Quand le paradis a perdu la perfection

L'arrivée des télescopes a brisé nos idéaux du ciel nocturne

J'ai en main un petit livre, The Starry Herald (à l'origine en latin, Sidereus Nuncius ), écrit par le mathématicien et scientifique italien Galileo Galilei en 1610. La première édition a été imprimée à 550 exemplaires, dont cent cinquante ont survécu à ce jour. Il y a quelques années, lors de la vente aux enchères de Christie’s , les premières éditions du livre coûtaient entre 600 000 $ et 800 000 $. Ma copie de poche, imprimée en 1989, m'a coûté 12 $.

Et bien que l'histoire de la science n'ait pas couronné Vestnik des mêmes lauriers généreux que les principes mathématiques de Newton de la philosophie naturelle ou l' origine des espèces de Darwin, je crois que c'était l'un des livres scientifiques les plus influents jamais publiés. Dans ce petit livre, Galileo raconte ce qu'il a vu quand il a tourné son nouveau télescope vers le ciel: une preuve claire que les corps célestes sont constitués de matériaux ordinaires, comme de la glace d'hiver sur les îles. Le résultat a provoqué une révolution dans les esprits qui séparait le ciel et la terre, a provoqué une expansion spectaculaire du territoire du monde matériel et a défié l' Absolu . La matérialité des étoiles, combinée à la loi de conservation de l'énergie, suggère que les étoiles sont vouées à l'extinction. Les étoiles du ciel, symboles les plus frappants de l'immortalité et de la constance, finiront un jour leur vie et mourront.


Le télescope Galileo, utilisé par lui pour observer le ciel en 1610. Il se trouve maintenant au musée Galileo de Florence.

Galileo est né à Pise et a grandi à Florence. Depuis 1592, il enseigne les mathématiques à l'Université de Padoue. Incapable de s'acquitter de ses dettes pour un seul salaire - il devait payer les prestations des sœurs, et aussi subvenir aux besoins des trois enfants de sa maîtresse - il loua un logement et échangea des instruments scientifiques. À la fin des années 1580, il a mené sa célèbre expérience avec le mouvement et la chute des corps. En 1609, à 45 ans, il entend parler d'un nouveau dispositif grossissant récemment inventé aux Pays-Bas. Sans même voir ce miracle, il a rapidement développé et fabriqué le télescope par lui-même, et il était plusieurs fois plus puissant que le Néerlandais. Apparemment, il est devenu le premier être humain à envoyer une telle chose au ciel. Aux Pays-Bas, les télescopes étaient appelés "lunettes d'espionnage" spyglass; nous avons un "spyglass" / env. perev. ], ce qui suscite certains soupçons quant à leur utilisation).

Galileo a poli et poli les lentilles par lui-même. Son premier outil a grossi les objets d'environ 12 fois. En conséquence, il a pu créer des télescopes avec une augmentation de trente fois, et les objets en eux semblaient mille fois plus proches qu'ils ne l'étaient réellement. Ses télescopes survivants peuvent être vus dans le musée de Galilée rarement visité à Florence. Son premier télescope mesurait 93 cm de long et 4 de large; c'était un tube en bois et en cuir, avec une lentille convexe d'un côté et un oculaire concave de l'autre. J'ai récemment étudié sa réplique. Tout d'abord, j'ai été surpris par le petit champ de vision, qui était de la taille d'une pièce de monnaie, situé à bout de bras. Et la matité. Cependant, avec un peu de strabisme, je pouvais distinguer les images pâles de cette pièce à faible luminosité. Et en dirigeant un télescope primitif sur un bâtiment à une centaine de mètres, j'ai pu distinguer des briques qui n'étaient pas visibles à l'œil nu.

Il est difficile d'imaginer l'excitation et l'étonnement de Galilée, dont il a probablement fait l'expérience lorsqu'il a levé les yeux avec son instrument sur les «corps célestes» - décrits pendant des siècles comme des sphères tournantes de la lune, du soleil et des planètes. Derrière eux, il y avait des sphères de cristal en rotation tenant des étoiles, et la sphère la plus éloignée, Primum Mobile, a été tournée par Dieu lui-même avec son doigt. Et tout cela devait consister en de l'éther, le cinquième élément d'Aristote, impeccable et idéal dans sa forme et sa composition, décrit par Milton dans le poème " Paradise Lost ", comme la "quintessence éphémère du ciel". Et tout cela était dans l'unité avec la conscience de Dieu. En fait, Galileo a vu à travers ses petits cratères tubulaires sur la lune et les taches sombres sur le soleil.

Des siècles plus tôt, Thomas d'Aquin a réussi à marier la cosmologie d'Aristote avec la doctrine chrétienne, y compris la nature éphémère des corps célestes et l'idée de rester immobile au centre de l'univers terrestre. Dans un seul cas, Thomas s'est éloigné d'Aristote: la durée de vie de l'Univers, infinie selon Aristote, était finie selon le dogme chrétien. Les imperfections des corps célestes découvertes par Galilée ont posé un sérieux défi à l'Église. Mais le télescope lui-même était un défi. Le tube à mètre de Galileo a été l'un des premiers instruments à améliorer les sentiments d'une personne, à montrer un monde non visible par les yeux et les oreilles naturels. Rien de tel n'existait avant l'apparition de cet outil. Beaucoup de gens étaient sceptiques à son égard, doutant de la réalité de cet appareil et de l'évaluation de ses découvertes. Certains considéraient l'étrange pipe comme magique, une chose qui ne venait pas de ce monde, comme si quelqu'un avait vu un smartphone au 19ème siècle. Galileo lui-même, même en tant que scientifique, ne comprenait pas très bien comment fonctionnait cette chose.

Il faut se rappeler que la croyance en la magie, la sorcellerie et la magie noire en Europe était répandue aux XVIe et XVIIe siècles. Rien qu'au cours de ces deux siècles, 40 000 personnes, pour la plupart des femmes soupçonnées de sorcellerie, ont été brûlées sur le bûcher, suspendues à une potence ou décapitées. En 1597, le roi James VI d'Écosse, qui devint en 1603 Jacques Ier d'Angleterre, se plaignit du "nombre terrible de ces vils esclaves du diable, sorcières et charmeurs" qui étaient à cette époque et dans ce pays. On croyait que les sorciers pouvaient lancer des malédictions, endommageant une touffe de cheveux ou l'ongle d'une victime. Était l'appareil de la sorcellerie mathématicien italien?

D'autres se sont référés aux découvertes de Galilée faites avec un télescope avec suspicion non pas parce qu'elles sentaient la magie noire ou contredisaient la doctrine théologique, mais parce qu'elles remettaient en question les conceptions personnelles du monde et des concepts philosophiques. Cesare Cremonini, professeur de philosophie aristotélicienne à l'Université de Padoue et collègue de Galileo, a rejeté ses allégations de cratères sur la lune et de taches sur le soleil, mais il a lui-même refusé de regarder dans la pipe. Par la suite, les mots de Cremonini ont été cités comme disant: "Je ne veux pas soutenir des déclarations dont je ne sais rien et des choses que je n'ai pas vues ... et les observations à travers ces lunettes me font mal à la tête. Assez! Je ne veux rien entendre de plus à ce sujet. " Un autre contemporain galiléen, Giulio Libri, professeur de philosophie aristotélicienne à Pise, a également refusé de regarder à travers la pipe. Galileo a répondu à ces refus dans une lettre à son collègue, un scientifique Johannes Kepler :

Mon cher Kepler, je voudrais que nous rions de cette stupidité stupéfiante des gens ordinaires. Que pouvez-vous dire des principaux philosophes de cette académie, submergés par l'entêtement des ânes, et ne voulant pas regarder les planètes ou la lune à travers un télescope, bien que je leur ai offert volontairement et spécifiquement mille fois une telle opportunité? En effet, tout comme un âne lui presse les oreilles, ces philosophes ferment les yeux à la lumière de la vérité.

Un petit livre de Galileo est dédié à Cosimo II les Médicis, grand-duc de Toscane. Sur la page de titre, il est écrit: "STAR BULLETIN, révélant des vues magnifiques et merveilleuses, et montrant à tout le monde, et en particulier aux philosophes et astronomes, les choses qui ont été vues par GALILEO GALILEI, un aristocrate florentin et professeur de mathématiques de l'Université de Padoue, utilisant récemment son télescope, développé ... »Dans le livre, Galileo montre ses propres dessins de la lune, visibles à travers son télescope, qui montre ses sections sombres et claires, vallées et collines, cratères, montagnes et chaînes de montagnes. Il estime même la hauteur des montagnes lunaires par la longueur de leurs ombres.

Lorsqu'il a regardé la ligne séparant les parties claires et sombres de la lune, le soi-disant terminateur , il s'est avéré que ce n'était pas une courbe lisse, qui pouvait être attendue d'une sphère idéale à partir de fabrications théologiques, mais courbée et inégale. "Tout le monde pourra alors comprendre", écrit Galileo, "avec un certain sentiment que la Lune n'a en aucun cas une surface lisse et polie, mais qu'elle est rugueuse, inégale et, comme la face de la Terre elle-même, est partout parsemée d'énormes rebords, de gouffres profonds et de virages" . Il a également rendu compte de l'observation des lunes à Jupiter, qui a donné des hypothèses convaincantes sur la similitude d'autres planètes avec la Terre. En d'autres termes, la Terre a cessé d'être spéciale. Et tout cela a confirmé l'hypothèse de Copernic, faite il y a 67 ans, que le Soleil, et non la Terre, est au centre du système planétaire. Pour un si petit livre, c'était beaucoup d'idées. Et sans aucune excuse à Aristote ou à l'Église.

Quelques mois après la publication de Sidereus Nuncius, Galileo s'est fait connaître dans toute l'Europe - en particulier parce que le télescope, outre le télescope, avait une valeur militaire et commerciale. Comme Galileo l'a écrit à un ami, "depuis les plus hauts clochers de Venise, vous pouvez observer les voiles et les navires si loin qu'ils ont eu besoin de deux heures ou plus pour se rendre au port en pleine voile, alors qu'ils pouvaient déjà être vus sans mon télescope." La rumeur sur l'invention a été diffusée par écrit et oralement.

L'annonce par Galilée de la présence de taches sombres au soleil constituait un défi encore plus grand pour la perfection divine du ciel. Nous savons maintenant que ces taches sont causées par la concentration temporaire d'énergie magnétique dans les couches extérieures du soleil. Puisqu'elles sont temporaires, ces taches apparaissent et disparaissent. En 1611, Christopher Scheiner, un mathématicien jésuite de premier plan en Souabe (sud-ouest de l'Allemagne), a sorti un de ces appareils pour lui-même et a confirmé les observations de Galileo sur les taches sombres en mouvement devant le soleil. Cependant, Scheiner a pris comme base l'hypothèse incontestée d'Aristote sur l'idéalité du Soleil, alors il a commencé à avancer divers arguments douteux selon lesquels ce phénomène était provoqué par d'autres planètes ou lunes en orbite autour du soleil, et n'était pas inhérent au luminaire lui-même.

Comme indiqué sur la page de titre de son livre, Galileo était un mathématicien. On croyait généralement que les mathématiques existaient dans un monde abstrait et logique. Les mathématiciens ont aidé les scientifiques à compter et à prédire le "monde réel", mais les mathématiques étaient différentes de ce monde. En particulier, les systèmes de corps célestes qui contredisent les modèles théologiques ont été utilisés simplement comme des dispositifs de comptage pratiques qui décrivent la visibilité plutôt que la réalité. Par conséquent, le système planétaire d'Aristote et de Ptolémée avec la Terre au centre et le système Copernic avec le Soleil au centre pourraient être assimilés comme des méthodes de calcul différentes, car les deux ont donné des résultats assez précis de l'emplacement des planètes. Mais la première correspondait à des croyances théologiques et philosophiques, on croyait donc qu'elle reflétait la réalité.

Lorsque les observations de Galileo sont devenues connues, les représentants de l'église ont réagi avec scepticisme. Le 19 mars 1611, le cardinal Roberto Bellarmine , chef du collège romain, écrit à ses frères jésuites et mathématiciens:

Je sais que vos révérends ont entendu parler de nouvelles observations astronomiques par un mathématicien hors pair. J'ai besoin de savoir, car j'ai entendu des opinions différentes, et vous, les révérends pères, expérimentés dans les sciences mathématiques, pouvez facilement me dire si ces nouvelles découvertes sont justifiées, ou s'agit-il uniquement d'une apparence sans rapport avec la réalité.

Bien que les mathématiciens de l'Église se soient disputés sur les détails des découvertes de Galilée, ils ont unanimement accepté la réalité de ces observations. Néanmoins, les découvertes faites par Galileo à l'aide du télescope, et son soutien au modèle héliocentrique de Copernic, ont été considérés comme une attaque impardonnable contre les dogmes théologiques. Pour cela, Galileo, un catholique romain juste qui envisageait sérieusement la possibilité de devenir prêtre, a été jugé par l'Inquisition, l'obligeant à renoncer à la plupart de ses déclarations astronomiques, et il a passé les dernières années de sa vie en résidence surveillée.

Maintenant, je voudrais me concentrer non pas sur l'emplacement incorrect de la Terre au centre de l'univers, mais sur le concept alors nouveau de la matérialité du ciel. C'est cette matérialisation, la violation des soi-disant corps célestes, qui a violé la nature absolue des étoiles. Et la destruction a commencé avec l'observation des cratères et des crevasses de la lune. Après 1610, de nombreux penseurs et écrivains ont commencé à considérer la lune avec des planètes comme des endroits où il y avait du sol, de l'air et de l'eau, adaptés à une population humanoïde, quoique inhabituelle. En 1630, Johannes Kepler, que Galileo a écrit sur «la stupidité des gens ordinaires», a terminé ses travaux sur le très populaire fantasme Somnium (Dream), dans lequel le garçon et sa mère partent en voyage spatial vers la lune appelé Levania. À Levania, tout surpasse ses homologues terrestres. Les montagnes s'élèvent beaucoup plus haut que la terre, les plaines tombent en dessous. Dans la zone chaude de Levania, il y a des créatures vivantes, monstrueusement grandes et vivant un jour. Ces animaux, flottant, volant et rampant, ne vivent pas assez longtemps pour construire des villes ou des gouvernements, mais sont capables de maintenir la vie. Puisque Kepler était un scientifique exceptionnel, le monde scientifique a pris cette histoire au sérieux au XVII, XVIII et même XIX siècles.



Il y avait beaucoup d'autres fantasmes similaires. Dans le poème Elephant on the Moon , Samuel Butler , un scientifique amateur, regardant la lune à travers un télescope, a vu une bataille militaire se dérouler là-bas, au cours de laquelle l'éléphant lunaire a sauté d'une ligne de soldats à l'autre en quelques secondes (probablement en raison de la gravité réduite de la lune). En 1698, le mathématicien et scientifique néerlandais Christian Huygens a écrit le livre Cosmoteoros: mondes célestes ouverts, ou hypothèses concernant les habitants, les plantes et la vie des mondes et des planètes. Ces livres et poèmes ont été écrits pour des gens ordinaires. Ils donnent une idée de la façon dont les gens au XVIIe siècle ont commencé à considérer les planètes comme composées de matière ordinaire. Les éléphants ne sautent pas sur les royaumes divins de la quintessence éphémère.

Mais la plus grande influence a peut-être été la découverte de la nature des étoiles de Galileo. L'idée que les étoiles peuvent être des soleils a été proposée par le philosophe et écrivain italien Giordano Bruno . Dans son livre "Sur l'infini, l'univers et les mondes" publié en 1584, Bruno a écrit qu '"il peut y avoir un nombre infini d'autres mondes (terres) avec des conditions similaires, un nombre infini de soleils ou de lumières de nature similaire." Pour ces hypothèses astronomiques et pour avoir nié d'autres dogmes catholiques, Bruno a été brûlé sur le bûcher en 1600.

Au début du XVIIe siècle, divers penseurs réfléchissaient à l'idée que les étoiles pouvaient être des soleils. Par conséquent, lorsque Galileo a signalé des taches sur le Soleil, ses découvertes ont considérablement affecté la nature de toutes les étoiles. Les étoiles ne pouvaient plus être considérées comme des objets idéaux, constitués d'une substance éternelle indestructible, contrairement à toutes les choses terrestres. Le soleil et la lune ressemblaient à d'autres choses matérielles sur Terre. Au 19ème siècle, les astronomes ont commencé à analyser la composition chimique des étoiles, divisant leur lumière en différentes longueurs d'onde à l'aide de prismes. Différentes couleurs pourraient être associées à divers éléments chimiques qui émettent de la lumière. Et il s'est avéré que les étoiles contiennent de l'hydrogène et de l'hélium, de l'oxygène et du silicium et de nombreux autres éléments terrestres communs. Les étoiles n'étaient que de la matière - des atomes.

Dès que Galileo et d'autres ont annoncé que les étoiles étaient des matériaux simples, leurs jours étaient comptés - car toutes les choses matérielles sont soumises à la loi de conservation de l'énergie. Cette loi est le paradigme de toutes les lois de la nature, tant dans le domaine grandiose de l'applicabilité que dans les formulations quantitatives et logiques. En fait, la loi dit que l'énergie ne peut pas être créée ou détruite. L'énergie peut passer d'une forme à une autre, comme, par exemple, lorsque l'énergie chimique d'une allumette se transforme en chaleur et en lumière de sa flamme. Mais l'énergie totale dans un système fermé reste constante.

Une étoile ressemble à un match géant. Une quantité finie d'énergie y est stockée - seulement dans une étoile, cette énergie n'est pas chimique, mais nucléaire. Cette énergie nucléaire est libérée lorsque les atomes subissent une synthèse et créent des atomes plus lourds. Mais les réserves d'énergie nucléaire d'une étoile sont limitées, tout comme les réserves d'énergie chimique d'un match. Et dans le processus de "combustion" du combustible nucléaire par une étoile, l'énergie est émise dans l'espace, principalement sous forme de lumière. Si nous imaginions placer une étoile dans une boîte géante, l'énergie totale dans cette boîte resterait constante, mais elle irait progressivement de l'étoile à la lumière dans la boîte et à l'énergie thermique et chimique croissante de tout ce qui absorbe cette lumière.

Les étoiles, bien sûr, ne sont pas dans des boîtes géantes. Mais le principe demeure. Les étoiles, constituées de matériel physique, selon Bruno, Galileo et les scientifiques ultérieurs, ont un approvisionnement limité en énergie. Les étoiles rayonnent de l'énergie dans l'espace, dépensant leur approvisionnement final en énergie nucléaire. En conséquence, ce précieux produit stellaire sera consommé, après quoi les étoiles brûleront et deviendront sombres. Comme cela arrivera avec notre Soleil dans environ 5 milliards d'années. Après environ 1 000 milliards d'années, toutes les étoiles du ciel se refroidiront.

Et après cela, le ciel nocturne sera complètement sombre. Et le ciel diurne sera sombre. Une myriade d'étoiles dans le ciel, qui était autrefois considéré comme le dernier lieu de repos des pharaons, l'incarnation de la permanence, de l'immortalité et d'autres propriétés de l'Absolu, finiront par se transformer en charbons froids flottant dans l'espace.

Alan Lightman est physicien et écrivain, professeur de sciences humaines au MIT. Extrait du livre: Searching for Stars on the Isle of Man (c) 2018 (Searching for Stars on an Island in Maine)