LA PHYSIQUE D ARISTOTE A L EPREUVE

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1 MOOC HISTOIRE ET EPISTÉMOLOGIE DES SCIENCES LA PHYSIQUE D ARISTOTE A L EPREUVE *Il s agit d une transcription directe de la vidéo 1 de la semaine 3 intitulée «La physique d Aristote à l épreuve» et non d un texte destiné à la publication ou à la diffusion. Contrairement à certaines idées reçues, les maîtres des universités médiévales ne sont pas tous enfermés dans des débats stériles et dogmatiques. La pratique de la philosophie prend le plus souvent la forme du commentaire de textes ceux d Aristote. Ces commentaires étaient aussi l occasion de présenter des analyses innovantes voire des critiques envers «le philosophe». A ce titre Jean Buridan et Nicole Oresme dont la réputation et l influence furent considérables (et durable) témoignent de l audace de certains intellectuels. Arrêtons-nous un instant sur la physique d Aristote dont il faut convient de souligner la longévité: elle sera toujours d actualité au moment où Galilée pointe sa lunette vers le ciel. La théorie développée permet d expliquer l organisation de la matière, celle du mouvement ou encore le système du Monde. Concernant la matière (Théorie des constituants ultimes de la matière) : Il existe quatre éléments : la terre, l air, l eau et le feu. Chaque élément est regardé comme une combinaison des deux opposés fondamentaux : Le Chaud et le froid d une part, le sec et l humide d autre part le chaud et le sec permettent d obtenir le feu le chaud et l humide permettant d obtenir l air le froid et l humide permettent d obtenir l eau

2 le froid et et le sec permettent d obtenir la terre Tout ce qui existe dans la nature est composé à partir d une combinaison de ces 4 éléments. Les corps célestes échappent à la règle, ils sont, et c est argumenté par Aristote, nécessairement constitués d une substance différente l aithèr un 5è élément qui attirera beaucoup de critiques nous y reviendrons. Concernant la Théorie du mouvement Pour Aristote il existe deux types de mouvement : le mouvement naturel et mouvement violent ou contraint Le mouvement naturel c est-à-dire celui qui se produit en l absence de toute action extérieure. Ainsi, naturellement les 4 éléments terrestres peuvent aller soit vers le haut soit vers le bas s éloignant ou se rapprochant du centre de la Terre. Le feu et l air montent naturellement, alors que la terre et l eau tombent naturellement. Il existe également des mouvements contraints qui contrairement au mouvement naturel nécessitent une action, une force, un propulseur. Ainsi, une flèche lancée nécessite que quelque chose la mette en mouvement, lui donne un élan. Par exemple c est l action de l arc sur la flèche qui permet à celle-ci de se mettre en mouvement. Cependant, dès l instant où la flèche n est plus en contact avec la corde, l action cesse. Comment justifier alors que le mouvement puisse se poursuivre? Il manque ici à Aristote un élément théorique. Celui-ci tente de pallier cette difficulté: c est l air lui-même qui en poussant l objet entretien le mouvement. Cela ne convaincra pas ses commentateurs. Reste la question des corps célestes qui sont dotés d un mouvement circulaire éternel. Dans ces conditions le mouvement contraint est impossible ; il nécessite qu une action permanente soit exercée sur les corps pour permettre le mouvement. Le mouvement doit donc être un mouvement naturel. Cependant aucun des 4 éléments terrestres n est doté d un mouvement circulaire (ils vont vers le haut ou bien vers le bas) ; Aristote invente donc le 5è élément dont la caractéristique est de se mouvoir naturellement et continûment en un mouvement circulaire. Le problème du mouvement des corps célestes est donc levé. Penchons-nous désormais sur le Système du monde Pour Aristote la Terre est sphérique immobile au centre d un univers fini. La Terre est sphérique. C est un fait admis depuis l école pythagoricienne.

3 L Univers est fini... sinon il n aurait pas de centre et la terre ne pourrait pas se trouver en son centre. La Terre est nécessairement immobile. Si elle avait un mouvement cela serait sensible, on devrait sentir la résistance de l air. Un argument plus scientifique renforce son dispositif : Partant du constat qu un objet jeté en l air retombe toujours au même endroit, si la Terre avait un mouvement, pendant le mouvement de l objet vers le haut puis vers le bas la Terre tournant un peu l objet ne devrait pas retomber précisément à son point de départ, il devrait être légèrement décalé. Toutes les observations montrent que ce n est pas le cas.prouvent ainsi que la terre est bien immobile. Deux acteurs particulièrement innovants, ont marqué le XIV e siècle préfigurant la Révolution Scientifique. Il s agit de jean Buridan et de Nicole Oresme. Jean Buridan ( ) enseigne à la Faculté des arts, il est recteur de l Académie de Paris. L étude de ses commentaires de la physique d Aristote est au programme de l université Cracovie lorsque Copernic y est étudiant. Contribuant à dégager la philosophe de sa subordination à la théologie, Buridan développe une théorie du mouvement originale. Ainsi, la théorie de l impétus modifie de façon profonde et durable les analyses des problèmes du mouvement des projectiles et de l accélération de la chute des corps. Elle engage la dynamique sur la voie des concepts d inertie qui seront développés par Descartes et Newton. Examinons cette théorie de L impetus Buridan n est pas convaincu par l argument développé par Aristote concernant l entretient des mouvements contraints. Selon ce dernier après séparation d avec le moteur, la force instantanément dissipative cesse et il revient à l air d entretenir le mouvement. Pour Buridan au contraire, la force n est pas instantanément dissipative, elle diminue au cours du temps du fait des frottements, celui exercé par l air en particulier. Il propose ainsi sa propre théorie : Lorsqu une pierre est lancée, une force motrice, un IMPETUS est communiqué à la pierre. Cet impétus d autant plus grand que la vitesse de lancement est grande ; il diminue progressivement au cours du mouvement du fait des frottements de l air. Ainsi, le mouvement de la pierre se ralentit jusqu à (je cite) «que la lourdeur l emporte» et que la «pierre redescende vers son lieu naturel.» Plus encore, l impétus de Buridan permet de justifier le mouvement des corps célestes, puisque rien ne s oppose au mouvement, la force communiquée initialement reste constante et le mouvement n a pas besoin d être entretenu (ce qui était le problème d Aristote)

4 Nicole Oresme ( ) quant à lui, est grand maître du Collège de Navarre, il deviendra évêque de Lisieux à la fin de sa vie. Il a suivi l enseignement de Buridan à Paris. Il compose à la demande de Charles V, qui est un érudit, des traités concernant notamment l économie et les sciences. Il procède également à des traductions en français des textes d Aristote. Plus encore, il est l un des mathématiciens les plus originaux du 14è siècle. Il introduit une puissante méthode de géométrisation dans l étude qualitative et quantitative des «qualités intensives» et des mouvements dont l influence sur la théorie galiléenne du mouvement demeure un problème controversé de l histoire de la mécanique. Cette méthode est qualifiée de mathématique du changement. Vers 1350 Nicole Oresme a l idée de représenter les variations dans le temps d une même quantité par une série de segments dont la longueur est proportionnelle à cette quantité. Si ce n est pas complètement novateur, Euclide utilisait des longueurs pour représenter des quantités, Oresme à l idée de : relier les extrémités entre elles et d utiliser un repère comportant des axes (abscisses et ordonnées) Par exemple cette méthode appliquée à l étude de la quantité de vitesse en fonction du temps permet d obtenir des figures géométriques intéressantes à interpréter. Ainsi lorsque la figure obtenue est un rectangle, cela montre directement que le mouvement est uniforme alors que l obtention d un trapèze est révélateur un mouvement uniformément accéléré. Oresme retrouvait ainsi géométriquement un théorème connu à Oxford et qualifié de théorème de Merton : dans un mouvement uniformément accéléré la distance parcourue est égale à celle parcourue par un mobile à vitesse constante entre deux points cette vitesse constante étant la vitesse moyenne entre les deux points. Un élément doit ici être souligné: c est parce que l aire est assimilée à une distance que cette interprétation convient. Ceci n a de sens que si l on considère distance et surface comme étant des nombres. On mesure ici le saut intellectuel qui est franchi.

5 Parmi les commentaires aux textes d Aristote, la question relative à la rotation diurne de la terre est une question particulièrement débattue permettant à des arguments favorables à la rotation de la terre de se développer. Buridan questionne : «Si la Terre reste toujours immobile au centre du monde, ou non, (et) si, en supposant que la Terre est en mouvement de rotation autour de son centre et de ses propres pôles tous les phénomènes de la nature que nous observons peuvent-ils être sauvés?» Comprenez l alternance des jours et des nuit, le phénomène des saisons, la position des constellations et leur évolution... Il existe trois Arguments principaux en faveur du mouvement diurne de la Terre : Par analogie à deux bateaux qui se croisent il y a, dirait-on aujourd hui, relativité du mouvement et si la terre tourne la vision du ciel reste la même «La Terre a besoin d acquérir à son profit les influences du ciel» ; c est celui qui a besoin de quelque chose qui doit se mettre en mouvement. Il vaut mieux «sauver les apparences» avec des arguments de simplicité, il est plus «facile» de mettre la Terre en mouvement que le ciel tout entier. A ces arguments s opposent ceux (Les Arguments) contre le mouvement diurne En premier lieu l autorité d Aristote... mais cela ne tient pas lieu de preuve. Si la Terre avait un mouvement, la résistance de l air devrait se sentir (mouvement local, échauffement etc.) Si la Terre tourne alors une pierre jetée en l air ne retombe pas à son point de départ. Compte tenu de cette confrontation, il est possible que la terre tourne mais aucune expérience aucun raisonnement ne peut véritablement le prouver. Nicole Oresme Oresme conclut : «Cependant tout le monde soutient et je le crois que c est le ciel qui a un tel mouvement et que la Terre n en a point. Dieu a en effet fixé le globe terrestre qui ne bougera pas» Chacun accordera à cette conclusion le statut qu il souhaite compte-tenu du contexte. Cependant il est fort probable que ce problème lié à la rotation de la terre servira de point de départ à l élaboration du système de Copernic même si celui-ci est bien plus qu une spéculation sur le seul mouvement de la terre. Oresme et Buridan ont rendu possible Copernic.

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