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Archéoastronomie

Le Moyen-Âge (IV)

Non loin de l'Europe, alors que l'Empire carolingien se démembre, vers l'an 1000 une civilisation s'épanouit en Orient, soucieuse de briller comme le phare d'Alexandrie. Nous sommes à Bagdad à l'époque des califes Abbassides.

Jusqu'au Moyen-Âge les connaissances astronomiques des Grecs et les tables d’éphémérides furent transmises dans le monde arabe du Moyen-Orient. Mais les invasions musulmanes successives conquirent progressivement les cités urbaines et scientifiques, de Cordoue à Bagdad.

L'influence arabe

Dans le monde musulman dont les centres intellectuels au Moyen-Âge se situaient à Damas (Syrie) puis Bagdad (Irak) et Samarcande (Ouzbékistan), il était inconcevable que les théologiens ne s'occupent que des affaires religieuses. En effet, l'interprétation du Coran exigeait par exemple des connaissances en géographie et en astronomie ne fut-ce que pour s'orienter pour la prière et définir l'heure du lever ou du coucher du Soleil. Tous les théologiens avaient donc des connaissances en mathématiques.

Les savants Arabes se contentèrent tout d'abord de traduire les manuscrits grecs d'Aristote, Euclide ou Ptolémée, mais ils développèrent ensuite leur propre culture scientifique, s'attachant en particulier à la médecine, à la chimie, à l'astronomie et à la physique. Ils profitèrent également de l'occasion pour traduire les textes indiens et au VIIIe siècle ils adoptèrent le système décimal indien et son fameux chiffre 0 (inventé par les Babyloniens), dix symboles révolutionnaires qui deviendront nos futurs "chiffres arabes".

A lire : 1 et 0, de sacrés numéros

(Abrégé d'histoire des sciences)

A gauche, le savant et encyclopédiste iranien Al Biruni (~973) nous laissa de nombreux traités d'astronomie, de mathématique, de minéralogie et de botanique. A sa droite, l'un des premiers astrolabes, celui de Khafif datant de l'époque Syro-égyptienne probablement de la fin du IXe siècle. Il est exposé au Musée d'Histoire des Sciences d'Oxford. A droite du centre, transcription latine d'observations astronomiques arabes compilées dans les tables de Ulugh Beg, astronome et sultan iranien qui vécut à Samarcande entre 1394-1449. Document extrait de "Canicularia" de John Bainbridge et John Greaves, Oxford: Henry Hall, 1648. A droite, des astrologues ottomans observant le ciel. Il s'agit d'une miniature du XVIIe siècle conservée à la bibliothèque de l'Université d'Istanbul.

Au IXe siècle, à l'époque où Bagdad était la capitale de l'empire musulman (califat abbasside de 750-1259 transféré ensuite au Caire), les califes financèrent les premiers observatoires astronomiques du monde islamique grâce auxquels les astronomes arabes reprirent les études commencées par les Anciens Grecs. Ils mentionnèrent sous forme de tables la position des principales étoiles, de la Voie Lactée ainsi que les mouvements de 5 étoiles errantes, les 5 premières planètes.

Concernant les instruments, l'astronome iranien Ali Ibn Isa (Ali ibn Isa al-Asturlabi) observa le ciel depuis Bagdad au IXe siècle et fabriqua les premiers astrolabes (Almincantarat, en arabe). Rappelons que cet instrument présente dans sa version originale deux plans de projection dont une projection polaire. Il permet de mesurer la hauteur des astres et de lire l'heure en fonction de la position des étoiles ou du Soleil et donc d'estimer le mouvement des astres sur la voûte céleste. 

Avec Chalid ben Abdulmelik, en 827 Ali Ibn Isa mesura la longueur du degré terrestre d'où il déduisit la circonférence de la Terre, obtenant selon les sources la valeur de 40248 km ou 41436 km (très proche de la valeur actuelle de 40075 km).

Les astronomes arabes discutèrent également de la place et du mouvement de la Terre dans l'espace, certains érudits proposant déjà que non seulement la Terre était sphérique mais qu'elle tournait sur elle-même et autour du Soleil. Mais finalement ces propositions ne seront pas retenues.

Abu Abd Allah Muhammad Al-Battânî, mieux connu sous le nom d'Albategnius dont un cratère sur la Lune lui rend hommage, critique vis-à-vis des travaux de Ptolémée, inventa une nouvelle théorie du monde, une oeuvre qu'il baptisa Al-Zij (le Zij, dérivé de Zih signifiant "corde" en moyen-persan). Il s'agissait d'une compilation de tables astronomiques qui furent surtout utilisées par les astrologues ainsi que par les astronomes arabes puis indiens jusqu'au XVe siècle. Les Zij publiés par la suite emprunteront des données aux astronomes indiens et grecs et entreront dans la constitution des Tables de Tolède compilées en Espagne vers 1080 que les astronomes européens utiliseront jusqu'au XIIIe siècle où elles seront mises à jour dans les Tables alphonsines afin de corrrespondre aux positions des planètes dans le système de Ptolémée.

Grâce à la sphère armillaire et ses grands cercles imbriqués inventée par le Grec Eratosthène en 255 avant notre ère (son nom est dérivé du latin Armilla signifiant "cercle" ou "bracelet") et qu'on retrouve en Chine à la même époque, Albategnius découvrit l'inclinaison du plan de l'écliptique sur l'équateur céleste (23°35') et la lente précession des équinoxes qui donne à tour de rôle la place d'étoile Polaire à différentes étoiles. Les relevés célestes qu'il effectua apportèrent des précisions qui bientôt ruinèrent la théorie des épicentres et des déférents de Ptolémée.

A gauche, la sphère armillaire présentée en 2009-2010 lors de l'exposition "L'heure des étoiles - Les miracles du système solaire" au Gasometre d'Oberhausen. Photo prise par Amras Arfeiniel. A droite, Marco Polo quittant Venise. Enluminure réalisée en Angleterre vers 1400.

Suite aux conquêtes occidentales, le savoir des Arabes remonta lentement vers l'Europe. Cordoue sera reconquise par le roi Ferdinand III de Castille en 1253 tandis que Bagdad tombera aux mains des Turcs et des Mongols en 1258. Loin de ces conflits, Marco Polo en profitera pour découvrir la Chine et pour ouvrir une nouvelle route de la soie et des épices aux commerçants de Venise.

C'est à cette époque que les écrits arabes seront traduits en latin. L'italien Gérard de Crémone (1114-1187) voulait consulter les textes arabes mais personne encore ne les avaient traduits. Il s'attaquera à cette tâche, retrouvant des traductions arabes des grands textes des philosophes grecs. Un siècle plus tard ils seront traduits en espagnol.

En 1453, la reconquête de Byzance (Constantinople) par les Turcs oblige les Byzantins à se réfugier dans nos contrées. C'est ainsi qu'ils transmettent leur savoir aux universités déjà répandues à travers toute l'Europe.

Les génies européens

A une époque où le monde restait à explorer, l'Italien Amerigo Vespucci découvrit les Indes ou plutôt l'Amérique et ses Amérindiens entre 1487 et 1498. Christophe Colomb traversa également l'Atlantique à plusieurs reprises mais bien qu'il toucha le continent américain à hauteur du Vénézuéla, il ne revendiqua que la découverte d'îles entre 1492 et 1504.

En 1497, passant par l'Est et le Cap de Bonne-Espérance, le Portugais Vasco de Gama découvrit les Indes orientales.

Entre-temps, un génie de la Renaissance naquit. Le 15 avril 1452 (de l'ancien calendrier Julien) naquit Léonard de Vinci dans le village d'Anchiano, en Toscane, en Italie. Elève apprenti à 14 ans, il sera un artiste accompli à 26 ans.

A lire : Biographie de Léonard de Vinci

A gauche, un autoportrait de Léonard de Vinci dessiné vers 1515-1516 (~63 ans). Ce croquis au charbon rouge mesure 33x21.6 cm et est exposé à la Bibl. Royale de Turin. Au centre, "La Joconde" ou "Mona Lisa" exposée au Musée du Louvre. On ignore s'il s'agit réellement du portrait de Mona Lisa del Giocondo. Le tableau mesure 53 x77 cm. A droite, la page 1A du "Codex Leicester" de Léonard de Vinci écrit de la main gauche (il était ambidextre) et à l'envers, ajoutant autant à son génie. Ce document qui discute de la Lune notamment, est exposé à la British Library.

De Vinci rédigea des manuscrits sur l'astronomie notamment, peignit "La Dame à l'hermine" (1490), traça le croquis de "L'homme de Vitruve" (1492), peignit la "Cène" (1495-1498) puis la "Joconde" ou "Monsa Lisa" (1505-1509), réalisa une nouvelle carte du monde (1513-1514) et inventa des centaines d'objets géniaux, certains 400 ans en avance sur leur temps !

C'est Léonard de Vinci qui introduisit les mathématiques dans l'art, notamment à travers le nombre d'or φ (rapport d'harmonie valant ~1.6) et l'effet de perspective qui était jusqu'alors très mal maîtrisé. Léonard de Vinci mourut à 67 ans, le 2 mai 1519.

En 1510, les Portugais établirent un comptoir commercial sur la côte ouest de l'Inde, dans l'état indépendant de Goa qui ne sera annexé à l'Inde qu'en 1961. Les Espagnols s'établirent au Brésil (1500), en Chine (1518) et au Japon (1542).

Le XVIe siècle est aussi marqué par le débarquement des Conquistadores Hernan Cortez au Mexique (1519) et de Pizarro au Pérou (1532). Leur souvenir restera marqué par le massacre des Amérindiens et leur avidité pour l'or. Les historiens estiment qu'environ 6 millions d'Amérindiens vivaient en Amérique du Sud avant le débarquement des Européens. Aujourd'hui, il ne reste que 430000 Améridiens...

C'est également au début du XVIe siècle, avec le chanoine polonais Nicolas Copernic (1473-1543) qu'est née l'astronomie héliocentrique[8]. Cherchant à prévoir le cours des évènements du monde supralunaire, il précisa ses observations du ciel grâce aux précieuses observations répertoriées dans les tables de Tycho Brahé.

Copernic, "l’héliocentrique"

L'année 1543 est à marquer d’une pierre blanche dans les annales de l’histoire des sciences. En effet, cette année là Nicolas Copernic publia son Traité sur les Révolutions du Monde Céleste et déclara : “Le Soleil est fixe au centre de l'Univers et la Terre ainsi que les planètes tournent autour de lui”. Ci-dessous à gauche, les orbites des astres dans les systèmes héliocentriques et géocentriques. A droite, pour Copernic l’orbite de la Terre reste circulaire même si cette vue en perspective semble indiquer le contraire. Mathématiquement, le Soleil se place au foyer de l'orbite et les axes sont de même longueur, ce qui n'est pas exact en réalité comme Kepler le démontrera. Le portrait présenté à droite est une peinture exposée au Muzeum Mikołaja Kopernikade de Frombork en Pologne.

Mais comme les Arabes avant lui, il n’est pas encore prêt à changer de conception, de paradigme, quand il considère "les méthodes des Anciens comme entièrement dignes de foi". Pour Copernic, les courbes parfaites restaient les cercles et la vitesse des planètes sur leur orbite était constante. Il notera cependant la simplicité et la cohérence du modèle héliocentrique d'Aristarque de Samos qui lui tient à coeur.

C’est après maintes sollicitations de ses amis qu’il proposa en 1543 le "Traité sur les Révolutions du Monde Céleste"[9], ouvrage dans lequel il explique le mouvement apparent des planètes. Dans les premières pages du premier volume - il y en a six - il postula, comme Aristarque le prédisait déjà 17 siècles plus tôt et les Indiens 10 siècles avant lui, que le Soleil était fixe au centre de l'Univers et que la Terre et les planètes tournaient autour de lui. Depuis, l'Homme n'est plus le centre de l'Univers.

Mais il lui manquait encore cette indépendance d'esprit vis-à-vis des Anciens pour appréhender réellement la Nature. En effet, les découvertes d'Aristarque ne seront connues qu'en 1544, après la mort de Copernic.

Le système héliocentrique de Copernic. L'ilustration de gauche est extraite de l'Harmonia Macrocosmica d'Andreas Cellarius (1661), planche 5. Le portrait du milieu fut dessiné par l'artiste belge Jean-Leons Huens sur commande de la National Geographic Society pour son édition de Mai 1974.

Une génération plus tard, l'astronome danois Tycho Brahé (1546-1601) aidé par le soutien financier du roi Frédéric II du Danemark tenta de concilier le système géocentrique de Ptolémée et le nouveau modèle héliocentrique de Copernic. Depuis son observatoire d'Uraniborg construit sur l’île de Ven, n'utilisant que des instruments sommaires sans optique (arbalestrille, sextant et sphères armillaires), Tycho établit un catalogue des "étoiles fixes" très précis pour son époque. Observateur avisé, il découvrit une supernova qu'il décrivit dans son livre "De Stella Nova" (De la nouvelle étoile) en 1573 et après avoir observé la Grande comète de 1577 (C/1577 V1), il proposa la première théorie réaliste sur la nature des comètes. A partir de 1599, suite à la mort du roi, Tycho déménagea à Prague où il fut assisté par un certain Johannes Kepler, un astronome qui allait plus tard découvrir les lois de la mécanique céleste. On y reviendra. Notons qu'après 400 ans de mystère autour de sa mort, apparemment attribuée à un empoisonnement au mercure, des analyses réalisées en 2012 sur son cadavre(os, poilds et dents) ont démontré que Tycho est décédé de mort naturelle.

Malgré les travaux de Copernic, les dogmes d'Aristote resteront encore des absolus et les préjugés des érudits ne seront écartés qu'un siècle plus tard, grâce à Newton et Descartes. L'Homme réussit toutefois à porter son influence aux quatre coins du monde, pour citer le Commonwealth britannique qui devint une réalité en 1653.

Durant la Renaissance, de la Pologne à l'Italie en passant par la France, l'autorité religieuse imposa l'harmonie de la nature. Le terme "harmonie" était né en 1525 de la plume de François George de Venise, l'auteur de l' Harmonia mundi. Ce titre fut repris par Kepler en 1618.

Le clergé et les philosophes savants reprirent ce concept mais chacun imaginait l'harmonie selon sa philosophie. Le clergé et le savant avaient bien des vues parallèles, mais jamais elles ne se rejoignirent. Malgré les difficultés de rendre compte du mouvement des planètes, le clergé soi-disant éclairé par la parole de Dieu ordonnait que le monde supralunaire soit immuable et que le cercle domina. L'Inquisition attendait les hérétiques...

Dernier chapitre

De la causalité à l'indéterminisme

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[8] A propos des pionniers de l'astronomie moderne lire l'article de T.Canby, illustré par les portraits de J-L.Huens, "Pioneers in Man's Search for the Universe", National Geographic, 145, May 1974, p627. Ce même numéro contient par ailleurs un excellent article richement illustré de K.Weaver et J.Blair, "The Incredible Universe", p589.

[9] N.Copernic, "Des révolutions et des orbes célestes", trad. A.Koyré, A.Blanchard, 1975. Des copies de son traité original sont disponibles sur le site de la bibliothèque de l'université polonaise Uniwersytet Jagielloński.


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