Claude Ptolémée (100 - 170 de notre ère) était un mathématicien, un astronome et un géographe alexandrin. Ses œuvres ont survécu à l'Antiquité et au Moyen Âge, et ses théories, en particulier le modèle géocentrique de l'univers avec des planètes suivant des orbites à l'intérieur d'orbites, eurent une influence considérable jusqu'à ce qu'elles ne soient remplacées par le modèle héliocentrique de l'univers proposé par Copernic et Galilée.
Vie et œuvre
Ptolémée, également connu sous le nom de Claudius Ptolemaeus, vit le jour vers l'an 100 de notre ère, mais les informations biographiques le concernant sont rares. On sait seulement où (Alexandrie) et quand (125 à 141 de notre ère) Ptolémée effectua certaines observations astronomiques et dans quel ordre il rédigea ses principaux traités. Les idées de Ptolémée, en revanche, furent largement diffusées et respectées pendant des siècles. Les théories de Ptolémée se sont perpétuées à travers les textes qu'il a laissés : Mathematikê Syntaxis (Composition mathématique), plus souvent appelé par son nom arabe Almageste (qui signifie "Le plus grand livre"), Hypothèses planétaires, La Tétrabible, Théorie harmonique, Optique et Geôgraphikê Hyphêgêsis (Géographie). Ces différents titres illustrent l'étendue de la recherche intellectuelle de Ptolémée.
Les œuvres de Ptolémée passèrent de l'ancienne Méditerranée au monde islamique (traduites en arabe au IXe siècle), à l'Empire byzantin, puis à l'Europe du Moyen Âge (traduites en latin au XIIe siècle). L'Almageste fut publié pour la première fois à l'aide de l'imprimerie en 1515. Les théories de Ptolémée ne furent sérieusement remises en question et remplacées qu'au XVIIe siècle, lors de la révolution scientifique.
L'Almageste
L'Almageste est l'ouvrage le plus célèbre de Ptolémée et fut probablement achevé vers 150 de notre ère. Il s'agit d'une sorte de manuel composé de 13 volumes qui reprennent ses propres théories et de nombreuses idées de penseurs antérieurs concernant les mouvements du Soleil, de la Lune, des étoiles et des planètes. Il développa les idées de l'Almageste dans ses Hypothèses planétaires.
Ptolémée était un astronome passionné, bien qu'il ait dû se contenter d'observer à l'œil nu, le télescope n'ayant été inventé qu'au début du XVIIe siècle. Ce à quoi Ptolémée avait accès, c'était à des masses d'observations astronomiques réalisées par d'anciens scientifiques babyloniens entre le VIIIe et le IIIe siècle avant notre ère. Il avait également accès à des relevés similaires effectués par des astronomes grecs depuis le Ve siècle avant notre ère jusqu'à son époque. Une troisième source était constituée par les observations qu'il avait lui-même enregistrées, principalement à Alexandrie entre 127 et 141 de notre ère. Enfin, Ptolémée s'appuya sur les théories de penseurs antérieurs, notamment le philosophe grec Aristote (384-322 av. J.-C.) et l'astronome grec Hipparque de Nicée (de 190 à 120 av.J.-C.).
Dans le modèle d'univers de Ptolémée, la Terre était considérée comme le centre du cosmos, le Soleil, la Lune, les planètes et les étoiles tournant autour d'elle sur des orbites circulaires uniformes en traversant une substance appelée aithêr. Pour la plupart des penseurs, il était essentiel que la Terre soit le centre de l'univers en raison de l'importance qu'ils accordaient à l'humanité dans leur vision du cosmos. Dans l'astronomie ptolémaïque, après la Terre centrale, on trouve (dans l'ordre) la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter, Saturne, puis les étoiles.
Ptolémée tenta de mesurer les mouvements des corps célestes et, grâce à des tableaux complexes, il est possible de prédire leurs mouvements futurs ainsi que les éclipses solaires et lunaires. L'un des problèmes rencontrés par Ptolémée (et ses prédécesseurs) était qu'il était possible d'observer que les corps célestes ne se déplaçaient pas en cercles réguliers ou à une vitesse régulière par rapport à la Terre. Une théorie fut développée pour expliquer ces faits, à savoir qu'un corps comme la Lune voyageait dans un cercle parfait plus petit (un épicycle) qui suivait lui-même la trace d'un cercle plus grand (le déférent) qui tournait autour de la Terre. Pour le Soleil, l'orbite est légèrement décentrée (par rapport au point central fixe, l'équant), de sorte que lorsque le Soleil se déplace autour de la Terre, il semble se rapprocher puis s'éloigner, alors qu'en réalité il suit toujours un cercle parfait. Les épicycles expliquent également pourquoi les planètes peuvent être observées en train de reculer pendant un court laps de temps, leur mouvement rétrograde. Tout cela n'est qu'une explication très approximative, mais elle montre que, pour les penseurs de l'Antiquité (et de nombreux penseurs médiévaux), il était nécessaire que les orbites planétaires soient parfaitement circulaires, car cela reflétait ce qui était considéré comme la perfection de la Création (et donc du Créateur). Aristote avait créé sa vision du cosmos sur la base de sphères parfaites, et Ptolémée avait adapté ses théories à ce point de vue. Il y avait cependant un problème: les corps se déplaçant sur une orbite décentrée finissaient par se heurter les uns les autres. Il fallut 15 siècles pour se débarrasser de ces idées préconçues d'orbites circulaires avec la Terre au centre et permettre aux astronomes d'expliquer ce qui est observable.
Ptolémée continua à construire sur ce qui s'est avéré être une base théorique totalement erronée en expliquant le mouvement des étoiles. Ptolémée répertoria méticuleusement 1 022 étoiles (celles visibles d'Alexandrie), toutes regroupées dans leurs différentes constellations lorsque cela était possible. Selon lui, ces étoiles étaient fixes les unes par rapport aux autres, mais l'ensemble du champ d'étoiles, fixé dans une sphère, se déplaçait autour de la Terre selon un processus très lent qu'il décrivit comme une "procession". Un autre problème, présenté dans les Hypothèses planétaires, consistait à examiner de quoi l'univers était réellement constitué, c'est-à-dire comment les corps célestes se déplaçaient d'une manière aussi régulière. Ptolémée adapta des penseurs antérieurs un système de sphères emboîtées ou, comme le dit l'historien J. Evans, "une sorte d'oignon cosmique" (Bagnall, 884) dans lequel "la "sphère" de chaque corps est contiguë à la suivante" (Hornblower, 1236). En d'autres termes, les corps célestes ne flottent pas mais sont fixés dans un système de sphères interconnectées qui détermine leur trajectoire dans l'univers.
Il est important de rappeler que ce sont les tables mathématiques de Ptolémée et son catalogue d'informations sur les étoiles qui ont été considérés comme les plus utiles par les astronomes contemporains et ultérieurs. Les théories de Ptolémée sur le pourquoi et le comment des mouvements des corps célestes étaient bien moins pertinentes que les observations mesurées de ces mouvements. Et c'est tant mieux, car même si les théories de Ptolémée correspondaient aux faits observables, elles étaient hélas totalement erronées dans de nombreux cas. Plus grave encore, ces erreurs furent adoptées comme parole d'évangile par à peu près tout le monde, y compris par l'Église chrétienne, qui aimait bien l'idée que la création de Dieu, la Terre, était au centre des choses. Remettre en cause la vision du cosmos de Ptolémée et d'Aristote devenait une véritable hérésie. La domination des idées de Ptolémée eut une autre conséquence : "la perte de tous les travaux antérieurs sur des sujets similaires" (Hornblower, 190). Le modèle de Ptolémée était loin d'être parfait, mais c'est le seul qui ait survécu intact depuis l'Antiquité.
Géographie et autres ouvrages
Dans ses ouvrages ultérieurs, notamment la Tétrabible, Ptolémée présente une théorie selon laquelle les mouvements des corps célestes ont des effets sur les affaires terrestres (par exemple, le temps), et ceux-ci peuvent être prédits grâce à l'astrologie. Dans son Théorie Harmonique, Ptolémée développa un modèle où les nombres entiers et leurs rapports sont assimilés à des gammes musicales. L'optique traite du fonctionnement de l'œil humain. Ptolémée pensait que l'œil envoyait des cônes de perception qui frappaient l'objet, et que l'âme lisait ces informations pour déterminer la forme, la taille, la couleur, etc.
Ptolémée s'intéressait beaucoup à la cartographie et était suffisamment ambitieux pour vouloir créer une carte du monde. La Géographie en 8 volumes de Ptolémée s'appuie sur les travaux de géographes antérieurs, notamment Marinos de Tyr (début du IIe siècle de notre ère), et contient un catalogue impressionnant de plus de 8 000 lieux identifiés par leur longitude et leur latitude. Ces informations furent conçues pour aider tout un chacun à réaliser sa propre carte du monde. Le monde connu était bien sûr limité à l'époque et Ptolémée commit un certain nombre d'erreurs, notamment en allongeant la mer Méditerranée (en raison de données astronomiques inexactes) et en faisant de l'océan Indien une mer intérieure bordée par l'Inde, l'Afrique et un grand continent méridional. Ptolémée tenta de résoudre le problème de la représentation de masses terrestres tridimensionnelles sur une carte bidimensionnelle, tout en maintenant leur taille et leur position relatives les unes par rapport aux autres aussi proches que possible de la réalité. Il soutint l'idée qu'une véritable carte mondiale devait être projetée sur une sphère. Malgré toutes ses erreurs, "la géographie était une réussite remarquable pour l'époque et est devenue l'ouvrage de référence sur le sujet (révisé à d'innombrables reprises) jusqu'au XVIe siècle" (Hornblower, 1237).
La révolution de Copernic
Les vues de Ptolémée dominèrent l'astronomie pendant des siècles, mais un homme finit par remettre en question le modèle ptoléméen, l'astronome polonais Nicolas Copernic (1473-1543). Vers 1514, Copernic pensait que la Terre était une planète en orbite autour du Soleil, le véritable point central de notre système solaire. La Terre tournant sur son axe et en orbite autour du Soleil expliquait les variations observables de Mars et de Vénus. En outre, il suggéra que 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. Les planètes observables à l'époque étaient classées dans l'ordre suivant à partir du Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter et Saturne. Toutes ces idées radicales ont été présentées dans De Revolutionibus Orbium Coelestium (Sur les révolutions des sphères célestes) de Copernic, un ouvrage en six volumes qui ne fut publié qu'en 1543.
En fait, la réaction à la théorie de Copernic fut plutôt modérée, et même le petit groupe d'astronomes qui constituait son public cible mesura à peine une vague de réactions. L'astronomie ptolémaïque restait la vision orthodoxe du cosmos. Par la suite, d'autres scientifiques commencèrent à explorer les mêmes thèmes et à rechercher des tables astronomiques toujours plus précises. Alors que les idées de Copernic s'imposaient de plus en plus à l'esprit des intellectuels européens, le réformateur Martin Luther (1483-1546) dénonça De Revolutionibus. En 1616, l'œuvre de Copernic était si largement connue qu'elle était considérée comme une menace sérieuse et condamnée comme hérétique par les autorités ecclésiastiques, qui l'inscrivirent sur la liste des livres interdits.
L'astronome italien Galileo Galilei (1564-1642) fit un autre pas de géant en astronomie. Il créa son propre télescope surpuissant qui lui permit de voir ce qu'aucun œil humain n'avait jamais vu auparavant. Galilée commença à élaborer de nouvelles théories audacieuses sur la base de ses observations surprenantes. Les observations les plus significatives de Galilée par rapport à l'histoire de Ptolémée concernent peut-être les phases de Vénus, qui montrent qu'elle tourne autour du Soleil, et le mouvement des taches solaires, qui suggèrent que le Soleil est une sphère en rotation. En bref, Galilée démontra que Copernic avait raison et que le système ptoléméen centré sur la Terre était erroné. Galilée fut jugé et reconnu coupable d'hérésie par l'Église catholique en 1633, mais cela n'empêcha pas d'autres penseurs de rejeter l'ancien modèle ptoléméen de l'univers, car "aucun astronome compétent n'a défendu le système ptoléméen traditionnel une fois qu'il a appris que Vénus avait un ensemble complet de phases; il fallait être un philosophe mal informé pour le faire" (Wootton, p. 226). En bref, "c'est le télescope qui a tué le système ptoléméen" (Wootton, 246).
Les scientifiques, armés d'instruments de précision, avaient pris le relais des philosophes naturalistes dans la manière d'expliquer au mieux le monde qui nous entoure. L'astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) poursuivit les travaux de Copernic et de Galilée et découvrit que les corps célestes se déplacent sur des orbites elliptiques et non parfaitement circulaires autour du Soleil. Soudain, notre galaxie - et les astronomes savaient déjà que ce que nous pouvions voir n'était qu'une petite partie de l'univers - devint un exemple compréhensible des lois de la physique. Le modèle d'univers de Ptolémée était désormais aussi inutile que sa carte du monde, le paysage de la connaissance ayant été complètement transformé par la révolution scientifique.
