La révolution scientifique : mesurer plutôt que qualifier
Cours · lettres et philosophie (ECG/ECT 1re année), chapitre 5 · prépas ECG et ECT, 1re année · le début du chapitre, la suite sur Adloun
L'année voit paraître deux livres qui n'ont rien à voir l'un avec l'autre. À Nuremberg, Des révolutions des orbes célestes de Copernic déplace la Terre du centre du monde. À Bâle, La Fabrique du corps humain de Vésale ouvre le corps et le dessine tel qu'il est, contre ce que Galien en avait écrit quatorze siècles plus tôt. Cent quarante-quatre ans plus tard, en , les Principes mathématiques de la philosophie naturelle de Newton ramènent la chute d'une pomme et la course de la Lune à une seule formule. On appelle « révolution scientifique » ce qui se passe entre ces dates.
Le mot est commode et il induit en erreur. Il laisse croire que des hommes lucides auraient enfin regardé le monde tel qu'il est, après deux mille ans d'aveuglement. C'est doublement faux. Aristote observait énormément — sa zoologie est un chef-d'œuvre d'observation — et Galilée se trompe souvent, notamment sur les marées, qu'il croit expliquer par le mouvement de la Terre. Ni le sérieux ni l'exactitude ne font la coupure.
La question de ce chapitre est donc celle-ci : qu'est-ce qui change, au juste, entre la physique d'Aristote et celle de Galilée ? La réponse tient en une phrase que le reste du chapitre a pour tâche d'établir : on ne change pas de réponse, on change de question — et cette question neuve n'attend pas une nature, elle attend un nombre.
5.1 Ce que la physique d'Aristote savait faire
Ce qui répond à la question « comment est-ce ? » : chaud, froid, sec, humide, lourd, léger. Une qualité se constate, se compare vaguement, mais ne s'additionne pas. Deux corps chauds ne font pas un corps deux fois plus chaud.
Ce qui répond à la question « combien ? » : une durée, une longueur, une vitesse. Une grandeur s'additionne, se divise, entre dans un rapport. C'est la condition pour qu'une loi mathématique puisse la saisir.
La physique d'Aristote explique par des qualités et par des fins. Un corps lourd tombe parce que son lieu naturel est le bas ; la flamme monte parce que le sien est le haut. Le mouvement n'est pas un état, c'est un passage vers un terme, et il s'arrête quand ce terme est atteint. Le monde est donc ordonné : il a un centre, un haut, un bas, et deux régions qui n'obéissent pas aux mêmes lois — au-dessous de la Lune, la génération et la corruption ; au-dessus, des sphères incorruptibles animées d'un mouvement circulaire éternel.
Ce système a tenu deux mille ans, et pas par sottise. Il rend compte de ce que chacun voit : les pierres tombent, la fumée monte, le Soleil tourne, et rien de ce qui est en haut ne semble jamais changer. Une théorie fausse qui explique tout ce qu'on observe est bien plus difficile à déloger qu'une théorie fausse qui se contredit.
Figure 1. Ce qui sépare les deux physiques n'est pas le soin de l'observation, c'est la question posée. Aristote et Galilée voient tomber la même pierre. Le premier demande pourquoi elle tombe et répond par une nature : le bas est son lieu. Le second demande comment elle tombe et répond par un rapport entre deux grandeurs mesurées, la distance et le carré du temps. La conséquence est brutale : une nature ne se mesure pas, donc ne se réfute pas ; un rapport entre grandeurs se vérifie, donc peut être faux. La science moderne gagne en prise sur le réel exactement ce qu'elle perd en profondeur d'explication.
Auteur : Galilée (1564–1642) — écrire la nature en langue mathématique
Pisan, mathématicien à Padoue puis à Florence. La thèse. Le monde est un livre écrit « en langue mathématique », et ses caractères sont des figures géométriques : qui ne les connaît pas erre dans un labyrinthe obscur (L'Essayeur, ). Ce n'est pas une métaphore décorative : c'est le programme de deux siècles. Le concept le plus utile. L'idéalisation. Galilée n'étudie pas la chute réelle, encombrée d'air et de frottements : il la ralentit sur un plan incliné, l'imagine sans résistance, et énonce la loi du cas qui n'existe nulle part. Le réel est ensuite retrouvé comme un cas complet. La filiation. Il reprend de Copernic () une hypothèse de calcul et la transforme en thèse physique, ce qui lui vaudra son procès ; il lègue à Descartes puis à Newton l'idée qu'un mouvement uniforme ne demande aucune cause — mais il la pense encore sur un cercle, et c'est Descartes qui la redressera en ligne droite (Principes de la philosophie, ).
La chute libre est trop rapide pour être chronométrée avec les moyens de . Galilée fait donc rouler une bille dans une rainure sur un plan très peu incliné, et mesure le temps à l'écoulement d'eau. Il trouve que les distances parcourues pendant des durées égales successives sont entre elles comme — donc que la distance totale croît comme le carré du temps. Ce que l'exemple montre : l'expérience n'est pas une observation plus attentive, c'est un dispositif construit pour rendre une grandeur comptable. On n'attend pas que la nature parle, on l'arrange pour qu'elle réponde par un nombre.
5.2 De l'observation à l'expérimentation
Intervention réglée sur un phénomène : on choisit les conditions, on en fait varier une seule, on isole les autres, et l'on recommence. À la différence de l'observation, elle suppose une question formulée à l'avance et un dispositif construit pour y répondre par oui, par non, ou par une mesure.
Exercices du chapitre
- Une filiation correctement énoncée corrigé
- Le calcul de Harvey corrigé
- Bacon et Descartes ne disent pas la même chose corrigé
- Ce que Newton refuse de dire corrigé
- Swift n'est pas un ennemi de la science corrigé
- Expliquer une phrase corrigé