme nous l'avons vu avec Platon, l'expression « Sauver les apparences » constitue unaxiome majeur de l'astronomie grecque. « Sauver les apparences » signifie d'abord qu'il estnécessaire de présenter des constructions mathématiques permettant d'expliquer lesmouvements des astres en terme de mouvements réguliers et uniformes.

Délaissant les observations, les Grecs ont privilégié les solutions mathématiques. Ils ontégalement élevé l'uniformité au rang de principe absolu. Ainsi, leur réticence à l'endroit desellipses s'explique, au moins en partie, par le fait que le mouvement circulaire est à la fois leplus simple et le plus uniforme.

L'école d'AlexandrieIl s'agit d'un haut lieu de la science hellénistique. Sous la dynastie des Lagides, du 4ème au2ème siècle av. J.C., l'Égypte devient le pays le plus riche de l'Orient et le centre le plusimportant de l'hellénisme. Alexandrie est l'épicentre de la vie intellectuelle. Elle dispose d'unebibliothèque d'environ 700000 manuscrits. Il y a également le Musée qui rassemble unecommunauté de chercheurs. En son sein, l'activité astronomique est intense, grâce notammentà Ératosthène.







Eratosthène de CyrèneEratosthène de Cyrène (275-195 environ) est appelé d'Athènes par Ptolémée III pour êtreprécepteur de son fils (le futur Ptolémée IV) et pour être conservateur de la bibliothèque. Ces

centres d'intérêt sont multiples : histoire, poésie, grammaire, mathématiques et astronomie.

Il est le premier à avoir donné une approximation presque correcte de la circonférence de laTerre.

L'expérience d'Eratosthène de CyrèneCrédit : Astrophysique sur Mesure / Jean-Eudes Arlot et Gilles Bessou + image NASA

Il apprend que dans une ville d'Égypte (Syène, aujourd'hui Assouan), le jour du solstice d'été,les obélisques n'ont pas d'ombre et le Soleil se reflète exactement au fond d'un puits. Aumême moment, à Alexandrie, les rayons du Soleil ne tombent pas verticalement : lesobélisques ont une ombre. L'angle de l'ombre correspond au cinquantième de la circonférenced'un cercle. Ératosthène connaissait la distance Syène-Alexandrie, qui avait été mesurée pardes compteurs de pas professionnels (bématistes). La distance trouvée est 5000 stades ;Ératosthène déduit que la circonférence de la Terre est 250000 stades en supposantqu'Alexandrie et Syène sont sur le même méridien (ce qui n'est pas tout à fait vrai).







Ptolémée

Ptolémée (v. 90 - v. 168 après J.C.)Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Pendant les trois siècles qui s'écoulent entre Hipparque et Ptolémée, il y a un véritablemarasme dans le domaine de l'astronomie. Claude Ptolémée a produit une oeuvreconsidérable. Nous ne savons rien de sa vie, si ce n'est les dates limites de ses observationsfaites à Alexandrie : de 127 à 151 ap. J.C. Il nous est connu par ses ouvrages, notamment sa

Composition mathématique (connu depuis le Moyen-Âge sous le nom arabe d' Almageste, cequi signifie le Grand Livre). C'est la somme astronomique antique la plus complète qui noussoit parvenue.

Ptolémée connaît très bien ses prédécesseurs, surtout, il évoque fréquemment Hipparque.

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Hypothèse cosmologique d'Aristote, reformulée par PtoléméeCrédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Ptolémée poursuit l'entreprise astronomique grecque qui consiste à « sauver les apparences »en expliquant les mouvements apparemment irréguliers des astres grâce à la combinaison demouvements circulaires uniformes. Il utilise au départ les épicycles et les excentriques.Toutefois, Ptolémée parvient à introduire une modification importante dans la théorie initiale.

L'astronome détaille ses observations de Lune. Il souligne certaines discordances entre lespositions réelles et celles prédites par la théorie courante.

Le point équant

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Introduction du point équant pour décrire les planètes.Crédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

La planète P se meut sur un cercle excentrique de centre fixe C. T est la Terre. (Le centre ducercle C ne coïncide pas avec la Terre : le cercle est un excentrique) De plus, la planète semeut uniformément non pas par rapport à C, ni par rapport à la Terre, mais par rapport à unpoint Q (appelé point équant) situé sur TCA de sorte que TC=CQ. La planète tourne de tellemanière que l'angle PQA croisse uniformément, c'est-à-dire de quantité égale dans des tempségaux. (C'est donc l'angle AQP qui varie régulièrement en fonction du temps). Dans ce cas,bien que P demeure à la même distance du centre C, le point par rapport auquel le mouvement

est uniforme est le point Q (point équant). On peut donc parler de mouvement circulaire parrapport à C, et de mouvement uniforme par rapport à Q, mais on ne peut plus parler demouvement circulaire uniforme. L'historien Jean-Pierre Verdet parle, à propos du pointéquant, d'une « tricherie géniale », indiquant par là que Ptolémée parvient à conserver lesexigences de mouvements circulaires et uniformes sans pourtant être totalement enfermé dansce carcan théorique.

L'héritage grecAvec Ptolémée s'achève le développement de l'astronomie antique. C'est la fin d'undéveloppement intellectuel exceptionnel dont l'origine était grecque. Par la suite la scienceromaine n'a fait, globalement, que confirmer la science grecque. Les réalisations romainessont d'une autre nature (notamment dans le domaine de l'architecture ou de la poliorcétique).

La civilisation grecque a fixé un certain nombre de règles qui se rattachent globalement à unepensée scientifique que nous avons en héritage. Toutefois, la culture grecque a étéparticulièrement menacée de disparition au début de l'ère chrétienne.

Ainsi en 269 ap. J.C., la Bibliothèque d'Alexandrie brûla partiellement lors de l'attaque de lareine Zénobie (reine de Palmyre) ; elle est attaquée en 415 ap. J.C.







C'est en grande partie grâce à l'Islam que l'enseignement grec fut préservé jusqu'à ce qu'il soitrécupéré par l'Europe du Moyen-Âge. Nous allons donc évoquer la manière dont estenvisagée la pratique astronomique dans les premières années de l'ère chrétienne, jusqu'au15ème siècle et la révolution copernicienne. Il nous faut distinguer deux ensembles culturels,religieux et politiques distincts (le monde musulman et le monde chrétien), mais pas

hermétiques.

Exercice

La science grecque

Difficulté : ** Temps : 20Question 1)

Quelles sont les contraintes méthodologiques que pose Platon pour l'astronomie ?

Question 2)

Quelle est l'organisation de l'Univers chez Aristote ?

Question 3)

Décrivez brièvement la théorie des épicycles et celle des excentriques

Question 4)

Rappeler brièvement le principe de l'expérience d'Eratosthène

Question 5)

Quelle est la « tricherie géniale » de Ptolémée dans l'organisation des mouvements planétaires?

L'astronomie arabe (7ème - 15ème siècle)

Cadres géographique et historiqueHistoriquement, la civilisation musulmane a pris son essor, à partir du 7ème siècle, autour dela péninsule arabique, et de ce qui est aujourd'hui la Syrie, l'Irak et la Palestine.



Progressivement l'expansion gagne les régions voisines d'Égypte et de Perse. Plus loin,l'Afghanistan, le Turkestan, le Maghreb et l'Espagne sont conquis. Quelques zones del'Europe méridionale (notamment la Sicile) sont ponctuellement occupées.

La civilisation musulmane se déploie donc dans un immense espace géographique. Lorsque le

fondateur de l'Islam, Mahomet, meurt en 632, c'est une grande période de conquête quis'ouvre. Les premiers Califes dominent rapidement la Syrie, la Mésopotamie, la Perse,l'Égypte, le Maghreb et la péninsule ibérique à partir de 711.

La première dynastie régnante, les Omeyyades, connaît un développement culturel majeur :on assiste à la construction de bibliothèques, à la traduction de nombreux textes.

Les Omeyyades sont renversés en 750. Une nouvelle dynastie domine l'Empire musulman : cesont les Abbassides. La civilisation Abbasside se maintient officiellement jusqu'en 1258. Enfait, les chefs de cette dynastie n'ont plus le pouvoir depuis le milieu du 11ème siècle. Ce sontles Seljoukides qui gouvernent. L'influence de l'Empire musulman décroît progressivement

avec le début des Croisades. Parallèlement l'Empire Ottoman monte en puissance.

ObservatoiresIl convient de noter que le pouvoir politique, dans l'Empire arabo-musulman, est toujourssoucieux de développer les observations astronomiques. Les demandes de l'Etat sontnombreuses et assorties de subsides conséquents.

Le calife al-Mamun à Bagdad est le premier à avoir financé une structure savante dédiée àl'astronomie. Il ne s'agissait pas, à proprement parler, d'un observatoire, mais l'objectif étaitd'organiser les observations et les calculs. Ces derniers ont été faits dans la Maison de laSagesse (créée par son père Harun ar-Rashid). Les observations, elles, sont faites sur un despoints les plus élevés de la région.

Le premier véritable observatoire (avec ses instruments, ses bâtiments et ses astronomes) n'aété fondé qu'au 13ème siècle dans la ville de Maragha en Asie Centrale. Il a été dirigé par legrand astronome et mathématicien Nasir ad Din At Tusi (qui est mort en 1274). Financé parl'empereur mongol Hulagu, il a fonctionné pendant une vingtaine d'années.



Extrait du Prodromus Astronomiae d'Hévélius (édition de 1690), présentant notamment leprince Ulugh Beg (le troisième en partant de la gauche)Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Au 14ème siècle, un second grand observatoire a été érigé à Samarcande par le prince UlughBeg (1393-1449). C'est l'astronome et mathématicien al-Kashi (mort en 1429) qui y dirige lestravaux.

Un troisième observatoire a été fondé à Istanbul au 16ème siècle par le sultan ottoman MuradIII (1574-1595). Une quinzaine d'astronomes y travaillaient, avec l'aide d'un personneltechnique.

Il convient de remarquer que ces observatoires sont tous situés en Orient. Les historiens nesignalent pas d'établissements astronomiques dans la zone d'influence occidentale.

Demande sociale et politiqueL'importance du financement étatique témoigne d'une forte demande sociale et politique àl'endroit de l'astronomie. Les pratiques culturelles de la civilisation musulmane impliquent lerecours à des connaissances astronomiques précises. Il est ainsi nécessaire de déterminer laposition de la Mecque pour les prières. De même, le calendrier musulman est un calendrierlunaire et les astronomes doivent fixer la fin et le début du ramadan (le jeûne des musulmans).

Les savants apportent, dès le 8ème siècle, des réponses pratiques (et parfois approximatives) àces questions d'ordre religieux. On peut ainsi citer l'exemple des techniques pour orienter les

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Mosquées et déterminer la direction de la Mecque qui sont expliquées dans des ouvragesintitulés Dala'il al-Qibla (Les indicateurs de la direction de la Mecque).

TraductionsDu 8ème au 11ème siècle, l'astronomie arabe est marquée par un important travail detraduction des textes pré-islamiques. Les sources auxquelles puisent les savants musulmanssont essentiellement grecques, indiennes, persanes, syriaques et babyloniennes. Ainsi, leshistoriens ont déterminé que l' Almageste de Ptolémée a d'abord été traduit du syriaque enarabe au 8ème siècle (par al-Hasan Ibn Quraysh). À la fin du 8ème siècle, le même texte a ététraduit à partir d'une version grecque. L'astronomie pratique n'est pas absente de ce travail detraduction. Ainsi, les ouvrages décrivant le fonctionnement et l'usage des instruments, commele livre de l'astrolabe de Théon d'Alexandrie du 4ème siècle, sont transcrits.

C'est l'héritage grec qui est le plus puissant dans cette phase de traduction. L'Almageste dePtolémée constitue l'oeuvre de référence que les traducteurs tentent de mettre à la portée desétudiants.

Parallèlement à cette assimilation des connaissances pré-islamiques (principalementgrecques), les astronomes musulmans développent, à partir du 9ème siècle, une pratiqueobservationnelle particulièrement importante. Ainsi, à la demande du calife abbasside al-Ma'mun, les observateurs déterminent l'inclinaison de l'écliptique et la précession deséquinoxes. Surtout, comme nous l'avons vu, les recherches ont pour but de perfectionner lessolutions mathématiques aux problèmes posés par la pratique culturelle.



Astrolabe persan (vu de face) - Iran (Ispahan), 1683.Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Conservant le cadre ptoléméen du géocentrisme, l'astronomie arabo-musulmane estprincipalement une science d'observation et de description. Il s'agit d'abord de vérifier et decorriger des phénomènes connus et non de spéculations cosmologiques.

Cette astronomie pratique du monde musulman parvient à pénétrer en Europe. Des dizainesd'ouvrages appartenant à ce domaine ont été traduits en hébreu et en latin.

Exercice

Astronomie arabe


Question 1)

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Sur quelles demandes sociales s'appuie le développement de l'astronomie arabe ?

L'astronomie dans l'Occident médiéval

Introduction

Introduction

Le Moyen-Âge savant peut se diviser en quatre grandes périodes : le haut Moyen-âge, les 11et 12ème siècles, 13-14ème siècles et 14-15ème siècles.

Le haut Moyen-ÂgeLe haut Moyen-Âge s'étend des invasions barbares jusqu'au début du 11ème siècle. Cetteépoque est marquée par un grand désordre politique et économique, consécutif àl'effondrement de l'Empire Romain. Malgré cet effondrement des structures, quelques

hommes vont essayer de sauver l'héritage antique. Ainsi Boèce (mort en 524), qui est l'un desfondateurs de la pensée médiévale, propose de prolonger la division des arts libéraux entrivium (logique, grammaire, dialectique) et quadrivium (arithmétique, géométrie, musique etastronomie). Au 8ème siècle, il convient de signaler les travaux de l'anglais Bède le Vénérable(672-735). Lecteur de Pline l'ancien, il s'intéresse beaucoup à l'arithmétique. Dans le domainede l'astronomie, il observe les rapports des marées avec le mouvement de la Lune.

Le 9ème siècle connaît une embellie politique (on parle parfois de Renaissancecarolingienne). La dynastie carolingienne restaure les structures politiques et délimite un vasteempire. Les réalisations scientifiques sont faibles, malgré la multiplication des écoles et desscriptoria (dans les monastères des ateliers où les moines recopient les textes anciens) quipermettent la survie de quelques fragments de la culture antique.

A propos de cette période du haut Moyen-Âge, l'historien Edward Grant écrit : « Un voilesombre s'était abattu sur la science en Europe occidentale ». (Edward Grant, La physique auMoyen-Âge VIème – XVème siècle).

Les 11ème et 12ème sièclesLes 11ème et 12ème siècles sont marqués par une forte poussée démographique, desdéfrichements importants, le développement des villes et l'extension des ordres monastiques.



Les souverains parviennent à limiter les désordres féodaux. C'est aussi le début des croisades.Les contacts et les rencontres avec d'autres civilisations permettent l'introduction en Occidentde la science arabe.

Il convient d'évoquer le parcours (à la fin du 10ème et au début du 11ème siècle) de Gerbert

d'Aurillac. Né entre 940 et 945 il est d'abord moine à Aurillac puis écolâtre à Reims. Il yenseigne les arts libéraux. Archevêque de Reims, puis de Ravenne, il devient pape en 999sous le nom de Sylvestre II. Il meurt en 1003. Le point culminant de sa carrière se situe lorsde son séjour en Espagne de 967 à 970. Il subit l'influence des arabes et est le premier àintroduire en Occident les chiffres dit arabes.

Toutefois, c'est le 12ème siècle qui marque l'apogée de l'ère des traductions qui constitue untournant capital dans l'histoire des sciences de l'Occident. L'Espagne devient le grand centreculturel où les clercs de l'Europe entière viennent consulter les sources arabes et la scienceantique. Tolède en particulier constitue, à partir de la fin du 11ème siècle, le pôle majeur destraductions. Les écrits anciens sont massivement traduits en plusieurs langues. Les traductions

sont le plus souvent effectuées par deux personnes : l'une transcrivant l'arabe en languevulgaire et l'autre traduisant cette dernière version en latin.

Parmi les grands traducteurs de l'époque, on peut citer Gérard de Crémone qui traduitl' Almageste de Ptolémée et des textes d'Aristote.

Le 13ème siècle et le début du 14ème siècle



Libros del saber de astronomia d'Alphonse X (édition de 1863)Crédit : Bibliothèque de l'Observatoire de Paris

Il s'agit probablement de la période la plus intense dans l'assimilation des connaissances,avant que ne soit exposée une science médiévale originale. Les historiens repèrent leséléments d'une activité savante renouvelée. Ainsi, en Espagne Alphonse X le Savant (elSabio) (1221-1284) a composé une oeuvre astronomique importante. Ces Libros del saber de

astronomia terminés en 1280 contiennent la description des sphères célestes, l'énumérationdes étoiles avec leurs coordonnées, l'étude des principaux instruments (notammentl'astrolabe). Les Tables Alphonsines, présentant de nombreuses corrections par rapport aux

anciennes tables, connaissent un très grand succès jusqu'au 16ème siècle.

D'un point de vue institutionnel, la fondation de nombreuses universités au 13ème sièclerevitalisent l'enseignement. Les Universités d'Oxford et Paris se concentrent surtout sur laphilosophie et les sciences, alors que Bologne s'oriente vers la médecine. Aristote domine lesenseignements : ses textes sont étudiés et discutés. Toutefois, à partir du 13ème siècle, lephilosophe grec est regardé avec une certaine méfiance, notamment parce qu'il affirme que lemonde est éternel, ce qui est en contradiction avec le dogme chrétien. À partir de 1210, lestextes d'Aristote ne doivent plus être expliqués à Paris ni en public ni en privé. En 1231,Grégoire IX, dans une bulle ordonne l'expurgation des traités aristotéliciens. Cet ordre n'a

jamais été exécuté. Aristote est aussi contesté par les astronomes, notamment en ce qui

concerne ses thèses physiques. L'usage que fait Ptolémée des épicycles et des excentriques

http://media4.obspm.fr/public/AMC/pages_antiquite-moyen-age/html_images/images_alphonsex.jpg.html



permet une meilleure adéquation avec les observations, davantage que les combinaisons desphères d'Aristote.

Deuxième moitié du 14ème et le début du15ème siècleLa deuxième moitié du 14ème siècle et le début du 15ème siècle sont marqués par unerégression économique et démographique. Les universités sont en pleine décadence.Toutefois, la science s'intègre davantage dans la vie pratique en s'associant aux techniques(comptabilité, médecine...). En astronomie l'un des problèmes les plus étudiés au 14ème siècleest celui de l'immobilité supposée de la Terre. Aristote et Ptolémée ont affirmé la traditiond'une Terre immobile. Jean Buridan (v. 1300 – v. 1358) assurait que le mouvement diurne de

la sphère stellaire et des planètes pouvait être « sauvé » par l'hypothèse d'une Terre en rotationet d'un ciel immobile ou par son inverse. Finalement Buridan se range à l'opiniontraditionnelle. De la même manière, Nicole Oresme (v. 1325-1382), après avoir présenté unesérie de raisons convaincantes en faveur du mouvement de la Terre, conclut finalement qu'ilne faut pas renoncer à l'opinion traditionnelle selon laquelle la Terre est immobile au centrede l'univers et que les astres et le ciel tournent autour. Il s'agit de protéger la foi chrétienne.

Les blocages sont autant philosophiques que théologiques en ce qui concerne le mouvementde la Terre. Toutefois cette dernière thématique est une question majeure à la fin du Moyen-Âge.

Exercice

Astronomie en occident médiéval


Question 1)

Comment s'opère le mouvement d'appropriation de l'héritage grec dans l'Occident médiéval ?

Question 2)

Quelle question, relative à l'astronomie, mobilise les savants de la fin du Moyen-Âge ?

Documents

cosmologie de l'antiquité au moyen age