Galilée et l'héliocentrisme : ce que la lunette a vraiment montré

On résume souvent l’affaire en une phrase : Galilée a prouvé que la Terre tourne autour du Soleil, et l’Église l’a condamné pour cela. La réalité est plus intéressante. Galilée n’a pas inventé l’héliocentrisme, et ses observations, si spectaculaires soient-elles, ne suffisaient pas à démontrer le mouvement de la Terre. Il a fait plus modeste et plus décisif : tourner vers le ciel un instrument neuf et rapporter des faits que l’ancienne cosmologie ne pouvait plus absorber. Voici lesquels, et jusqu’où ils portaient.

Avant la lunette, deux systèmes du monde

Depuis l’Antiquité, le modèle dominant place la Terre immobile au centre de l’Univers. Aristote en a fourni la physique, avec des arguments dont certains étaient excellents, comme ceux qui prouvaient que la Terre est ronde ; Ptolémée en a tiré un système mathématique capable de prédire la position des planètes. En 1543, le chanoine polonais Nicolas Copernic publie Des révolutions des orbes célestes, où le Soleil occupe le centre et la Terre devient une planète parmi d’autres.

Pendant un demi-siècle, ce modèle reste surtout un outil de calcul, et bien des astronomes lui préfèrent un compromis proposé par le Danois Tycho Brahe : les planètes tournent autour du Soleil, mais le Soleil, lui, tourne autour d’une Terre immobile. Galilée, professeur de mathématiques à Padoue, penche pour Copernic dès 1595, d’après la chronologie établie par le Galileo Project de l’université Rice. Il n’a pas encore d’arguments d’observation.

1609-1610 : l’hiver où le ciel a changé

En mai 1609, Galilée entend parler d’un instrument venu des Pays-Bas, qui rapproche les objets lointains. En juin, il en fabrique un qui grossit trois fois ; en août, il offre au Sénat de Venise une lunette grossissant huit fois ; à l’automne, il atteint un grossissement de vingt et la tourne vers le ciel.

La Lune d’abord, observée de la fin novembre à la mi-décembre 1609. Le long de la limite entre le jour et la nuit lunaires, là où les phases de la Lune font raser la lumière, il voit des points brillants surgir dans la partie sombre : des sommets éclairés avant les plaines. La Lune a des montagnes, comme la Terre : premier coup porté à la cosmologie d’Aristote, qui voulait les corps célestes parfaits.

Puis Jupiter. Le 7 janvier 1610, Galilée remarque trois petites « étoiles » alignées près de la planète ; le 15 janvier, il a compris qu’il y en a quatre et qu’elles tournent autour de Jupiter. L’argument porte loin : si des astres tournent autour d’autre chose que la Terre, celle-ci n’est pas le centre de tous les mouvements. Et si Jupiter garde ses satellites en se déplaçant, la Terre peut bien garder la Lune en tournant autour du Soleil. En mars 1610 paraît à Venise le Sidereus Nuncius, le « Messager céleste », qui annonce aussi que la Voie lactée se résout en une multitude d’étoiles. Dès avril, Kepler, qui venait de publier ses deux premières lois du mouvement des planètes et que fascinait par ailleurs le nombre d’or, lui écrit son soutien.

Les phases de Vénus, l’argument décisif… à moitié

En décembre 1610 vient l’observation la plus forte : Vénus présente des phases, comme la Lune, du fin croissant au disque presque plein. Dans le système de Ptolémée, Vénus reste toujours entre la Terre et le Soleil ; on ne devrait jamais la voir que sous forme de croissant. La voir presque pleine signifie qu’elle passe derrière le Soleil : elle tourne autour de lui. Le système de Ptolémée est réfuté.

Mais pas celui de Tycho Brahe, où Vénus tourne elle aussi autour du Soleil : il explique les mêmes phases. C’est la limite honnête du dossier de Galilée. Ses observations ruinent l’ancien modèle, elles ne tranchent pas entre Copernic et Tycho. Son argument favori pour prouver le mouvement de la Terre, les marées, était d’ailleurs faux. La preuve directe viendra bien plus tard : en 1838, Friedrich Bessel mesure la parallaxe de l’étoile 61 du Cygne, ce minuscule déplacement apparent dû au mouvement de la Terre autour du Soleil, rappelle la Linda Hall Library.

Le procès, en quelques dates

En février 1616, sur ordre du pape Paul V, le cardinal Bellarmin avertit Galilée de ne plus soutenir ni défendre la théorie copernicienne, et le livre de Copernic est suspendu « jusqu’à correction ». En 1632, Galilée publie pourtant son Dialogue sur les deux grands systèmes du monde. Convoqué à Rome, il est jugé en 1633, abjure, et finit sa vie assigné à résidence près de Florence, où il meurt le 8 janvier 1642. Le 31 octobre 1992, le pape Jean-Paul II reconnaît devant l’Académie pontificale des sciences les torts des théologiens de l’époque, au terme des travaux d’une commission ouverte en 1981, comme en témoigne le texte de son discours.

Les découvertes de 1610 restent à la portée de tous. Une paire de jumelles bien calée suffit, quand Jupiter est visible, pour distinguer ses quatre satellites en petits points alignés, et en suivre la danse d’un soir à l’autre. Ne vous laissez pas tromper par une étoile de fond : notez leurs positions deux nuits de suite, comme Galilée l’a fait, avant de conclure.