Galilée (alias Galileo Galilei, 1564-1642) était un mathématicien, physicien, astronome et philosophe italien. Il créa un télescope de qualité supérieure avec lequel il fit de nouvelles observations du ciel nocturne, notamment que la surface de la Lune comporte des montagnes, que Jupiter a quatre lunes satellites et que les taches solaires du Soleil, observées attentivement, révèlent qu'il s'agit d'une sphère en mouvement.
Outre l'astronomie, Galilée mena de nombreuses autres expériences scientifiques au cours de sa longue vie, car il s'intéressait beaucoup à la physique. En testant des théories anciennes et en en proposant de nouvelles après une expérimentation méticuleuse, le scientifique s'attira les foudres de l'Église catholique pour avoir remis en question la vision ptolémaïque de l'univers. Reconnu coupable d'hérésie lors d'un procès en 1633, Galilée fut contraint de vivre ses dernières années en résidence surveillée dans sa villa de Toscane. Ses découvertes et, surtout, son approche de l'expérimentation et de la vérification des hypothèses ont fait de Galilée une figure influente de la révolution scientifique.
Jeunesse
Galilée vit le jour à Pise, en Italie, le 15 février 1564. Sa famille appartenait à la petite noblesse, mais se trouvait dans une situation peu enviable. Galileo hérita de l'intérêt pour la science de son père, Vincenzo Galilei (1520-1591), qui avait écrit des traités basés sur ses expériences pratiques dans le domaine de la musique. Vincenzo aurait pu être acclamé en musique, mais il gagnait de l'argent en tant que marchand de tissus, la famille de sa femme et de la mère de Galilée, Giulia, exerçant ce métier. À partir de 1581, Galilée étudia la médecine à l'université de Pise, mais c'est la partie mathématique du cours (qui faisait alors partie de l'enseignement traditionnel de la médecine) qui l'attirait le plus. À tel point que Galilée quitta Pise sans avoir obtenu son diplôme et prit un poste de professeur de mathématiques à Florence. Galilée était désireux de laisser sa marque, et ses études privées débouchèrent sur sa première contribution aux connaissances de plus en plus nombreuses de la révolution scientifique. Galilée étudia l'action des pendules et élabora sa théorie du mouvement constant. Les compétences de Galilée en mathématiques étaient telles qu'il obtint un poste dans ce domaine à l'université de Pise en 1589; trois ans plus tard, il devint professeur de mathématiques à l'université de Padoue.
C'est à Padoue que Galilée noua une amitié qui durerait toute sa vie avec le philosophe Cesare Cremonini (1550-1631). C'est également à Padoue que Galilée rencontra Marina Gamba. Bien qu'ils ne se soient jamais mariés, ils eurent trois enfants ensemble: Virginia (née en 1600), Livia (née en 1601) et Vincenzio (né en 1606). Galilée n'était jamais bien loin de la détresse financière, et il complétait ses maigres revenus de conférencier par des leçons privées et, à l'occasion, par un horoscope détaillé. En 1613, lorsque ses filles atteignirent l'adolescence, Galilée, incapable de vivre ouvertement avec sa maîtresse, inscrivit Virginia et Livia dans un couvent à l'extérieur de Florence (elles deviendraient toutes deux religieuses à l'âge adulte). Galilée pourvut aux besoins de ses filles au couvent, en leur achetant de meilleures chambres et en leur fournissant de la nourriture cultivée sur son propre domaine pour compléter la nourriture standard plutôt maigre du couvent. Virginia, alors connue sous le nom de Maria Celeste, fut d'une grande aide pour son père dans ses vieux jours.
De la théorie à la pratique: Une nouvelle science
Les mathématiques jouèrent un rôle essentiel dans la compréhension de l'univers par Galilée, comme il l'explique dans son livre L'Essayeur de 1623:
On ne peut le comprendre que si l'on apprend d'abord à comprendre la langue et à reconnaître les caractères dans lesquels il est écrit. Il est écrit en langage mathématique et les caractères sont des triangles, des cercles et d'autres figures géométriques; sans ces moyens, il est humainement impossible d'en comprendre un mot; sans ces moyens, il n'y a que des tâtonnements dans un labyrinthe obscur.
(Wootton, 163).
Mais Galilée était un penseur complet qui s'intéressait à toutes les disciplines de la pensée susceptibles d'apporter des réponses aux problèmes qu'il souhaitait résoudre. Son premier biographe, Vincenzo Viviani, note ce qui suit (paraphrasé par Heilbron):
[Il] pouvait rivaliser avec les meilleurs sélénologues de Toscane, conseiller les peintres et les poètes en matière de goût artistique et réciter par cœur de vastes extraits de Pétrarque, de Dante et de l'Arioste. Mais sa grande force, déclara Galilée lorsqu'il négocia un poste à la cour des Médicis en 1610, était la philosophie, à laquelle il avait consacré plus d'années d'études qu'il n'avait passé de mois à étudier les mathématiques. (v)
En bref, Galilée "n'était pas plus (ou moins !) mathématicien qu'il n'était musicien, artiste, écrivain, philosophe ou bricoleur... Galilée aurait réussi dans n'importe laquelle de ces professions"(ibid).
C'est dans les années 1590 que Galilée commença à s'éloigner des études mathématiques pures pour se tourner vers l'expérimentation, bien que l'histoire selon laquelle il aurait lâché des boulets de canon depuis la tour penchée de Pise soit apocryphe. Rejetant l'ancienne conception aristotélicienne de la physique, Galilée étudia dans son atelier privé des sujets tels que l'accélération uniforme, l'inertie et la mécanique. Il découvrit toutes sortes de faits physiques surprenants, comme le fait qu'un objet qui tombe a le même taux d'accélération quel que soit son poids (ce qui signifie que, si la résistance de l'air est supprimée, deux objets qui tombent, bien que de poids différents, toucheront le sol en même temps), qu'un projectile suit une parabole dans sa trajectoire d'un point à un autre, et qu'un corps se déplaçant sur une surface parfaitement lisse roule à une vitesse constante et, dans le vide, continuerait à le faire indéfiniment. Ce dernier point fut utilisé par Galilée pour expliquer un problème vieux comme le monde. Si la Terre tourne autour du Soleil, qu'est-ce qui la fait bouger ? Galilée démontra qu'en supposant que Dieu ait donné le coup d'envoi lors de la Création, aucune force continue n'était nécessaire.
Galilée s'intéressa de près à l'astronomie et, à partir de 1597, entama une correspondance durable avec Johannes Kepler (1571-1630), autre grand penseur et astronome. Ces deux hommes trouveraient les preuves physiques pour confirmer les théories controversées de Nicolas Copernic (1473-1543) et finalement enterrer celles, dépassées, de Claude Ptolémée (100 - 170 de notre ère). Copernic pensait que la Terre tournait autour du Soleil, tandis que Ptolémée pensait que le Soleil tournait autour de la Terre (un point de vue favorisé par l'Église). Galilée rejeta les méthodes de travail traditionnelles de l'astronome médiéval qui consistaient à créer des cartes et des tableaux méticuleux à l'aide de mathématiques complexes, et préféra axer son télescope sur l'observation directe et la découverte. En ce sens, "Galilée a fondamentalement changé la notion d'astronomie" (Burns, 63).
Le télescope de Galilée
Le premier télescope fut inventé aux Pays-Bas vers 1608, peut-être par Hans Lippershey (c. 1570 à c. 1619). L'idée simple d'utiliser une lentille convexe et une lentille concave à chaque extrémité d'un tube se répandit rapidement en Europe et parvint aux oreilles de Galilée en l'espace d'un an ou deux. Galilée construisit sa propre version en utilisant de superbes lentilles qu'il meula lui-même (bien qu'il n'ait jamais dit comment à qui que ce soit). En passant par plusieurs prototypes, Galilée arriva à un télescope avec un grossissement de 33 diamètres, bien plus puissant que tous ceux que possédaient ses contemporains. Le télescope de Galilée, qu'il appelait son occhiale ("lunette"), comportait deux lentilles placées à chaque extrémité d'un tube de plomb d'environ 60 cm de long. Elle était si puissante et si bien fabriquée que les autres scientifiques avaient du mal à croire ce que Galilée prétendait voir à travers elle, car leurs propres télescopes ne parvenaient pas à repérer ce que l'Italien voyait. Galilée inventa même une paire de jumelles, mais l'idée ne fut pas retenue. Parmi les autres gadgets inventés par Galilée figurent le thermomètre (en fait un thermoscope), une balance hydrostatique et une boussole (ce que nous appellerions aujourd'hui une boussole militaire ou un secteur). Mais c'est le télescope qui révolutionna la pensée au XVIIe siècle.
Galilée utilisa sa nouvelle lunette pour étudier le ciel dans les moindres détails et publia le fruit de ses recherches dans Sidereus Nuncius (Le messager des étoiles) en 1610. Galilée put observer la Lune et constater que sa surface ressemblait à celle de la Terre, avec des montagnes et des vallées, ce qui suggérait qu'elle n'était pas, comme beaucoup le pensaient auparavant, constituée d'une matière entièrement différente. Galilée repéra en premier les quatre plus grandes lunes de Jupiter (nous savons aujourd'hui qu'il y en a plus), étudia la composition de la Voie lactée et identifia les phases de Vénus, ce qui prouvait qu'elle tourne autour du Soleil. Galilée élabora des théories sur la base de ce qu'il voyait, par exemple que le mouvement des lunes de Jupiter signifie qu'elles gravitent autour de Jupiter (et non d'un autre corps comme le Soleil). Il pensait (à juste titre) que, de même que nous pouvons voir l'éclat de la Lune, nous devrions pouvoir voir depuis la Lune l'éclat de la Terre, c'est-à-dire la lumière réfléchie par le Soleil. Ces nouvelles découvertes rendirent Galilée aussi célèbre que Christophe Colomb (1451-1506), le découvreur du Nouveau Monde, auquel Galilée fut souvent comparé en tant que découvreur d'un nouveau cosmos.
La découverte la plus importante de Galilée n'était cependant pas celle des détails de la Lune ou des satellites de Jupiter, mais l'observation des taches solaires sur le Soleil, à l'aide de son télescope. Les taches solaires avaient déjà été observées dans l'Antiquité, mais Galilée pouvait désormais, à l'aide de filtres, voir des choses que personne n'avait jamais vues auparavant. Galilée a décrit ce qu'il a vu :
Les taches sombres observées dans le disque solaire à l'aide du télescope ne sont pas du tout éloignées de sa surface, mais sont soit contiguës à celle-ci, soit séparées par un intervalle si petit qu'il est tout à fait imperceptible... Leur durée varie d'un ou deux jours à trente ou quarante. Pour la plupart, ils sont de forme très irrégulière et leur forme change continuellement, certains rapidement et violemment, d'autres plus lentement et modérément... En plus de tous ces mouvements désordonnés, ils ont en commun un mouvement général uniforme à travers la face du soleil en lignes parallèles. Les caractéristiques particulières de ce mouvement permettent d'apprendre que le soleil est absolument sphérique, qu'il tourne d'ouest en est et autour de son propre centre, qu'il entraîne les taches avec lui dans des cercles parallèles et qu'il accomplit une révolution complète en un mois lunaire environ.
(Fermi, 57).
Afin d'obtenir un poste à la cour de Cosme II de Médicis, grand-duc de Toscane (r. de 1609 à 1621), Galilée baptisa habilement les lunes de Jupiter qu'il avait découvertes "étoiles médicéennes" en l'honneur de la famille Médicis. En 1610, Galilée fut nommé mathématicien et philosophe naturel officiel du duc (ce dernier titre lui permit de présenter des théories sur la place de la Terre dans l'univers, ce qu'un simple mathématicien ne pouvait pas faire). En 1611, Galilée fut admis dans la prestigieuse société scientifique de Rome, l'Academia dei Lincei. En 1612, le Discours sur les corps flottants de Galilée attaqua la philosophie naturelle aristotélicienne. En 1613, Galilée présenta ses théories pro-Copernic dans son Histoire et démonstration sur les taches solaires, un ouvrage qui valut au scientifique de sérieux ennuis.
Procès de Galilée
Ptolémée avait présenté la théorie selon laquelle la Terre était le centre de l'univers et que tout tournait autour d'elle. L'Église chrétienne appréciait cette idée, car elle plaçait l'humanité au centre des choses. Copernic présenta sa théorie selon laquelle le Soleil était au centre et que la Terre et les autres planètes tournaient autour de lui. L'Église catholique, en particulier, n'apprécia guère cette théorie. Lorsque Galilée se rangea du côté de Copernic, dont l'ouvrage fut inscrit à l'index des livres interdits de l'Église catholique en 1616, il s'exposa à la possibilité d'une censure formelle pour hérésie. Galilée ne niait pas l'existence de Dieu mais, et c'est peut-être là l'essentiel, il s'était fait de nombreux ennemis personnels au fil des ans, en plus des ennemis institutionnels. Il y eut, par exemple, une querelle notable avec l'astronome jésuite Christoph Scheiner (1573-1650). Galilée semble avoir eu un talent particulier pour froisser les gens (c'est l'une des raisons pour lesquelles il aurait quitté Pise pour Padoue en 1592). Son plaisir à se moquer des croyances d'autrui et son talent pour la discussion philosophique, où il démontait ces croyances, lui valurent aussi peu d'amis que Socrate dans l'Athènes du Ve siècle avant notre ère. D'un autre côté, Galilée était également doué pour se faire des amis et des partisans, car il était "un publiciste énergique de ses propres idées et un superbe communicateur d'idées techniques" (Henry, 29). En bref, Galilée était un problème épineux à gérer pour l'Église.
La plupart des astronomes ne souhaitaient pas remettre en question l'orthodoxie religieuse et ne considéraient pas que leurs nouvelles découvertes à l'aide de télescopes et d'autres instruments remettaient nécessairement en cause l'univers créé tel qu'il est décrit dans la Bible. Galilée considérait la théologie et la philosophie naturelle comme des sujets totalement différents. Ce qu'il faisait, c'était montrer que le monde physique sur Terre était entièrement lié, en termes de matière et de lois physiques, à ce que l'on pouvait voir dans les cieux. Cela allait à l'encontre de la vision aristotélicienne traditionnelle. Finalement, les écrits de Galilée ne furent pas interdits par l'Église, mais il fut discrètement rappelé à l'ordre en privé par le cardinal Robert Bellarmin (1542-1621). Galilée était désormais un personnage public, d'autant plus qu'il écrivait ses œuvres en italien plutôt qu'en latin, langue plus difficile d'accès pour la plupart des autres grands penseurs. Les œuvres de Galilée étaient également traduites dans plusieurs autres langues peu de temps après leur publication. Lors d'une réunion tenue le 26 février 1616, Galilée fut encouragé à ne pas poursuivre ses théories pro-Copernic, qui semblaient contredire la Bible. C'est ce qu'il fit pendant un certain temps, mais la vision copernicienne de l'univers était de plus en plus largement acceptée à la suite des travaux d'autres astronomes. Il existait également un terrain d'entente, Tycho Brahe (1546-1601) s'étant illustré en adoptant une position de compromis selon laquelle le Soleil tournait autour de la Terre et les autres planètes autour du Soleil. En bref, le problème de savoir ce qui tournait autour de quoi n'était pas près de disparaître, même si l'Église voulait balayer les recherches des astronomes sous le tapis ecclésiastique de la doctrine acceptée.
En 1632, Galilée rédigea son Dialogue sur les deux principaux systèmes du monde. Il y fait débattre deux grands penseurs, l'un pro-Ptolémée et l'autre pro-Copernic, sur la question de savoir quels corps tournent autour de quoi dans notre galaxie (Galilée était alors convaincu que ce que nous pouvions voir au télescope n'était qu'une galaxie et non l'univers tout entier). Il y avait un troisième personnage, un penseur neutre qui serait finalement persuadé d'accepter le modèle de Copernic. Fait révélateur, le philosophe pro-Ptolémée s'appelle Simplicio (qui ressemble étrangement à "simplet"), et l'autre, en réalité Galilée lui-même, s'appelle Salviati (qui fait allusion au salut par la connaissance correcte). Le Dialogue allait trop loin pour l'Église et Galilée fut accusé d'hérésie. Il fut traduit devant un tribunal en 1633. Reconnu coupable, Galilée dut cesser de promouvoir les théories pro-Copernic, et il fut assigné à résidence dans sa maison de Florence jusqu'à la fin de sa vie. Il dut également réciter les psaumes de la pénitence une fois par semaine pendant les trois années suivantes, une punition mineure mais sans doute ennuyeuse pour un homme qui accordait tant d'importance à son temps.
Galilée était peut-être devenu un ennemi du catholicisme, mais son cas présente certaines caractéristiques uniques, notamment la longue série d'ennemis que le scientifique s'était créés et qui saisissaient là l'occasion de se venger. Comme le note l'historien J. Henry, "l'affaire Galilée ne doit pas être considérée comme un indicateur général des relations entre science et religion au début de la période moderne" (86).
Mort et héritage
Galilée consacra le temps qui lui resta à la conception d'une horloge à pendule et rédigea un résumé de tous ses travaux en physique dans les Deux nouvelles sciences, achevé en 1638, mais publié à Leyde, aux Pays-Bas, en raison de son procès et de sa punition. Galilée finit par perdre la vue (le fait de regarder sans cesse à travers des lentilles pourrait en avoir été la cause), et il souffrait d'arthrite. La tranquillité de sa retraite forcée ne fut rompue que par les visites occasionnelles d'étrangers, comme le poète John Milton.
Galilée poursuivit ses études, en particulier sur le pendule et la recherche d'une aide à la navigation efficace pour les marins, mais alors que son univers visuel s'était réduit des étoiles à la main devant son visage, la fin se rapprochait. "Je n'arrête pas mes spéculations, bien qu'elles nuisent considérablement à ma santé, car, avec mes autres ennuis, elles me privent de sommeil, ce qui augmente ma mélancolie la nuit" (Heilbron, 348). Galilée mourut le 8 janvier 1642, à l'âge de 77 ans. Sa dépouille fut enterrée dans l'église de Sante Croce à Florence.
D'autres penseurs sont venus compléter et très souvent corriger les idées présentées par Galilée. Johannes Kepler créa un nouveau modèle de l'univers dans lequel les planètes se déplacent sur des orbites elliptiques, et non sur des cercles parfaits comme le pensait Galilée. Isaac Newton (1642-1727) découvrit la force de gravité, ce qui permit d'expliquer des phénomènes qui avaient intrigué Galilée, comme la rotation des planètes, le maintien de leurs lunes satellites et leur déplacement à des vitesses différentes en fonction de leur distance par rapport au soleil. Cependant, Galilée apporta une contribution bien plus durable à la connaissance du monde que n'importe quelle découverte ou théorie spécifique. Galilée combina de manière unique la théorie des mathématiques, les observations de la philosophie naturelle et l'utilisation d'expériences répétées pour tester les hypothèses. Il créa ainsi une méthodologie nouvelle et plus rigoureuse qui devint l'approche standard adoptée par tous les autres penseurs sérieux au cours de la révolution scientifique, une période où la science chercha sans relâche des réponses nouvelles et définitives aux questions que l'humanité se posait depuis des millénaires.
