Galilée, celui qui a tourné une lunette vers le ciel

Un fils de musicien qui préfère les mathématiques

Galileo Galilei, qu'on appelle Galilée en français, naît le 15 février 1564 à Pise, en Toscane, une région de l'actuelle Italie. Son père, Vincenzo, est un musicien de cour qui écrit aussi sur la théorie de la musique. La famille n'est pas riche.

En 1581, à 17 ans, Galilée entre à l'université de Pise pour devenir médecin. Il n'ira jamais au bout : ce qui le passionne, ce sont les mathématiques, qu'il apprend auprès d'un professeur attaché à la cour de Toscane. Il quitte l'université sans diplôme de médecine.

Les débuts sont difficiles. Il donne des leçons particulières pour vivre. En 1588, il se présente pour un poste de professeur à Bologne : il est refusé. Un an plus tard, grâce à l'appui de deux savants reconnus, il obtient enfin un poste à Pise, puis en 1592 à l'université de Padoue, dans la république de Venise. Pour arrondir ses revenus, il fabrique et vend des instruments de calcul dans un petit atelier installé chez lui.

Faire parler les choses qui tombent

À l'époque, on explique encore le mouvement avec les idées d'Aristote, un philosophe grec mort près de 2 000 ans plus tôt : les objets lourds tomberaient plus vite que les légers, parce que c'est leur « nature ».

Galilée, lui, veut mesurer. Il fait rouler des billes sur des plans inclinés, observe des pendules, note des durées. Il découvre ainsi que :

• un objet qui tombe accélère de façon régulière : la distance parcourue grandit comme le carré du temps écoulé ;
• un pendule met presque le même temps à faire un aller-retour, qu'il se balance beaucoup ou peu ;
• un objet en mouvement garderait ce mouvement si rien ne le freinait. C'est le germe d'une grande idée de la physique, l'inertie.

Sa méthode compte autant que ses résultats : poser une question précise, construire une expérience, mesurer, recommencer. On la retrouve aujourd'hui dans la méthode scientifique.

Une lunette qui change le ciel

En 1609, à Venise, Galilée entend parler d'un instrument inventé aux Pays-Bas : une lunette qui fait paraître les objets lointains plus proches. Il n'en a jamais vu, mais il connaît les verres optiques grâce à son atelier. Il en devine le principe et fabrique la sienne.

Les lunettes hollandaises grossissent deux ou trois fois. En quelques mois, Galilée en construit une qui grossit environ vingt fois. Et il fait ce que peu de gens avaient fait avant lui avec autant de soin : il la tourne vers le ciel, nuit après nuit, et il dessine ce qu'il voit.

• La Lune n'est pas une boule parfaite : elle a des montagnes et des creux, comme la Terre. (Voir aussi la Lune.)
• Le 7 janvier 1610, il remarque trois petits points près de Jupiter. Il les suit plusieurs nuits, en trouve un quatrième, et comprend vers le 15 janvier que ce ne sont pas des étoiles : ce sont des lunes qui tournent autour de Jupiter.
• Plus tard, il voit que Vénus a des phases, comme la Lune, ce qui montre qu'elle tourne autour du Soleil.

En mars 1610, il publie tout cela dans un petit livre, Le Messager des étoiles. Il devient célèbre dans toute l'Europe.

Savoir se faire aider

Galilée n'était pas seulement un bon observateur ; il savait aussi trouver des soutiens. Il nomme les lunes de Jupiter les « astres médicéens », en l'honneur des Médicis, la famille qui gouverne la Toscane. Le calcul réussit : en 1610, le grand-duc de Toscane le nomme mathématicien et philosophe de sa cour, un poste qui lui laisse du temps pour chercher.

En 1611, à Rome, les savants jésuites du Collège romain, qui sont des religieux, vérifient ses observations, les confirment et organisent une fête en son honneur. La même année, il entre dans l'une des premières sociétés scientifiques, l'Académie des Lyncéens.

La Terre bouge-t-elle ?

Depuis l'Antiquité, la plupart des savants pensent que la Terre est immobile au centre de l'univers. En 1543, l'astronome polonais Nicolas Copernic a proposé une autre idée : c'est la Terre qui tourne autour du Soleil. (Pour comprendre ce qu'on sait aujourd'hui, voir le système solaire.)

Les observations de Galilée plaident pour Copernic, et il le dit de plus en plus ouvertement. Mais pour les autorités de l'Église catholique, très puissantes en Italie, cette idée contredit la façon dont on lit alors certains passages de la Bible. En 1616, un cardinal lui demande de ne plus la défendre ni l'enseigner.

En 1632, Galilée publie pourtant un livre, le Dialogue sur les deux grands systèmes du monde, qui compare les deux théories et penche clairement pour Copernic. Il est convoqué à Rome par le tribunal de l'Inquisition. En juin 1633, il est condamné comme « fortement soupçonné d'hérésie » (c'est-à-dire d'idées contraires à la doctrine de l'Église) et forcé de renier publiquement ses idées. Sa peine de prison est aussitôt changée en résidence surveillée : il vivra ses dernières années enfermé dans sa maison d'Arcetri, près de Florence.

Continuer malgré tout

Il a presque 70 ans, sa fille aînée, religieuse, meurt en 1634, et sa vue baisse jusqu'à la cécité. Il continue pourtant. Il reprend ses vieux travaux sur le mouvement et la résistance des matériaux, et en tire un dernier grand livre, les Discours sur deux sciences nouvelles. Le manuscrit doit quitter l'Italie en secret ; il est imprimé à Leyde, aux Pays-Bas, en 1638. Galilée meurt le 8 janvier 1642.

Ce que la légende oublie

• Il n'a pas inventé la lunette. Elle venait des Pays-Bas. Son mérite est de l'avoir perfectionnée et, surtout, d'avoir su quoi en faire.
• La tour de Pise est sans doute une légende. L'histoire des boules lâchées du haut de la tour ne vient que d'un de ses anciens secrétaires, qui l'a écrite après sa mort. Galilée lui-même n'en parle jamais, et beaucoup d'historiens pensent qu'il s'agissait surtout d'une expérience imaginée.
• Il s'est aussi trompé. Il pensait que les marées venaient des mouvements de la Terre, et il a rejeté l'idée, déjà avancée par l'astronome Johannes Kepler, qu'elles soient liées à la Lune. C'était pourtant Kepler qui avait raison. Il se trompait aussi sur la nature des comètes.
• Ce n'est pas simplement « la science contre la religion ». Des religieux ont confirmé et fêté ses découvertes, et son procès mêle science, lecture de la Bible, politique et querelles de personnes. Les historiens en discutent encore. En 1992, le pape Jean-Paul II a reconnu officiellement les torts faits à Galilée.

Ce qu'il a laissé

• Une méthode : observer avec des instruments, mesurer, et accepter qu'une expérience donne tort à un grand auteur ancien.
• Les bases de la physique du mouvement, reprises quelques décennies plus tard par Isaac Newton.
• Un ciel plus grand : les quatre grandes lunes de Jupiter qu'il a découvertes s'appellent encore aujourd'hui les « satellites galiléens ».