Comment prouver que la Terre est ronde? Joel Petit François Barillon

Transcription

1 Comment prouver que la Terre est ronde? Joel Petit François Barillon

2 Les quatre types d arguments pour expliquer le ciel Métaphysique, théologie Géométrie Observations, mesures Mathématiques

3 Bon sens et théologie

4 Aristote et les éclipses

5 Pline l ancien et les voiles de bateau «... du tillac d'un vaisseau on n'aperçoit pas la terre et on la voit si on grimpe au haut du mât. Quand le navire s'éloigne, s'il y a quelque chose de brillant attaché au mât, cet objet semble peu à peu descendre et enfin disparaître entièrement.»

6 Source : Le gnomon d Eratosthène

7 La terre est-elle fixe au centre de l univers?

8 L énigme des planètes Lune Mars Mercure Jupiter Vénus Saturne Soleil

9 Le modèle géocentrique de Ptolémée

10 Aristarque de Samos et l héliocentrisme

11 L âge d or de l astronomie Arabe

12 Copernic, le retour de l héliocentrisme

13 Giordano Bruno, l hérétique «Nous déclarons cet espace infini, étant donné qu'il n'est point de raison, convenance, possibilité, sens ou nature qui lui assigne une limite.»

14 Les trois «lois» de Kepler

15 Galilée «et pourtant elle tourne!»

16 Newton et la loi de la gravitation universelle

17 Le pendule de Foucault

18 Albert Einstein, «tout est relatif»

19 La fin de l héliocentrisme Vous êtes ici.

20 Induction / déduction Loi générale Déduction (logique de réfutation)?... Induction (logique de confirmation) Faits particuliers

21 Conclusion

22 Sources des documents

23 Comment prouver que la Terre est ronde? Joel Petit François Barillon Ce diaporama a été créé à l occasion des Rendezvous de l Histoire 2017 et utiliser dans le cadre du colloque «Sciences pour vivre ensemble» le 15 novembre Nous vous proposons ici une vision historique de la notion de «preuve» scientifique.

24 Les quatre types d arguments pour expliquer le ciel Métaphysique, théologie Géométrie Observations, mesures Mathématiques De tous temps, les hommes ont cherché à donner un sens au monde qui les entouraient. Au fil du temps, les explications ont été de nature : Métaphysique, théologique Liées à des observations, des mesures Le résultat de constructions géométriques Ou bien purement mathématiques

25 Bon sens et théologie Mais ces observations se heurtaient à nos sensations d une Terre plate et fixe, et l idée que notre monde occupait nécessairement le centre de l Univers. Les premières représentations du monde sont empreintes de théologie. Source : D après S. Kramer, L Histoire commence à Sumer, ed. Arthaud.

26 Aristote et les éclipses Au IVe siècle av. JC, Aristote constate que l ombre de la Terre sur la Lune lors d une éclipse est circulaire. Il en déduit que la Terre est ronde. => Aristote procède par contre-exemples. Il évite de choisir le disque ou le cylindre. Sources : e.jpg es-lune/stlp-rotondite-terre.html al_sphere.png

27 Pline l ancien et les voiles de bateau «... du tillac d'un vaisseau on n'aperçoit pas la terre et on la voit si on grimpe au haut du mât. Quand le navire s'éloigne, s'il y a quelque chose de brillant attaché au mât, cet objet semble peu à peu descendre et enfin disparaître entièrement.» Pline l ancien (23-79) donne les conditions de l observation et permet donc à chacun de refaire l observation. Par contre, le manque d instrument pour mesurer les distances sur mer rend l évaluation du diamètre terrestre très imprécise. Sources : _Lombardo_Veneto_Vol_3_Plinio_Secondo_300dpi.jpg ses-terre-ronde.htm

28 Source : Le gnomon d Eratosthène Eratosthène ( av. J-C.), mesure l ombre d un bâton (ou gnomon) à Alexandrie le jour du solstice d été, tandis qu un de ses élèves observe le même jour une ombre nulle à Syenne (aujourd hui Assouan). Il en déduit la mesure de la circonférence terrestre de km (mesure actuelle : ,864 km, erreur : 1 %). => les deux points de mesures doivent se situer sur le même méridien. => Dans le cas d un Terre plate, il aurait mesuré la distance Terre-Soleil et les rayons auraient été divergents ou bien toutes les ombres auraient été identiques. => Prérequis : Il est indispensable de vérifier que les rayons du Soleil sont parallèles. Sources : ference-de-la-terre-par-eratosthene/

29 La terre est-elle fixe au centre de l univers? Le modèle d Aristote proposant un fond d étoiles tournant autour d une Terre fixe, avec quelques étoiles «errantes» tournant dans l espace intermédiaire satisfaisait un certain nombre d observations (trajet apparent du Soleil, et de la «voûte» céleste). Sources : ro/pe-astro-mineure/modeliser/pe-astro-mineure-mod-arist.html

30 L énigme des planètes Lune Mars Mercure Jupiter Vénus Saturne Soleil Les Grecs avaient repéré sept objets célestes dont le trajet dans le ciel ne suivait pas le trajet apparent des étoiles.. Cela a donné le nom des jours de la semaine et le mot «planète» (errante). => On peut grâce au logiciel Stellarium suivre la position de Mars par rapport au fond étoilé en avançant jour stellaire par jour stellaire. On constate que la planète, qui se décale de manière régulière vers la gauche par rapport aux étoiles, effectue aussi de curieux retours vers la droite. Sources :

31 Le modèle géocentrique de Ptolémée Le modèle de Ptolémée (90-168) considère le ciel comme une sphère fermée sur laquelle sont fixées les étoiles. La Terre est une sphère immobile au centre du monde. Le Soleil, la Lune et les planètes effectuent un mouvement circulaire uniforme autour de la Terre. Les trajectoires «errantes» de certaines planètes sont expliquées par des épicycles. => Le modèle est complexe mais permet d anticiper de manière correcte la position des planètes. => Les astronomes arabes ont tenté pendant des siècles d améliorer ce modèle mais sans remettre en cause le géocentrisme. Sources :

32 Aristarque de Samos et l héliocentrisme En 230 av. jc., Aristarque de Samos propose une vision héliocentrique du monde : la Terre tourne sur elle-même et autour du Soleil. Il calcule que le diamètre du Soleil est 19 fois plus grand que celui de la Lune (400 fois en réalité). Son hypothèse est rejetée, car elle remet trop en cause les principes d Aristote. => Les croyances installées et la difficulté à reproduire une observation peut conduire à abandonner pour longtemps une théorie. Sources :

33 L âge d or de l astronomie Arabe Durant l âge d or de l Islam (VIIIe - XIIe s.), les astronomes arabes traduisent des textes grecs mais aussi indiens. Ils adoptent le modèle de Ptolémée et cherchent à l améliorer avec de nouveaux instruments, des observations nombreuses et des modèles mathématiques. Plus tardivement, les astronomes Ali Qushji (mort en 1474), et al-birjandi (mort en 1528) cherchent à montrer empiriquement la rotation de la Terre mais sans convaincre leurs contemporains. Sources :

34 Copernic, le retour de l héliocentrisme Moine mathématicien ( ). Pour faciliter le calcul des fêtes religieuses, il propose un modèle héliocentré, publié à titre posthume. => Ce modèle, basé sur des cercles et des épicycles n est ni beaucoup plus simple ni beaucoup plus précis que le modèle de Ptolémée. En effet, Copernic n a pas su s affranchir de l obligation morale de représenter les trajectoires des planètes par des cercles, forme réputée parfaite. Sources :

35 Giordano Bruno, l hérétique «Nous déclarons cet espace infini, étant donné qu'il n'est point de raison, convenance, possibilité, sens ou nature qui lui assigne une limite.» Ancien frère dominicain et philosophe ( ). Sur la base des travaux de Nicolas Copernic et Nicolas de Cues, il développe la théorie de l'héliocentrisme et montre, de manière philosophique, la pertinence d'un univers infini, qui n'a pas de centre, peuplé d'une quantité innombrable d'astres et de mondes identiques au nôtre. A la suite d un procès pour hérésie qui dura huit ans, il est condamné à être brûlé vif à Rome. Sources :

36 Les trois «lois» de Kepler Kepler ( ) reprend la vision de Copernic par souci de simplicité et d harmonie. Il ose s affranchir du modèle utilisant des cercles et énonce les trois lois qui vont le rendre célèbre. => Avec Kepler, on sort d un modèle purement géométrique pour un modèle incluant des mathématiques pures. Sources :

37 Galilée «et pourtant elle tourne!» Galilée améliore le dispositif de la lunette. En 1609, il observe les satellites de Jupiter et apporte la preuve que des objets célestes peuvent tourner autour d un autre centre que la Terre. Il subit un procès de l Église et doit abjurer pour sauver sa vie. => Gallilée ne «prouve» rien à propos de la Terre mais montre que le modèle d une planète en rotation sur elle-même et dotée de satellites existe. Il semblerait que ce soit ce défaut de preuve qui ait amené ses soutiens au sein de l Église à se désolidariser de ses affirmations. Sources :

38 Newton et la loi de la gravitation universelle Isaac Newton ( ) invente le télescope à réflexion, énonce les trois lois universelles du mouvement et, en se basant sur les lois de Kepler, développe la loi universelle de la gravitation => C est la capacité prédictive et la simplicité du modèle qui font sa force. Sources :

39 Le pendule de Foucault Léon Foucault ( ) : Un pendule de grande taille placé à l équateur garde sa position par rapport au sol. Au pôle, il effectue un tour par rapport au sol en 24h. Le temps pour effectuer un tour est fonction de la latitude. => Cette observation ne peut entrer dans une logique de preuve que si elle permet de conforter ou d infirmer une théorie existante. Sources :

40 Albert Einstein, «tout est relatif» La théorie de la relativité générale d Albert Einstein ( ) est nécessaire pour expliquer les trous noirs, la déviation de la lumière par la gravitation, les ondes gravitationnelles ou le fonctionnement d un GPS. => Par contre, les équations de Newton restent valides pour calculer la mise en orbite d un satellite, par exemple. Sources :

41 La fin de l héliocentrisme Vous êtes ici. Aujourd hui, notre Soleil n est plus qu une étoile parmi des milliards d autres et l on a détecté plus de 3000 exoplanètes. => Pour des observations de phénomènes lointains, la querelle entre géo- et hélio- centrisme n est plus à l ordre du jour.

42 Induction / déduction Loi générale Déduction (logique de réfutation)?... Induction (logique de confirmation) Faits particuliers Parenthèse sur les logiques d induction / déduction L induction consiste, à partir de fait ponctuels, à imaginer une loi générale. C est une étape nécessaire qui correspond au fonctionnement du cerveau humain. Elle suit une logique de confirmation. Sa faiblesse réside dans le fait que chacun a tendance à ne prendre en compte que les faits qui confirment sa théorie. La déduction consiste à mettre à l épreuve une proposition de règle générale pour déterminer pour quels faits elle est prédictive. Elle suit une logique de réfutation. C est une démarche qui doit se construire sur la durée car elle n a rien de naturel.

43 Conclusion Une théorie scientifique ne prétend pas énoncer de vérités définitives. Sont considérées comme vraies les théories qui montrent une capacité prédictive et que personne n a encore réfuté. Il s agit donc d un processus collectif de description de la réalité. Par ailleurs, disposer de scientifiques brillants si la majorité des citoyens est scientifiquement inculte. Il faut donc que nos élèves non seulement apprennent les réalités scientifiques d aujourd hui mais encore qu ils soient capables de reconstruire au moins en partie le cheminement vers ces réalités.

44 Sources des documents