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    L'astronomie ou la nouvelle cohésion du monde  
    Florent Le Bot - Les cahiers de Science & Vie, no. 119 - 2010-10-01      
    Un siècle durant, deux théories s'affrontent, suscitent la controverse, passionnent hommes de sciences et rois.
La loi de gravitation établie par Newton supplantera finalement la théorie des tourbillons de Descartes.
En se fondant sur des lois, l'astronomie change de visage.
 
    Comment les astres tiennent-ils dans le ciel ? Et à quoi doivent-ils leur mouvement ? La question opposa scientifiques et hommes du monde pendant des décennies, entre le XVIIe et le XVIIIe siècle. Elle s'invita dans les discussions à l'Académie royale des sciences, les cafés mondains, les correspondances, et même à Versailles… Certes, depuis la fin du XVIIe siècle, il était désormais entendu que la Terre et les planètes tournaient autour du Soleil. Copernic, Kepler et Galilée étaient passés par là, invalidant la conception géocentrique antique défendue par l'Eglise. Restait donc à déterminer ce qui présidait, aux trajectoires de ces astres. Deux théories rivales s'opposaient : celle du Français René Descartes et celle, plus récente, du Britannique Isaac Newton. La bataille d'idées qui s'engagea alors transfigura l'astronomie, qui devint, grâce aux arguments développés par Newton et ses partisans, une véritable science moderne.  
   

Les observations astronomiques sont étroitement liées à l'invention d'instruments d'optique, comme ce télescope du XVIIIe siècle.

 
    Pourtant, la théorie de René Descartes semblait de prime abord la plus rationnelle. Pour le savant, aucun objet ne peut entrer en mouvement Si rien ne le pousse. Le mouvement des planètes est dû à de grands "tourbillons d'une matière subtile occupant les espaces intersidéraux", qui les emportent et les maintiennent sur leurs trajectoires : c'est la théorie des tourbillons publiée en 1644.  
    Plus de trente ans après la mort du savant français, Isaac Newton établit durant les années 1684-1687 une loi universelle de la gravitation. Selon cette loi, deux corps ponctuels de masse MA et MB s'attirent avec une force proportionnelle à chacune des masses, et inversement proportionnelle au carré de la distance qui les sépare. Pour le physicien, pas de doute : cette force, capable d'agir à distance, est responsable de la chute des corps terrestres ainsi que du mouvement des corps célestes, et de façon générale, de l'attraction entre des corps ayant une masse.  
   

Le passage d'un monde clos à un univers infini suscite un profond bouleversement

 
    La controverse qu'il suscite trouve dans la politique scientifique de Louis XIV et de son ministre Jean-Baptiste Colbert un cadre institutionnel propice à son développement. La création de l'Académie royale des sciences en 1666 et, dans la foulée, de l'Observatoire de Paris favorise le débat, qui déborde même dans la société intellectuelle. L'écrivain français Bernard Le Bouyer de Fontenelle, qui se distingue par de brillants écrits de vulgarisation scientifique, écrit ainsi La Comète, puis Entretiens sur la pluralité des mondes, odes à l'esprit moderne. Il est également l'auteur en 1752 de la Théorie des tourbillons cartésiens avec des réflexions sur l'attraction, derniers feux des principes anti-newtoniens. De son côté, le flambeau des pro-newtoniens est brandi par Voltaire et son égérie, Emilie du Châtelet, qui vulgarise la théorie de Newton. Elle publie en 17581a première traduction en français des Principes, parus en latin en 1687.  
    Les rois, en hommes des Lumières, se passionnent pour ces controverses. L'éclipse solaire totale du 22 juin 1724 marque le futur Louis XV alors âgé de 14 ans, qui, son règne durant, s'entoure des meilleurs astronomes (Pierre Charles Le Morner est sans doute son favori). La pendule offerte par l'ingénieur Claude-Simon Passemant au roi en 1754 et surmontée d'un système solaire sous globe de cristal témoigne de cet intérêt. Louis XVI, quant à lui, d'abord féru de géographie, fait cependant installer sur une terrasse de Versailles un cabinet d'astronomie, aujourd'hui disparu, avec sa tourelle et son observatoire.  
   

Emilie du Châtelet : une pépite à la cour de Versailles

 
    Fille de louis Nicolas le Tonnelier, baron de Breteuil et courtisan de louis XV, Gabrielle Emilie naît à Paris le 17 décembre 1706 et bénéficie, grâce à son père, d'une éducation d'ordinaire réservée aux garçons. Elle apprend donc le latin, le grec et l'allemand, les mathématiques, mais aussi la musique et le chant, avant d'épouser, à l'âge de 19 ans, le marquis Florent-Claude du Châtelet. A la cour versaillaise, Emilie du Châtelet fait figure d'exception : elle est la première véritable femme de science de l'histoire de France.  
    Elle étudie avec Leibnitz, Maupertuis, Köning, Bernoulli et Réaumur, consulte Buffon et La Condamine, installe un cabinet de physique dans son château de Cirey. Elle participe même avec son amant et mentor, Voltaire, en 1738 à un concours lancé par l'Académie des sciences sur la nature et la propagation du feu et doté d'un prix de 2'5OO livres. En 1740, elle publie ses Institutions de physique, ce qui lui ouvrira, en 1746, les portes de l'Académie des sciences de Bologne. En 1749, elle achève la traduction des Principia mathematica de Newton, qu'elle expédie à la bibliothèque du roi avant de succomber en couches.  
   

 

 
    Les rois financent également des expéditions mêlant préoccupations géographiques et astronomiques : ainsi, l'Académie des sciences créée par Louis XIV envoie Jean Richer à Cayenne, en 1672, pour contribuer à l'évaluation de la forme exacte de la Terre ainsi qu'à la mesure de la distance Terre-Soleil. L'aplatissement de la Terre aux pôles établi par Richer, prévu par la théorie newtonienne, conforte les idées du Britannique.  
   

Planche d'astronomie composée de schémas relatifs au calcul des éclipses et d'un globe céleste (aquarelle, vers 1790). En 1656 Huygens détermine la forme précise de l'anneau saturnien, exploré quelques siècles plus tard par une sonde portant le nom de Cassini.

 
    Les observations astronomiques sont bouleversées par l'invention des instruments d'optique. La première lunette utilisée paf Galilée est perfectionnée et son pouvoir grossissant amélioré. Entre 1643 et 1647, Hevelius cartographie la Lune grâce à une lunette d'environ 45 m de long. Newton remplace la lentille de l'objectif par un miroir concave, réalisant en 1672 son premier télescope. La lunette à visée conçue par l'abbé Jean Picard dans les années 1670 sert même à Versailles : l'astronome et géodésien observe grâce à elle que les mares situées sur le plateau de Trappes et de Bois d'Arcy sont plus hautes que les réservoirs du château et peuvent alimenter en eau le parc versaillais.  
    La création de l'Observatoire de Paris, achevé en 1672, attire des astronomes étrangers prestigieux. Le Néerlandais Christian Huygens en fait partie. A l'époque, la théorie de Newton n'est pas encore formulée et Huygens adhère à la théorie de Descartes. En 1655, en utilisant une lentille qu'il a lui-même taillée et polie, il détecte Titan, satellite de Saturne, puis l'année suivante détermine la forme précise de l'anneau saturnien. Pour lui, la validité de la théorie des tourbillons est établie. Mais les calculs et les observations qui s'accumulent vont dans le sens de Newton; en 1690 Huygens, lui-même, le concède : "Je n'avais point étendu l'action de la pesanteur à des si grandes distances, comme du Soleil aux planètes, ni de la Terre à la Lune, parce que les tourbillons de Monsieur Descartes qui m'avaient autrefois paru fort vraisemblables, et que j'avais encore dans l'esprit, venaient à la traverse."  
    En 1705, Edmund Halley déclare que les comètes observées en 1531, 1607 et 1682, ne sont qu'un seul et même corps appelé à revenir, du fait de la gravitation, tous les 76 ans environ. Il s'oppose à la théorie de Descartes selon laquelle les comètes passent de tourbillon en tourbillon. Dès 1757, celui que Louis XV surnomme le "furet des comètes", l'astronome Charles Messier, guette le passage de la comète de Halley. Il s'appuie toutefois sur des calculs de trajectoire erronés et c'est un astronome amateur, Johann Palitzsch qui, le 25 décembre 1758, l'aperçoit le premier. La théorie de Halley est donc valide et la loi de Newton confortée.  
    En un siècle de controverse, l'astronomie a changé de visage. Elle y a gagné définitivement son statut de science, reposant sur des lois et se distinguant clairement de l'astrologie, "cette fausse science", au dire même de Colbert. Elle a aussi participé à un basculement du rapport de l'homme à son environnement. La transition d'un monde clos, conception d'un Descartes, à un univers ouvert et infini, théorisé par Newton et progressivement vérifié par l'observation, constitue un profond bouleversement dont on perçoit les conséquences sur le plan scientifique, mais également religieux et politique. Elle participera à la remise en cause de l'autorité religieuse et royale, qui mèneront, quelques décennies plus tard, à la Révolution…  
       
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