Galilée

Galileo Galilei, connu en français sous le nom de Galilée, est un savant italien né le 15 février 1564 à Pise, alors dans le duché de Florence, et mort le 8 janvier 1642 à Arcetri, près de Florence. Fils de Vincenzo Galilei, musicien et théoricien renommé, et de Giulia Ammannati, il grandit dans une famille où la réflexion et l’expérimentation ont déjà leur place, même si les moyens financiers restent limités. Il commence des études de médecine à l’université de Pise, mais se passionne rapidement pour les mathématiques et la philosophie naturelle, au point d’abandonner la voie médicale pour se tourner vers l’observation du monde et la recherche des lois qui le gouvernent. Après un premier poste d’enseignement à Pise, il devient professeur de mathématiques à Padoue, au service de l’université de la Sérénissime République de Venise, où il donne des cours sur la mécanique, l’astronomie et la géométrie. C’est là qu’il développe ses premiers travaux sur la chute des corps et le mouvement, en s’appuyant sur des expériences concrètes et des raisonnements mathématiques. À la fin des années 1600, il entend parler d’une lunette d’origine hollandaise et en fabrique très vite ses propres versions, améliorées, qui grossissent jusqu’à une trentaine de fois. En tournant son instrument vers le ciel, il observe des montagnes et des cratères sur la Lune, des taches à la surface du Soleil, la structure de la Voie lactée composée d’innombrables étoiles et, surtout, quatre petits astres tournant autour de Jupiter. Ces découvertes, qu’il publie en 1610 dans le *Sidereus Nuncius* (*Le Messager des étoiles*), bouleversent l’image traditionnelle d’un ciel parfait et immuable et apportent des arguments spectaculaires en faveur de l’héliocentrisme défendu par Copernic. Honoré par les Médicis, nommé mathématicien et philosophe du grand-duc de Toscane, Galilée gagne en prestige mais aussi en visibilité, au moment même où ses idées entrent en tension avec l’interprétation dominante des Écritures au sein de l’Église catholique.

Sa Vie

De Pise à Padoue : un professeur qui expérimente le mouvement Né à Pise, Galilée est très tôt partagé entre les attentes de sa famille, qui voit dans la médecine une profession honorable et rémunératrice, et sa propre inclination pour les mathématiques et la physique naissante. À l’université de Pise, il suit les cours d’un mathématicien, Ostilio Ricci, qui l’initie à Euclide et à Archimède et lui fait découvrir la puissance de la géométrie appliquée aux objets du monde réel. De retour à Florence, il commence à donner des leçons privées avant d’obtenir, à la fin des années 1580, une chaire de mathématiques à Pise. Il y critique discrètement certaines thèses d’Aristote, notamment sur la chute des corps, en montrant par des expériences que des objets de poids différent tombent à la même vitesse si l’on néglige la résistance de l’air, ce qui s’oppose à la doctrine traditionnelle. Après quelques années marquées par des tensions avec l’université, il accepte en 1592 un poste prestigieux à Padoue, ville universitaire majeure de la péninsule. Pendant près de vingt ans, il y mène de front enseignement, recherches et inventions: il conçoit un compas géométrique et militaire, améliore des instruments de mesure, observe les pendules, étudie le mouvement sur des plans inclinés et affine sa compréhension de la trajectoire parabolique des projectiles. Sa maison devient un lieu animé où étudiants, artisans et curieux viennent voir fonctionner ses machines et entendre ses explications. C’est aussi à Padoue qu’il commence à s’intéresser plus systématiquement au ciel, bien avant la lunette, en observant les éclipses, les phases de la Lune et les mouvements des planètes.

Le savant face à l’Inquisition : procès, abjuration et fin de vie à Arcetri Les découvertes faites grâce à la lunette, au tournant de 1609–1610, propulsent Galilée au premier plan de la scène européenne. En quelques mois, il montre que la Lune n’est pas une sphère lisse et parfaite, que Jupiter possède des satellites, que Vénus présente des phases impossibles à concilier avec le vieux système de Ptolémée, que la Voie lactée est une profusion d’étoiles et que des taches sombres parcourent la surface du Soleil. En dédiant les quatre lunes de Jupiter au grand-duc de Toscane, qu’il rebaptise « étoiles médicéennes », il obtient un poste de mathématicien de cour qui lui permet de se rapprocher de Florence. Mais son soutien de plus en plus ouvert au système copernicien attire la méfiance: en 1616, la Congrégation de l’Index condamne l’héliocentrisme comme « absurde en philosophie » et « contraire aux Écritures », et Galilée reçoit l’ordre officiel de ne plus soutenir cette thèse. Pendant plusieurs années, il se consacre à d’autres travaux, tout en cherchant un moyen de reprendre la discussion. L’élection de son ami Maffeo Barberini comme pape Urbain VIII semble lui ouvrir une fenêtre: il obtient l’autorisation de publier un grand ouvrage comparant les systèmes de Ptolémée et de Copernic, à condition de rester neutre. Le *Dialogue sur les deux grands systèmes du monde*, publié en 1632, donne cependant un avantage évident au modèle héliocentrique, et le personnage qui défend la vision traditionnelle y apparaît souvent naïf. L’ouvrage provoque un scandale à Rome: Galilée est convoqué devant le Tribunal de l’Inquisition en 1633, reconnu « véhémentement suspect d’hérésie », contraint d’abjurer ses opinions et condamné à une peine de prison aussitôt commuée en assignation à résidence. Il passe les dernières années de sa vie dans sa villa d’Arcetri, près de Florence, surveillé mais entouré de quelques élèves fidèles. Malgré sa santé fragile et la perte progressive de la vue, il y rédige *Deux nouvelles sciences*, publié en 1638 aux Provinces-Unies, où il rassemble ses travaux sur la résistance des matériaux et la cinématique, ouvrant la voie à la physique moderne.

Son Œuvre

Observer le ciel autrement : de la Lune aux lunes de Jupiter L’apport le plus spectaculaire de Galilée concerne sans doute l’astronomie. En perfectionnant la lunette hollandaise et en la tournant vers le ciel, il rompt avec des siècles d’observation à l’œil nu. Sur la Lune, il distingue reliefs, vallées et montagnes, montrant qu’elle n’est pas faite d’une matière parfaite et immuable, mais qu’elle présente des irrégularités comparables à celles de la Terre. Dans la constellation du Taureau, il observe un amas d’étoiles dans les Pléiades; dans la Voie lactée, il découvre qu’une brume uniforme cache en réalité une multitude de points lumineux. En janvier 1610, il voit à côté de Jupiter trois, puis quatre petits astres qui changent de position d’une nuit à l’autre et dont il comprend qu’ils tournent autour de la planète. Cette découverte de « lunes » autour d’un autre corps que la Terre est un choc: elle montre qu’il existe d’autres centres de rotation dans l’univers et fournit un argument fort en faveur de l’idée que la Terre elle-même pourrait bien tourner autour du Soleil. Peu après, il observe les phases de Vénus, qui passent du croissant au disque plein, ce que seul le système héliocentrique explique de manière simple. Il étudie encore les taches solaires, dont les mouvements contredisent l’idée d’un Soleil immobile et incorruptible. En rassemblant ces observations dans des ouvrages comme le *Sidereus Nuncius* et les *Lettres sur les taches solaires*, il contribue à déplacer l’astronomie d’un univers de sphères parfaites vers un cosmos dynamique, où les mêmes lois semblent s’appliquer aux corps célestes et aux phénomènes terrestres.

Mouvement, expérience et naissance de la physique moderne L’importance de Galilée ne se limite pas au ciel: il bouleverse aussi la manière d’étudier le mouvement des corps. En s’inspirant des mathématiciens grecs et en s’appuyant sur des expériences précises, il montre que les objets qui tombent s’accélèrent et que la distance parcourue est proportionnelle au carré du temps écoulé, ce qui contredit le schéma aristotélicien. Il utilise des plans inclinés pour ralentir la chute et mesurer plus facilement les temps, recourt à des horloges à eau ou à la régularité approximative des pendules pour comparer des durées, et s’efforce de décrire les trajectoires de manière mathématique. Il met en évidence le principe d’inertie circulaire, selon lequel un corps en mouvement tend à conserver son mouvement en l’absence de force opposée, intuition qui sera reprise et systématisée par Isaac Newton quelques décennies plus tard. Dans *Deux nouvelles sciences*, il reprend et organise ces résultats, en abordant à la fois la résistance des matériaux, la fracture des poutres, la chute des corps, le mouvement des projectiles et la structure des vitesses. L’ouvrage, rédigé sous forme de dialogues, est considéré par de nombreux historiens comme l’un des actes fondateurs de la physique classique. En associant observation, expérience contrôlée, modélisation géométrique et volonté de vérifier les conséquences chiffrées de ses hypothèses, Galilée contribue à définir ce que l’on appellera plus tard la méthode scientifique, fondée sur un va-et-vient constant entre théorie et expérience.