L'astronomie présocratique


Les débuts de la science ?

Il est bien difficile (et peut-être inutile) de chercher une origine précise de la science dans l'espace grec. Toutefois, une première période peut être distinguée : elle s'étend du 6ème siècle au 5ème siècle av. J.C. Il est certain que les Grecs devaient avoir, avant le 6ème siècle, des notions de mathématiques, d'astronomie ou de médecine.

On note deux évolutions majeures :


L'éclosion présocratique

Une des explications réside probablement dans la réorganisation politique qui affecte les cités grecques aux 6ème et 5ème siècles. En effet les cités grecques connaissent des changements durables et profonds dans leurs structures institutionnelles. Les modèles de constitution se multiplient et l'on assiste à l'émergence d'une conscience politique. Les citoyens grecs s'engagent activement dans les débats, participent au gouvernement de la cité. Les forces politiques libérées définissent un espace libre de discussion qui n'est pas sans conséquence sur la vie savante. Les philosophes présocratiques parviennent plus facilement à remettre en cause les anciennes théories et à discuter les opinions.

Les sources

Elles sont toutes indirectes et plus ou moins tardives. On dispose de deux types de sources :

Ces sources et ces témoignages sont donc très fragiles et il convient de les manier avec précaution.


L'école de Milet

Milet se situe sur la côte ionienne, actuelle côte ouest de la Turquie.

Les apports de l'école de Milet

L'école de Milet marque une étape particulièrement importante dans l'histoire des conceptions astronomiques. Bien sûr les théories énoncées sont souvent peu cohérentes et ne s'appuient pas sur des observations suivies. Toutefois, elles ne sont plus liées à des explications mythiques ou surnaturelles, ce qui constitue une rupture profonde avec les civilisations précédentes.


Thalès

Le personnage le plus important de cette école est Thalès. On pense généralement qu'il a vécut entre 625 et 550 av. J.C. Il ne nous reste aucun écrit direct de lui. Selon les sources, Thalès serait d'origine phénicienne ou grecque. Il voyagea en Égypte, peut-être pour des raisons commerciales. Proclus (412-485) nous assure que Thalès s'est rendu en Égypte, berceau, selon lui de la science géométrique. « Thalès fut le premier Grec à rapporter d'Égypte cette matière à spéculation ; lui-même l'enrichit de nombreuses découvertes, et légua à ses successeurs les principes de nombreuses autres en allant plus loin tantôt dans la généralisation abstraite, tantôt dans l'investigation empirique ». (Commentaire sur le premier livre des Eléments d'Euclide, 65, 3). Thalès paraît également avoir eu connaissance de l'astronomie mésopotamienne.

La cosmologie de Thalès

Renversant les explications cosmologiques jusqu'alors prégnantes, Thalès semble être le premier qui ait cherché une explication du monde qui ne soit pas mythique.

Pour Thalès l'élément primordial est l'eau. Aristote souligne que « la plupart des premiers philosophes estimaient que les principes de toutes choses se réduisaient aux principes matériels. Ce à partir de quoi sont constituées toutes les choses, le terme premier de leur génération et le terme final de leur corruption (...), c'est cela qu'ils tiennent pour l'élément et le principe des choses (...). Pour Thalès, le fondateur de cette conception philosophique, ce principe est l'eau (c'est pourquoi il soutenait que la terre flotte sur l'eau) » (Aristote, Métaphysique, A, III, 983, b, 6).

L'eau est à l'origine des choses en même temps qu'elle les constitue. Pour Thalès, le monde semble être une sphère entourée d'une masse liquide. La Terre serrait un disque flottant à l'intérieur de cette sphère.


L'astronomie de Thalès

Sur les connaissances astronomiques de Thalès, il est essentiel de comprendre que, pour le philosophe milésien, les astres sont considérés comme des phénomènes météorologiques. Il n'y a pas de distinction fondamentale entre les deux car les distances restent très mal évaluées. La rupture fondamentale avec les civilisations précédentes réside dans la « naturalisation » des corps célestes, qui n'ont plus de caractère divin. Aétius nous assure que « Thalès disait que les astres sont faits de terre, mais qu'ils sont embrasés » (Aétius, Opinions, II, XIII, I).

Les doxographes prétendent que Thalès a été le premier à dire que la Lune ne produisait pas de lumière mais était éclairée par le Soleil (Aétius, Opinions, II, XXVII, 5). Il s'agit d'une fausse attribution. Cette idée est plus probablement d'Anaxagore, un siècle après Thalès. Mais si on a attribué l'idée d'une illumination de la Lune par le Soleil à Thalès, c'est parce qu'il passe aussi pour être le premier à avoir prédit une éclipse de Soleil. (Par exemple : Pline, Histoire naturelle, II, 53). Les connaissances astronomiques grecques du 6ème siècle sont insuffisantes pour énoncer une prédiction de ce phénomène céleste. Les historiens pensent qu'il s'agit d'un emprunt à l'astronomie babylonienne.

La rupture avec les civilisations précédentes

De fait, d'un point de vue pratique, l'astronomie de Thalès est très inférieure à celle des babyloniens. Ces derniers avaient compilé un grand nombre d'observations et disposaient d'un corpus de données leur permettant d'établir des éphémérides. Rien de tel chez Thalès. En revanche, son astronomie est supérieure à celle de Babylone parce qu'elle rompt avec la mythologie et l'explication surnaturelle du monde. De même, l'astronomie de Thalès ne nourrit aucune astrologie.


Anaximandre

Anaximandre (610-545 av. J.C.) vécut à Milet, comme Thalès, dont il était sûrement le disciple. On sait très peu de chose de sa vie, en dehors du fait qu'il avait un intérêt pour l'astronomie et qu'il serait l'auteur d'un ouvrage intitulé Sur la nature. On ne connaît que des fragments de son oeuvre et ses conceptions savantes (notamment cosmologiques et astronomiques) ne nous sont parvenues que par des commentaires des doxographes.

L'apeiron

Comme Thalès de Milet, il aurait cherché un principe fondamental dans l'organisation du monde. Ce n'est pas l'eau, mais l'apeiron : c'est-à-dire un indéfini qualitatif et quantitatif (sans limite, sans fin et sans forme). Hippolyte rapporte que selon Anaximandre « le principe des choses existantes est une certaine nature de l'Illimité dont naissent les cieux et le monde qui se trouve en eux. Cette nature est éternelle et ne vieillit pas ; elle enveloppe tous les mondes ». (Réfutations de toutes les hérésies, I, 6.)

La cosmologie d'Anaximandre

Hippolyte nous renseigne sur les conceptions cosmologiques d'Anaximandre. Selon lui, le savant présocratique « disait que la Terre est en suspens hors de toute contrainte externe mais immobile à cause de son égal éloignement de toutes choses ; sa forme est ronde, arrondie à la façon d'une colonne de pierre ; l'une de ses extrémités planes est la surface que nous foulons, alors que l'autre se trouve à l'extrémité opposée. Les astres sont un cercle de feu, émanation du feu répandu dans le monde et entouré par l'air. Il existe des embouchures qui sont comme des trous de flûte, à travers lesquelles on voit les étoiles ; de telle sorte que lorsque ces embouchures sont obturées les éclipses se produisent ». (Hippolyte, Réfutations de toutes les hérésies, I, 6). Il s'agit d'une conception originale dans laquelle les corps célestes sont des cercles de feux, que l'on ne peut distinguer. Ces anneaux possèdent des ouvertures qui nous permettent de voir les astres. Les cercles tournent, mais nous ne savons pas autour de quoi.

Les historiens considèrent que cette explication constitue, malgré ses innombrables incohérences, une des premières tentatives d'élaboration d'un modèle de mécanique des corps célestes.


Anaximène

Anaximène (580-530 av. J.C. environ) semble avoir été le disciple d'Anaximandre. Sa réputation est grande, notamment parce qu'il aurait écrit un ouvrage exposant de manière simple l'ensemble de ses connaissances. Ce livre, de « vulgarisation » en quelque sorte, ne nous est pas parvenu.

L'air comme principe fondamental

Comme les autres philosophes milésiens, Anaximène introduit un élément premier dans ses explications. Cet élément génère les choses en même temps qu'il les constitue (voir notamment : Hippolyte, Réfutations de toutes les hérésies, I, 7).

L'astronomie d’Anaximène

Pour Anaximène, la Terre est large et plate ; elle flotte sur l'air. Le Soleil, la Lune et les autres astres, flottent sur l'air. Les étoiles seraient « comme des clous enfoncés dans la voûte cristalline » (Aétius, Opinions, II, XIV, 3).


L'école pythagoricienne

L'école pythagoricienne s'est développée en Italie du Sud au 6ème siècle av. J.C. Le fondateur de cette école, Pythagore, aurait vécu entre 580 et 500 environ. Nous savons qu'il est né à Samos et qu'il s'est fixé par la suite à Crotone en Italie méridionale. Les disciples de Pythagore auraient eu tendance à lui attribuer leurs propres découvertes. Les sources sont donc à manier avec beaucoup de précaution. Il aurait rassemblé autour de lui un petit groupe de personnes unies par des croyances religieuses.

Il ne reste aucune oeuvre complète des pythagoriciens. On a donc, comme pour les autres présocratiques, des commentaires des doxographes.

Nous allons examiner les aspects « scientifiques » des oeuvres pythagoriciennes, en n'oubliant pas qu'il s'agit d'une partie d'une philosophie beaucoup plus vaste, qui ne se limite pas aux seules questions savantes.


L'astronomie pythagoricienne

Contrairement aux Milésiens, les Pythagoriciens ne recherchent pas de cause première. Ils font des nombres le principe de toutes les choses. Ils cherchent d'abord le caractère mathématique des phénomènes naturels.

Leurs conceptions astronomiques nous sont parvenues par fragments, nous en restituons ici quelques éléments. Ainsi, Alcméon de Crotone assurait que « les planètes ont un mouvement contraire à celui des étoiles fixes, d'ouest en est ». (Aétius, Opinions, II, XVI, 2-3).

Pythagore aurait été le premier à comprendre « que l'étoile du Soir et l'étoile du Matin [c'est- à-dire Vénus] ne font qu'une ». (Diogène Laërce, Vies, IX, 23.)

Une des premières explications de l'infinitude de l'Univers nous est fournie par Archytas qui, selon Simplicius, exposait ainsi le problème : « Si je me trouvais à la limite extrême du ciel, autrement dit sur la sphère des fixes, pourrais-je tendre au-dehors la main ou un bâton, oui ou non ? Certes, il est absurde que je ne puisse pas le faire ; mais si j'y parviens, cela implique l'existence d'un dehors, corps ou lieu (...). On avancera sans cesse, de la même manière, vers la limite sans cesse atteinte, en posant la même question et, comme ce qu'atteindra le bâton sera sans cesse autre, il est clair que cet autre est aussi illimité ».(Simplicius, Commentaire sur la Physique d'Aristote, 467, 26.)

Il est également possible que les Pythagoriciens aient été les premiers à soutenir que la Terre était sphérique. Cette conception n'est pas fondée sur des expériences, mais sur l'idée que la sphère est considérée comme une forme parfaite. Il s'agit donc d'une esthétique mathématique.


La cosmologie de Philolaos de Crotone

Nous proposons ici de nous focaliser sur une cosmologie particulière d'un Pythagoricien, afin de mieux cerner le rapport entre les nombres et le monde qu'établissent ces présocratiques.

Nous allons analyser plus en détail la conception du monde attribuée à Philolaos de Crotone (450-400 av. J.C.). Nous nous référons en particulier au texte d'Aétius (Opinions, II, VII, 7), qui fournit une présentation relativement complète de la conception cosmologique de Philolaos. Ce dernier distingue plusieurs parties dans l'univers : la zone la plus haute qui correspond aux astres fixes, est appelée Olympe (c'est le domaine réservé aux Dieux) ; ensuite se trouve le Cosmos (ce qui est ordonné) qui contient les planètes, le Soleil et la Lune. Enfin, le Ciel constitue la partie sublunaire.

L'ordre des astres est le suivant : au centre du monde est placé un feu (qui n'est pas le Soleil), puis vient, l'Anti-Terre, la Terre, la Lune, le Soleil, les cinq planètes, et la sphère des étoiles fixes. Tous ces astres tournent autour du feu central. Pour rendre compte du mouvement régulier des cieux, les mouvements des astres se font selon des vitesses précises.

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L'univers de Philolaos de Crotone
Crédit : Astrophysique sur Mesure / Jérôme Lamy et Gilles Bessou

On ignore, dans cette conception, pourquoi le feu central et l'Anti-Terre ne sont pas visibles depuis la Terre. Il convient de remarquer dans ce modèle que c'est la première fois que la Terre n'est pas au centre et qu'elle est en mouvement sur une orbite circulaire. La Lune et le Soleil ne font que réfléchir la lumière du feu central.

Les rayons des orbites sont régis par un ordre mathématique précis que nous indique Plutarque (dans son texte Plutarque donne un ordre différent des astres) : le rayon du feu central est 1, le rayon de l'orbite de l'anti-Terre est 3, de la Terre 9, de la Lune 21, de Mercure 81, de Vénus 243, du Soleil 729 (729 est à la fois un carré et un cube, 272, 93, d'où le nom de carré-cube donné au Soleil) et ainsi de suite par multiplications par 3 successives.

On doit remarquer ici les effets de la mystique des nombres propre aux pythagoriciens : les rayons des orbites des astres suivent une progression de raison 3, non pas parce que ce résultat proviendrait d'observations, mais seulement en raison d'une harmonie céleste que recherchent les pythagoriciens.

Bien que fausse, cette conception de l'univers, avec la Terre en rotation et en orbite, exercera une certaine influence sur quelques philosophes ultérieurs.


Exercice

exerciceAstronomie présocratique

Difficulté : ☆☆   Temps : 20

Question 1)

Quels sont pour Thalès et pour Anaximandre les « principes premiers » ?

Question 2)

Quelle est la structure de l'Univers chez le pythagoricien Philolaos de Crotone ?