Nicolaus Copernic (1473-1543) était un astronome polonais qui suggéra que la Terre et les autres planètes tournaient autour du Soleil dans un système héliocentrique et non, comme on le pensait alors, dans un système géocentrique dont la Terre était le centre.
La théorie héliocentrique de Copernic n'était pas entièrement nouvelle, puisque plusieurs savants avaient déjà proposé un système héliocentrique, mais Copernic théorisa également un nouvel ordre pour les planètes en fonction de leur distance au Soleil, que la Terre tournait autour du Soleil une fois par an et que, chaque jour, la Terre tournait entièrement autour de son axe. Ces idées étaient contraires à celles de l'Église catholique qui considérait l'humanité et la Terre comme le centre propre et réel de l'univers de Dieu. La réaction à l'œuvre majeure de Copernic, De Revolutionibus Orbium Coelestium (Sur les révolutions des sphères célestes), publiée l'année de sa mort, a été discrète, et il n'y a guère eu de bouleversement révolutionnaire de la façon dont chacun voyait la place du monde dans l'univers, comme on le prétend souvent. Néanmoins, les travaux de l'astronome ont peu à peu conduit à des recherches plus poussées de la part de scientifiques et de mathématiciens ultérieurs, qui ont fini par prouver que le système héliocentrique de Copernic avec une Terre en rotation, bien que comportant des défauts, était essentiellement correct.
Enfance
Nicolas Copernic, de son vrai nom Mikołaj Kopernik, naquit le 19 février 1473 à Toruń, en Pologne (qui faisait alors partie de la Prusse). Son père était un riche marchand, mais après sa mort, vers 1483, Copernic fut adopté par Lucas Watzelrode, son oncle maternel. Il est important de noter que Watzelrode deviendrait plus tard évêque de Warmia et que le jeune Nicolas était également destiné à faire carrière dans l'église. Mais il commença par étudier l'astronomie à l'université de Cracovie, puis la médecine et l'astrologie à l'université de Bologne. Sa vaste formation en arts libéraux comprenait également les mathématiques, la philosophie et l'histoire. Ses voyages se poursuivirent lorsqu'il donna des cours de mathématiques à Rome en 1500, après quoi il se rendit à l'université de Padoue pour poursuivre ses études de médecine. Enfin, en 1503, il obtint un doctorat en droit canonique à l'université de Ferrare. Cette vaste formation lui serait utile pour ses futures recherches, mais ce sont peut-être les observations astrologiques faites à Bologne qui le poussèrent vraiment à résoudre les problèmes des corps célestes et de leurs mouvements.
Copernic retourna en Pologne en 1506 où il fit office de médecin pour son oncle. Son oncle l'établit également comme chanoine d'église (bien qu'il ne soit jamais devenu prêtre), une fonction qui l'obligea à percevoir les loyers, à gérer les biens et à superviser les finances de l'évêché de Frombork (alias Frauenburg). Malgré ces tâches mondaines, Copernic n'oublia jamais l'astronomie, et il continua à approfondir ce domaine d'étude pendant son temps libre.
L'observation du ciel
Dans son étude du ciel, Copernic dut faire face à plusieurs problèmes qui divisent les astronomes. Il y a l'idée persistante, proposée pour la première fois par Aristote (384-322 av. J.-C.), que les planètes se déplacent de manière uniforme dans un milieu indéfini de sphères invisibles, toujours à des distances fixes d'un point central, la Terre. Cela signifie que l'univers doit être constitué d'une série de sphères concentriques. Malheureusement, cette théorie ne correspondait pas à l'expérience vécue en observant une variation de la luminosité des planètes dans le ciel nocturne. Comment, alors, les planètes pouvaient-elles être toujours à la même distance de la Terre ?
Il y avait un autre problème ancien et connexe dans le domaine, cette fois une conséquence des théories de Claude Ptolémée (c. 100 - c. 170 de notre ère). Ptolémée suggérait que les planètes se déplaçaient sur une petite orbite circulaire qui leur était propre (épicycle) tout en suivant une orbite plus grande (déférente) autour d'un point central fixe, la Terre (équant) ou, pour Ptolémée, un point légèrement éloigné de celle-ci. Le problème avec cette théorie est qu'elle allait à l'encontre de l'idée traditionnelle et apparemment intouchable que les planètes se déplaçaient uniformément et à une distance constante de la Terre sur une orbite circulaire. Si l'on combine le schéma des sphères concentriques d'Aristote et le schéma des orbites dans les orbites de Ptolémée, les sphères contenant les planètes vacilleraient et entreraient en collision à un moment donné - ce qui n'est pas une possibilité pour un univers ordonné. Au 13e siècle, des astronomes perses tentèrent de résoudre cette énigme en combinant deux épicycles qui tournent uniformément l'un autour de l'autre. Cela créerait un point d'oscillation et expliquerait pourquoi les planètes changent de distance par rapport à la Terre. Copernic connaîssait et étudia toutes ces théories, mais leur complexité semble avoir été inventée pour expliquer un modèle original qui est peut-être lui-même défectueux. Si l'on changeait le point central équant, le comportement physique des planètes deviendrait peut-être plus clair et la théorie qui l'expliquait beaucoup plus simple.
La solution héliocentrique
Copernic travailla pendant trois décennies sur ses théories concernant les relations entre la Terre et les corps célestes visibles dans le ciel nocturne. Le télescope n'avait pas encore été inventé, mais en observant les éclipses de lune et le mouvement des planètes et des constellations, il finit par trouver une explication aux choses qu'il voyait, peut-être vers 1514. En outre, Copernic utilisa de nombreuses observations d'astronomes antérieurs, dont certaines n'étaient pas tout à fait exactes.
Copernic était actif et respecté dans le domaine de l'astronomie, comme en témoigne l'invitation qui lui fut faite en 1514 pour assister au cinquième concile du Latran. Il devait y présenter son point de vue sur les réformes proposées pour le calendrier, important pour les jours saints de l'Église, mais depuis longtemps désynchronisé par rapport à la position du Soleil en un jour donné. Le célèbre astronome ne s'y rendit jamais.
Le résultat final de ses recherches ne fut rien moins qu'époustouflant pour la communauté universitaire européenne et surtout pour la hiérarchie de l'Église catholique. Copernic suggérait que le point central de l'univers n'était pas la Terre avec tous les autres corps tournant autour d'elle. La Terre était plutôt une planète qui tournait autour du Soleil, le véritable point central de notre système solaire. De même, ce n'était pas les corps célestes comme Mars, Vénus et les étoiles qui tournaient autour de la Terre, mais la Terre qui tournait sur son propre axe et qui était en orbite autour du Soleil, ce qui expliquait leurs mouvements dans le ciel en une seule nuit et sur une période d'un an. En outre, Copernic suggéra que la Terre faisait un tour complet sur son axe en un jour et mettait un an à tourner autour du Soleil. En outre, des changements relativement faibles de l'angle de l'axe de la Terre au fil du temps expliquaient la précession des équinoxes, c'est-à-dire le déplacement progressif des constellations dans le ciel nocturne au fil du temps, un phénomène connu depuis l'Antiquité.
La raison pour laquelle des planètes aussi visibles que Mercure et Vénus ne montraient qu'un faible mouvement dans le ciel nocturne était qu'elles tournaient dans l'orbite de la Terre autour du Soleil. De même, les mouvements souvent étranges des planètes Mars, Jupiter et Saturne pouvaient désormais être expliqués comme étant dus à leur position au-delà de l'orbite de la Terre, où elles tournaient autour du Soleil à un rythme plus lent. Copernic put ainsi montrer que les planètes alors observables étaient dans l'ordre suivant à partir du Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter et Saturne. Toutes ces idées radicales furent présentées dans De Revolutionibus Orbium Coelestium (Des révolutions des orbes célestes) de Copernic, un ouvrage en six volumes qui ne fut publié qu'en 1543. Ce retard pourrait être dû à l'inquiétude de l'auteur quant à la réaction du public, mais il est beaucoup plus probable qu'il était encore aux prises avec des détails et des problèmes de mathématiques. En effet, Copernic lui-même déclara qu'il était un mathématicien écrivant pour des mathématiciens, et peu de personnes extérieures à ce domaine auraient compris son contenu. Le changement du titre original, qui remplace "orbes du monde" par "orbes célestes", suggère que l'auteur essayait d'éviter de mettre l'accent sur le monde réel pour se concentrer sur les mathématiques théoriques.
La réaction à De Revolutionibus
Il restait cependant un certain nombre de problèmes à régler. La théorie de Copernic avait supprimé l'explication dominante du phénomène observable de la gravité, à savoir que les choses tombaient sur le sol parce que la Terre était au centre de l'univers. Un autre problème était que Copernic ne réalisait toujours pas que les orbites des planètes n'étaient pas des cercles parfaits. L'astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) formula plus tard l'idée que les orbites étaient elliptiques.
Plus problématique encore que ces questions de physique, les idées de Copernic allaient totalement à l'encontre de la vision traditionnelle de la place de l'humanité dans l'univers telle que proposée par l'Église catholique. L'idée que la Terre était le point central et que le Soleil et la Lune tournaient autour d'elle (le modèle anthropocentrique) était conforme à l'idée que l'humanité était également le centre, voire le point central de l'existence de l'univers créé par Dieu. L'idée que la Terre était le centre de l'univers connu remontait à l'Antiquité et était difficile à déplacer (même si certains penseurs antiques avaient déjà proposé un système héliocentrique).
Heureusement pour Copernic, bien que cela se soit produit sans sa permission, Andreas Osiander (1498-1552), le pasteur luthérien qui avait supervisé la publication du De Revolutionibus, avait inséré une préface indiquant que l'ouvrage était destiné à servir d'aide théorique aux mathématiciens et non à présenter la façon dont l'univers était en réalité. Ce point de vue était conforme à l'époque, l'astronomie et les mathématiques étant considérées comme des sujets théoriques. Un ouvrage tel que le De Revolutionibus ne pouvait pas sérieusement tenter de changer la vision générale du monde physique, car cela était alors considéré comme une tâche relevant de la philosophie naturelle. La préface et la séparation traditionnelle des matières académiques à l'époque sauvèrent sans aucun doute l'œuvre et la mémoire de Copernic des foudres de l'Église catholique. Il mourut à Frombork peu avant la publication, le 24 mai 1543.
Héritage
En fait, la théorie de Copernic ne suscita que peu de réactions, et même le petit groupe de spécialistes en astronomie qui était son public cible ne réagit guère. Cependant, la théorie de Copernic emit du temps à se faire connaître et, à mesure que d'autres scientifiques commencèrent à explorer les mêmes thèmes et à chercher des tables astronomiques toujours plus précises, l'œuvre de Copernic passa enfin au premier plan quelques années après sa publication. À tel point que le réformateur Martin Luther (1483-1546) décria le De Revolutionibus. En 1616, le livre était plus largement connu et condamné en tant qu'hérétique par les autorités de l'Église, qui le classèrent parmi les ouvrages interdits.
Malgré la tentative de la chrétienté de balayer les théories de Copernic sous le tapis ecclésiastique, ses travaux marquèrent le début d'un long processus de détermination scientifique de la nature de notre système solaire et de sa place dans l'univers. Au cours des siècles suivants, de grands penseurs comme Galilée (1564-1642) et Isaac Newton (1642-1727) enrichirent le corpus de connaissances sur le mouvement et les propriétés des planètes, des lunes et des étoiles. En ce sens, Copernic fut l'un des premiers protagonistes de la révolution scientifique qui débuta à la Renaissance. En l'honneur de sa contribution à ce processus et à l'astronomie moderne, l'un des plus grands cratères de la Lune porte le nom de Copernic.
