Nicolas Copernic (1473-1543)

 

 

Sa vie.

 

Il nait le 19 février 1473 à Torùn (Thorn), en Poméranie dans une ville qui était sous l'autorité du roi de Pologne. A 10 ans son père meurt et c'est son oncle Lucas Watzenrode , évêque de Warmie, diocèse d'Ermland, qui s'occupe de son éducation.

A l'âge de 18 ans il commence ses études à l'Université de Cracovie. Là il reçoit, dans le cadre du cursus normal du quadrivium, un enseignement d'astronomie avec Albert de Brudzewo. Le décès d'un chanoine lui permet d'être élu à cette place en 1495. Il ne l'occupe pas et se rend en Italie, à Bologne pour étudier le droit canon. Il apprend le grec pour rechercher les publications d'astronomie et surtout travaille comme aide de l'astronome Domenico Maria de Novaro. En 1500 il part à Rome probablement pour une conférence de mathématique.  En octobre 1497 son élection comme chanoine est confirmée. Il en prend possession sans s'y rendre mais il rentre dans cette ville en juillet 1501 puis repart très vite pour avec une bourse de deux ans stipulant notamment qu'il devait étudier aussi la médecine. Il s'inscrit à Padoue mais les études sont longues. Comme il n'est toujours pas diplômé, il se rend à Ferrare pour obtenir le 31 mai 1503 un titre de docteur en droit canon. En 1506, sur les injonctions des autorités religieuses il doit mettre un terme à ses voyages et rentre dans son diocèse. Il est peut être important de signaler que Copernic refusera toujours d'être ordonné prêtre. Là il va travailler auprès de son oncle à Heilsberg (Lidzbark) comme médecin. Il soigne les personnalités religieuses mais aussi les pauvres. Il semble que Copernic eut une réputation de grand médecin mais aussi de théoricien sur les monnaies avec son Essai sur la frappe des monnaies. Mais il a beaucoup de temps libre pour se consacrer à l'astronomie. Il fait construire une tour d'observation en 1513 où il installe ses instruments d'observation. C'est probablement de cette période que datent les premiers textes anonymes du Commentariolus alors qu'il rédige son grand ouvrage  De revolutionibus qu'il refuse de publier, les discussions philosophiques devant pense-t-il rester limitées à quelques savants. La venue auprès de lui en 1539 de Johachim Rheticus va contribuer à faire connaître le travail de Copernic. Le 24 mai 1543, Nicolas Copernic s'éteint alors que son grand ouvrage vient juste d'être imprimé.

 

Copernic.

 

¨      Son œuvre.

La naissance de son œuvre est très difficile à cerner faute de commentaires ou de notes. Nous avons vu qu'il a côtoyé de près deux astronomes célèbres au cours de sa formation. En Italie il a même travaillé comme collaborateur de Domenico Maria de Novaro (1454-1504). C'est probablement le début de ses réflexions personnelles et probablement des quelques observations qu'il a réalisées comme nous l'apprend Rheticus. A Bologne, le 9 mars 1497 il observe l'occultation par la Lune de l’étoile Aldébaran. Copernic utilisera cette estimation de la parallaxe lunaire dans son De revolutionibus. Sur ce point d'ailleurs, Copernic est encore dans la filiation des astronomes philosophes qui théorisent le monde plus qu'ils ne l'observent. Selon Copernic lui-même, dans sa préface, il aurait commencé les premières ébauches de son livre en 1506, en Italie. Ses travaux sont connus de son entourage puisqu'en 1514 on lui demande son avis sur le projet pontifical de réforme du calendrier.

  • Quelles sont les premières idées de Copernic ?

 

Partant des connaissances de son temps et probablement inspiré par les quelques critiques que nous avons envisagées précédemment, il remet en cause le système d'Aristote-Ptolémée. Ses connaissances du grec lui apportent probablement un accès direct à certains textes peu connus.

Bien que Copernic ne fut pas un grand observateur (il aurait réalisé seulement vingt-sept observations) elles furent perspicaces. Il remarque que la rétrogradation de Mars ne se produit qu'en opposition, c'est à dire lorsqu'elle passe au méridien à minuit. Au contraire, pour les planètes inférieures, Mercure et Vénus, c'est lors d'une conjonction inférieure à midi. Ces deux points qui ne s'expliquent pas dans une Terre au centre, deviennent évidents lorsque Copernic place le Soleil au centre et la Terre en rotation, avec les planètes mais avec des vitesses de rotation différentes. Rappelons que pour Ptolémée, Vénus, Mercure et le Soleil tournent autour de la Terre en un an et Mars en deux ans.

Copernic calcule aussi la distance des planètes au Soleil par rapport à la distance Terre-Soleil future unité astronomique.

On ne sait si c'est par prudence mais alors que le De Revolutionibus est presque terminé, il fait circuler une espèce de résumé de ses travaux sous la forme  des Commentariolus qu'il envoie dans toute l'Europe à de nombreux lettrés. Il y récuse l'utilisation des équants mais conserve la notion d'épicycle, précise les trois mouvements de la Terre : rotation, révolution et précession et décrit déjà précisément les orbites de planètes. En 1536 Nicolas Schonberg, cardinal archevêque de Capoue lui propose d'éditer son ouvrage à ses frais, Copernic refuse.

 

Johachim Rhéticus vient en 1539 auprès de Copernic attiré par les idées nouvelles qui sont alors bien connues. Il étudie en dix semaines dit-il, le De Revolutionibus et commence la rédaction d'un abrégé des pensées du Maître connu sous le nom de Narratio Prima. Il paraît en 1540, est réédité en 1541. C'est dire l'immense succès de cet ouvrage qui conduisit finalement Copernic à autoriser l'édition du De Revolutionibus qui sortira l'année de la mort de Copernic en 1543.

 

  • Le Commentariolus de Copernic.

 

Il s'agit d'un très petit opuscule destiné à faire connaître ses idées mais où il annonce déjà un travail plus important : "J'ai pensé, d'autre part, qu'ici, pour faire bref, il fallait omettre les démonstrations mathématiques, destinées à un ouvrage plus ample." Il commence par sept postulats qu'il nous demande donc d'admettre sans démonstration :

1- Il n'y a pas un centre unique pour toutes les orbes ou sphères célestes.

2- Le centre de la terre n'est pas le centre du monde, mais seulement le centre des graves et le centre de l'orbe lunaire

3- Tous les orbes entourent le soleil qui se trouve pour ainsi dire au milieu d'entre tous, et c'est pourquoi le centre du monde est au voisinage du soleil.

4- Le rapport de la distance du soleil à la terre vis-à-vis de la hauteur de la sphère des étoiles est plus petit que le rapport du rayon de la terre à la distance entre le soleil et la terre, au point que la distance du soleil à la terre est imperceptible en comparaison de la hauteur de la sphère des étoiles.

5- Tout mouvement qui paraît appartenir à la sphère des étoiles ne provient pas d'elle, mais de la terre. La terre, donc, avec les éléments tout proches, accomplit d'un mouvement diurne une révolution complète, autour de ses pôles fixes, tandis que demeure immobile la sphère des étoiles ou ciel ultime.

6- Les mouvements qui nous paraissent appartenir au soleil ne proviennent pas de lui, mais de la terre et de notre orbe, avec lequel nous effectuons des révolutions autour du soleil comme n'importe quelle autre planète. Ainsi donc la terre est entraînée par plusieurs mouvements.

7- Le mouvement rétrograde et direct qui se manifestent dans le cas des planètes ne proviennent pas de celles-ci, mais de la terre. Le mouvement de la terre seule suffit donc à expliquer un nombre considérable d'irrégularités apparentes dans le ciel.

Copernic décrit ensuite les sphères depuis les étoiles jusqu'au soleil en décrivant les périodes de révolution des planètes. Il décrit plus loin les mouvements apparents relatifs au soleil tels que son modèle permet de les expliquer. Les repères célestes ne doivent plus être les équinoxes comme on le faisait avant lui mais des étoiles fixes à cause de la rotation de la terre. Il n'abandonne pas les épicycles et les déférents pour la lune et les planètes qu'il décrit précisément. En effet les mouvements orbitaux circulaires qu'il retient comme principe ne lui permettent pas d'obtenir des prédictions exactes.

 

  • La Narratio prima de Rheticus à été publiée pour la première fois en 1540 sous le titre "Livres des révolutions du très savant homme et du très éminent mathématicien, le vénérable maître Nicolas Copernic de Torùn chanoine de Frombork, par un jeune mathématicien. Narratio prima." En introduction il annonce qu'il vient de lire l'ouvrage en six livres de Copernic et qu'il en fait un résumé qu'il adresse à un maître et ami, Johann Schöner[1]. Il y décrit les observations qu'avait fait Copernic à Bologne puis dans sa ville de Frombork. Il compare ses mesures de Spica de la Vierge avec celles de Timocharis, d'Hipparque, de Ptolémée, d'Al-Battani et d'Arzahel. Il en déduit la précession des équinoxes, la variation d'obliquité de l'écliptique. Toutes ces comparaisons de positions basées sur de très longues périodes permettent à Copernic de revenir sur le modèle de Ptolémée. Rheticus synthétise en six points ces raisons dans le chapitre IX de son ouvrage et montre enfin que le modèle héliocentrique permet de simplifier tous les mouvements observés. Il termine curieusement son ouvrage par un "éloge de la Prusse" qu'il décrit comme épouse d'Apollon et fille de Vénus et dont il décrit la richesse des villes et le mérite de ses savants.

 

  • Le De Revolutionibus et les idées de Copernic.

 

Nous avons vu que l'astronomie enseignée du temps de Copernic est basée sur  l'Almageste plus ou moins modifié en raison des discordances observées entre les prévisions de Ptolémée et les calculs des astronomes. La Terre est immobile au centre de l'Univers. La Lune tourne autour de celle-ci en un mois puis viennent Mercure, Vénus, le Soleil qui tournent en un an sur le déférent. Ce sont ensuite Jupiter dont la révolution s'effectue en douze ans et Saturne en trente ans. Les étoiles tournent autour de la terre en un jour. Pour expliquer les mouvements curieux de certaines planètes il faut sérieusement compliquer le modèle. Mercure et Vénus se lèvent et se couchent en effet près de Soleil, Mars décrit des rétrogradations surprenantes. Pour prédire tous ses mouvements on aboutit à tout un système complexe de mouvements circulaires avec équant, déférents et épicycles (voir vol 1 : Histoire de l'astronomie chez les Grecs).

Copernic propose un système simple avec un Soleil immobile autour duquel tournent les planètes. La Lune tourne autour de la Terre et les étoiles sont fixes. Le principe des sphères sur lesquelles sont comme fixés les astres reste maintenu.

 

  • Analyse de l'ouvrage, le raisonnement de Copernic.

 

Au Lecteur sur les hypothèses de cette œuvre est une introduction générale à l'ouvrage.

 

Nicolas Schonberg cardinal de Capoue, A Nicolas Copernic est une lettre de 1536 dans laquelle le Cardinal demande à Copernic de publier ses œuvres.

 

Au très Saint Père le Pape Paul III. Préface de Nicolas Copernic au livre des révolutions. Cette adresse est pleine de précautions et de flatteries, procédé habituel qui se maintiendra plusieurs siècles.

 

Livre premier : Copernic annonce qu'il va utiliser les données de Ptolémée mais aussi utiliser les connaissances acquises depuis.

Chapitre I. Que le monde est sphérique. Plusieurs arguments le démontrent : "…soit parce que cette forme est la plus parfaite de toutes …/… soit parcequ'elle est la forme ayant la capacité la plus grande …/… soit aussi parce que toutes les parties séparées du monde, je veux dire le soleil, la lune et les étoiles, sont vues sous cette forme, soit parce que toutes choses tendent à se limiter ainsi comme il apparaît dans les gouttes d'eau et d'autres corps liquides, lorsqu'ils tendent à se limiter par eux-mêmes"

Chapitre II. Que la Terre aussi est sphérique. Ici Copernic ne fait que reprendre les arguments déjà développés par les Grecs[2].

Chapitre III. Comment la terre ne forme qu'un seul globe avec l'eau. Là Copernic fait quelques erreurs en se basant sur l'alchimie. Il déclare que les terres sont plus étendues que les océans (contrairement à ce que pensait Aristote) en s'appuyant notamment sur  l'argument suivant : "dans la transmutation des éléments, une part de Terre produit en liquéfaction dix parts d'eau…". Il affirme cependant que "la terre et l'eau se portent ensemble vers une seul centre de gravité..."

Chapitre IV. Que le mouvement des corps célestes est uniforme et circulaire, perpétuel, ou composé de [mouvements] circulaires. Après une description des mouvements des corps célestes tels que tout un chacun peut les observer Copernic déclare que les mouvements inégaux apparents des corps "errants" doivent être expliqués en gardant comme fondement le mouvement circulaire uniforme.

Chapitre V. Un mouvement circulaire convient-il à la Terre? Et de son lieu.  La question de la terre centre du monde lui apparaît comme non résolue. En effet " tout mouvement local apparent provient soit du mouvement de la chose vue, soit de celui du spectateur…" Comme c'est de la Terre que nous observons, rien ne permet d'affirmer que la terre est immobile. Par ailleurs "comme les astres errants sont vus être plus proches et plus éloignés de la terre, il s'ensuit nécessairement que la terre n'est pas le centre de leur cercle".

Chapitre VI. De l'immensité du ciel par rapport aux dimensions de la terre.   Avec un raisonnement tiré de l'observation et de la géométrie Copernic constate que le ciel est immense.

Chapitre VII. Pourquoi les anciens ont pensé que la terre est immobile au milieu du monde comme son centre. [3]

Chapitre VIII. Réfutation des raisons susdites et leur insuffisance. Ici il démontre qu'il y a plus d'arguments en faveur de la rotation de la terre sur elle-même, ce que beaucoup avant lui avaient affirmé.

Chapitre IX. Si plusieurs mouvements peuvent être attribués à la terre et Du centre du monde. Rien ne s'oppose à une conception héliocentrique. Tous les phénomènes observés deviendraient alors aisément explicables.

Chapitre X. De l'ordre des orbes célestes. "On ne devrait pas avoir honte d'admettre que l'ensemble du domaine (formé par la terre et la Lune), avec comme centre la Terre, orbite autour du Soleil dans une révolution annuelle autour du Soleil et que, près du Soleil, se trouve le centre de l'univers ; et, de plus, comme le Soleil se tient immobile, quel que soit le mouvement que le Soleil paraît avoir, il est en réalité du à la rotation de la terre. De plus, quoique la distance entre la Terre et le Soleil soit tout à fait remarquable relative à la distance entre la Terre et les autres planètes,  elle est imperceptible lorsqu'on la compare à la distance de la sphère des fixes tellement est vraiment grande la dimension de l'Univers. Je pense qu'il est beaucoup plus aisé d'accepter ceci que de distraire notre imagination avec un nombre de sphères multiplié à l'infini comme l'ont fait ceux qui veulent absolument que la Terre soit au centre de l'Univers. Au contraire il est meilleur de suivre les témoignages de la nature, qui évite de produire des choses inutiles ou superflues et qui souvent préfère se doter d'une chose simple avec de multiples effets.

La matière (traitée ici ) est difficile, presque paradoxale, et certainement contraire aux modes de pensée de beaucoup de gens ? Dans ce qui suit cependant, Dieu me vienne en aide, je rendrais ces choses plus claires que la lumière du soleil, au moins pour ceux qui n'ignorent pas l'astronomie. Et ainsi, avec le principe premier, fermement établi (car personne ne peut nier que la grandeur de l'orbite d'une planète est proportionnelle à sa période de révolution), l'ordre des sphères est la suivant en commençant par la plus éloignée :

D'abord, la plus éloignée de tout, est la sphère des étoiles fixes, contenant elle-même et toutes choses, et de plus immobile, la localisation même de l'Univers, à la quelle se réfère le mouvement et la position de tous les autres corps du ciel. … Elle est suivie par la première des planètes, Saturne, qui effectué son circuit en trente années. Vient ensuite Jupiter, qui se meut avec une période de douze ans. Puis la révolution de Mars est de deux ans. En quatrième position vient la révolution annuelle de la terre entourée de la Lune décrivant comme un épicycle. Vénus est en cinquième place qui tourne en neuf mois. Vient ensuite en sixième place Mercure qui effectue sa course dans l'espace en quatre-vingt jours.

Et au milieu de tout cela se trouve le Soleil. Qui voudrait placer cette lampe dans une meilleure place pour illuminer d'un seul coup toutes les choses ?  ….

Ainsi nous avons découvert dans l'arrangement ordonné la merveilleuse symétrie de l'Univers et une forte relation entre les mouvements et la taille des sphères tels qu'ils ne peuvent être discernés d'aucune autre manière. Car ce modèle permet à quiconque qui est appliqué de comprendre pourquoi la progression et la régression de Jupiter apparaissent plus grandes que celles de Saturne et plus petites que celles de Mars de Vénus et de Mercure.

Cependant le fait que ces phénomènes n'apparaissent pas pour les étoiles fixes prouve qu'elles sont immensément distantes, pour cette raison même le mouvement de révolution annuel est sans effet. Le scintillement des étoiles à montre quelle énorme distance elles se trouvent des planètes les plus éloignées comme Saturne. C'est principalement ce qui les distingue les planètes, car il doit y avoir une énorme distance entre ce qui bouge et ce qui ne bouge pas..."

 

Chapitre XI. Démonstration du triple mouvement de la terre.

 

Les cinq autres livres de l'ouvrage de Copernic sont ensuite des corollaires et des applications pratiques de sa conception héliocentrique de l'univers. Le livre 2 s'intéresse à la précession des équinoxes et son calcul.  Dans ce même livre c'est la lune qui est examinée en détail avec les éclipses. Dans les livres 5 et 6 il s'attache aux mouvements des planètes.

De Revolutionibus n'est donc pas seulement une remise en cause des conceptions des anciens mais une mise en application d'une nouvelle théorie qui devient ainsi un ouvrage cohérent et pratique, utile aux astronomes.

 

A partir de son système Copernic a pu ainsi faire une évaluation précise des distances des planètes en unités astronomiques et calculer leur période sidérale.

 

  • Les limites de son système

 

Le système de Copernic ne peut pas  expliquer toutes les observations. Ceci est du à son choix d'orbites circulaires. Il est donc contraint d'apporter des corrections par des mouvements particuliers. C'est ainsi qu'il place le Soleil dans une position légèrement décentrée par rapport au centre de l'orbite terrestre. Il doit aussi avoir recours aux épicycles non pas pour prévoir les mouvements de rétrogradation mais pour prédire le mouvement périodique des planètes.

En fait ces différences que Galilée ne pourra corriger seront expliquées par Kepler ; elles sont dues à l'ellipticité des orbites planétaires.

Il ne met pas en évidence de parallaxe annuelle des étoiles fixes (entre elles). Il en tire lui-même deux conséquences, ou les étoiles sont trop éloignées (ce qui est exact et ce que pense Copernic) ou bien son système est erroné.

Le système de Copernic.

 

  • La diffusion des idées de Copernic

 

Elles suscitent des mouvements d'hostilité auprès de certains milieux catholiques mais les protestants ne sont pas en reste. Luther en 1539 parle de Copernic en ces termes : "le fou qui veut renverser tout l'art de l'astronomie". Calvin en 1556 déclare : "nous en verrons d'aucuns frénétiques, non pas seulement en la religion, mais pour montrer partout qu'ils ont une nature monstrueuse qu'ils diront que le soleil ne se bouge, et que c'est la terre qui se remue et qu'elle tourne. Quand nous voyons de tels esprits, il faut bien dire que le diable les ait possédés…" Mais un peu plus tard il revient sur ces idées rigides pour admettre que la Bible dit des choses destinées aux gens simples. Il reconnaît qu'il n'y a qu'une contradiction apparente entre les découvertes des astronomes et le message divin.

Parmi le monde cultivé les idées de Copernic font leur chemin. La diffusion de ses premiers écrits sous forme de six feuillets manuscrits sont retrouvés dans la bibliothèque de plusieurs personnalités telles Matthias de Miéchow, universitaire de Cracovie, Bernard Wapowski chanoine et secrétaire du roi de Pologne. C'est probablement Thaddéus Hagecius qui le transmet à Tycho Brahé qui a donc une connaissance précoce des idées de Copernic. Lui-même les transmet à plusieurs savants allemands.

L'ouvrage de Rheticus, la Narratio prima, est encore plus diffusée et l'on sait que Képler en eut une version.  Tout le monde cultivé connaît très tôt les idées de Copernic, qu'ils s'agissent de détracteurs comme Mélanchton, Luther et Calvin ou de prélats favorables aux idées de Copernic comme l'évêque de Chelmno Tiederman Giese ou le cardinal de Capoue Nicolas Schonberg.

Mais ce qui est peut être plus important encore c'est que la théorie de Copernic est utilisée pour produire de nouvelles tables destinées à prédire le mouvement des planètes. Or ces tables sont, depuis l'antiquité, la raison de l'existence des astronomes. Reinhold produit ainsi en 1551 les tables pruténiques qui vont détrôner les fameuses Tables alphonsines et même les astrologues s'en serviront !

Mais en mars 1616 le Saint-Office, malgré l'intervention de Galilée, met le De Revolutionibus à l'index, interdisant d'aborder le concept d'héliocentrisme.

 

 

 


[1] J. Schöner (1477-1547), mathématicien allemand éditeur de Regiomontanus et auteur d'un ouvrage mathématique "Opera mathematica".

[2] Histoire de l'astronome chez les Grecs. Bulletion de la S.A.L.

[3] Histoire de l'astronome chez les Grecs. Bulletion de la S.A.L.

Alain Brémond