Histoire de la gravitation

Page d'aide sur l'homonymie Pour une description physique du phénomène gravitationnel, voir Gravitation.

L'histoire des théories de la gravitation a subi de grands changements aux travers du temps. D'un effet apparemment banal et proche de nous, la théorisation de ce phénomène a complètement bouleversé notre façon de penser le monde.

Le mot grave veut dire lourd, pesant, en grec. Pour Aristote, un corps lourd rejoint son « lieu naturel » qui est le centre de la Terre. Il existait, dans la pensée aristotélicienne, une conception selon laquelle les lois de la physique qui régissaient les phénomènes sur terre n'étaient pas les mêmes que celles qui régissaient les manifestations que l'on pouvait observer dans le ciel. Avec la Terre en son centre, l' univers se divisait alors en deux : le monde sublunaire et supralunaire. Selon cette vision des choses, la gravité faisait partie des lois qui gouvernaient le monde sublunaire et ne semblait avoir aucune conséquence sur le comportement des corps célestes.

Plus tard, au e siècle, l' astronome perse Al-Khawarizmi (Mohamed Ibn Mussa) postula l'existence d'une force d'attraction entre les corps célestes . Il fallut attendre presque un millénaire pour voir apparaître des théories de la gravité qui jetaient un pont entre les mondes sub et supralunaire d'Aristote. [réf. nécessaire]

C'est le que les deux mondes ont réellement été soudés en un seul avec la publication de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica dans lequel Isaac Newton dévoilait sa loi universelle de la gravitation, complétant ainsi la révolution copernicienne : la Terre ne devenait qu'un astre parmi les autres.

La théorie actuelle de la gravitation, la relativité générale, fut énoncée par Albert Einstein en 1915. Ce fut une révision complète de ce que l'on appelait jusque là la « force de gravité ». Le caractère d'action à distance instantanée de la gravitation newtonienne n'était plus compatible avec les travaux d'Einstein portant sur la vitesse de la lumière.

En relativité générale la gravité doit se propager à la même vitesse que la lumière. L'attraction apparente des corps massifs entre eux n'est alors plus perçue comme étant une « force » mais plutôt comme une conséquence inéluctable engendrée par la déformation de la géométrie de l' espace-temps par les objets massifs qui s'y trouvent. Le terme « interaction gravitationnelle » est désormais préférable à celui de « force gravitationnelle ».

La relativité générale est à la base de la cosmologie, toutes les observations faites jusqu'à présent sont parfaitement compatibles avec elle [1]. En astronomie elle est responsable de plusieurs phénomènes tels que l' orbite des corps célestes, la formation des étoiles, les trous noirs, etc.

Pour tenter de comprendre l'histoire des «  premiers instants de l'univers » (l' ère de Planck), il est capital d'élaborer une théorie quantique de la gravitation, ce qui encore, reste à faire…

Antiquité

Aristote

Les thèses d' Aristote en physique rejettent tout l'esprit des physiciens antérieurs (les milésiens, les pythagoriciens, Démocrite…) et ont longtemps influencé la philosophie et la science occidentale.

S'appuyant sur ses observations, il présente une physique qualitative où sa théorie des causes identifie les raisons pour lesquelles les évènements se produisent, traitant simultanément ce qui relèverait aujourd'hui de la physique, de la médecine, de la sculpture, du commerce, de l' âme, etc. Les causes de tout mouvement sont dans l' essence des êtres naturels en mouvement ; au point que le mot mouvement évoque, pour lui, le changement d'état de l'être concerné. Ainsi, les notions de mouvement, d' infini, de lieu et de temps ne sont pas conçues comme séparées de la substance des corps, et tout mouvement (dans le sens évoqué plus haut) est l'accomplissement d'un passage d'un état initial à un état final (qui se manifeste par le repos) : l'état final était présent en puissance dans l'état initial, et sa réalisation est la cause finale du mouvement [2].

Analysant ainsi le monde, il distingue quatre causes : matérielle, formelle, motrice, finale. Suivant ce schéma, c'est dans la nature des objets lourds que de tomber, la cause de la chute réside dans les propriétés intrinsèques de l'objet qui tombe, elle n'est donc pas extérieure au dit objet. Par exemple :

  • Une pierre est tombée.
La pierre était en haut : son état de pierre (cause matérielle) en fait un corps pesant, c'est-à-dire un corps dont l'état propre est d'être en bas, et non pas en haut.
La pierre est tombée : elle est allée rejoindre son lieu propre (état : être en bas). Sa chute est due à cet objectif (cause finale).

Une cause motrice n'intervient que pour sortir un être de son état propre, cela correspond à la phrase d'Aristote : « Tout ce qui est mû est mû par autre chose ; ce moteur, à son tour, ou bien est mû, ou bien ne l'est pas ; s'il ne l'est pas, nous avons ce que nous cherchions, un premier moteur immobile, et c'est ce que nous appelons dieu [...]. » [3]. Par exemple une cause motrice doit intervenir pour qu'un objet lourd ne soit plus dans son état propre d'être en bas, mais il n'y a pas de cause motrice pour son retour au sol.

Ainsi, pour Aristote, la chute d'un corps n'est qu'un problème d'état qualitatif de ce corps qu'il faut savoir classer comme il convient dans la logique du monde et son univers.