LES VISIONS DE L’UNIVERS
Depuis des millénaires, des femmes et des hommes de tous les continents observent le ciel et essaient d’expliquer notre Univers. Des philosophes l’ont imaginé rond ou infini, petit ou gigantesque. Des physiciens et des mathématiciens ont élaboré des théories. Des astronomes ont perfectionné les outils d’observation afin de confirmer ou d’exclure les prédictions de ces théories. Au fil des siècles, l’image de l’Univers s’est incroyablement précisée et ses dimensions n’ont cessé de grandir.
La tête dans les étoiles, on se laisse vite emporter par la rêverie et la curiosité : pourquoi le ciel est-il noir ? Combien d’étoiles sont visibles ? D’où viennent les galaxies ? Les scientifiques ont trouvé des réponses à la plupart de ces questions mais chaque réponse apporte de nouvelles questions.
Au fait… que signifie le mot « Univers » ? L’Univers, c’est l’ensemble des choses qui existent. Les scientifiques qui essaient de comprendre notre Univers appartiennent à une discipline qui s’appelle la cosmologie*. La cosmologie* est une branche de l’astrophysique.
L’UNIVERS IMAGINÉ
L’UNIVERS THÉORISÉ
L’UNIVERS OBSERVÉ
Tout le monde peut imaginer à quoi ressemble l’Univers ! On en trouve de merveilleuses descriptions dans les mythes et les religions mais aussi dans l’histoire des sciences. Les scientifiques ont besoin d’imagination pour comprendre l’Univers… ils s’appuient sur des intuitions, des théories et les observations dont ils disposent. Avec l’imagination bien des choses sont possibles : univers cubique, en forme de fleur, multivers*...
Quand les scientifiques essaient de percer les secrets de la Nature, ils cherchent des explications valables partout, c’est-à-dire des lois universelles. Une théorie scientifique comme la gravitation universelle d’Isaac Newton, formulée en 1671, explique pourquoi la Lune tourne autour de la Terre par exemple. Une théorie impose une vision de l’Univers en donnant un cadre de pensée à partir duquel on peut interpréter les observations.
Pour qu’une théorie soit reconnue par les autres scientifiques, il faut la tester, faire des expériences ou des observations. En 1609, Galilée, un grand savant italien, a révolutionné notre manière de voir l’Univers en observant le ciel avec… une lunette ! Aujourd’hui, les satellites et les observatoires nous permettent de préciser la carte de l’Univers et des expériences récentes confirment la théorie de la relativité d’Albert Einstein.
L’Univers a-t-il un bord ? Si tu pouvais voyager au bout de l’Univers… jusqu’où irais-tu ? Peut-être pourrais-tu te heurter à un mur ? Ou revenir à ton point de départ ? Et s’il n’y avait pas de bord… le voyage serait alors sans fin. L’espace est-il fermé comme une noix de coco ou infini ?
L’Univers est-il unique ou multiple ? Des savants de l’Antiquité se demandaient déjà si les étoiles pouvaient cacher d’autres mondes. Depuis 1995, on sait qu’il en existe d’autres puisque les astrophysiciens observent des planètes en dehors du système solaire : les exoplanètes. Mais certains scientifiques imaginent qu’il pourrait exister aussi d’autres univers, une hypothèse aujourd’hui impossible à vérifier.
L’Univers a-t-il une forme ? L’Univers est-il plat comme une crêpe ? Courbé comme un ballon ? Enroulé sur luimême comme une bouée ? Les objets de notre quotidien ont parfois des formes simples qui peuvent nous aider à imaginer la forme de l’Univers. Ces objets sont étudiés dans une discipline mathématique appelée topologie.
10 GRÈCE (-VIE+IIIE)
UN COSMOS SPHÉRIQUE
Des philosophes grecs, persuadés que le monde est unique, parfait et harmonieux, inventent et décrivent un modèle d’Univers idéal.
Et si le cosmos* ressemblait à une sphère de cristal ?
GRÈCE (-VE) 11
UNE INFINITÉ DE MONDES
D’autres philosophes grecs, ceux de l’école des atomistes, affirment que notre Terre n’est pas unique mais perdue parmi d’innombrables mondes.
Au ve siècle avant notre ère, Leucippe et son élève Démocrite imaginent une Terre plate comme un tambourin dans un espace infini où règne le vide.
12 CHINE (-IIIE+IIIE)
MONDE ARABE ET PERSAN (VIIE+XIVE) 13
LE CIEL CHINOIS
SPHÈRES ARABES
Alors qu’en Grèce, la plupart des savants adoptent le cosmos* sphérique, en Chine, deux grandes écoles d’astronomes se disputent à propos de la forme du ciel :
Au Moyen Âge, les savants arabes empruntent aux Indiens, aux Perses et surtout aux Grecs leurs sciences. Les astronomes et les mathématiciens arabes copient le modèle grec puis se demandent s’il correspond à la réalité. L’ÉCOLE DU CIEL COUVRANT
Le ciel est-il comme un bol renversé ?
Gai Tian, le « ciel couvrant », est la plus ancienne théorie chinoise du ciel. Elle est basée sur l’utilisation d’un bâton (un gnomon) pour mesurer les longueurs d’ombre à différentes saisons. Le Soleil et les astres tournent autour d’un axe situé au milieu de la Terre.
L’ÉCOLE DE LA SPHÈRE CÉLESTE
Les savants du Moyen Âge utilisent des globes célestes où sont gravées les étoiles et les constellations. Au xe siècle, Abd al-Rahman al-Soufi améliore le catalogue d’étoiles de Ptolémée.
Au iie siècle, l’astronome Zhang Heng compare l’Univers à un œuf ! Sa théorie, appelée Hun Tian (« la sphère céleste »), va s’opposer à l’école du ciel couvrant puis la remplacer.
… Ou comme un œuf ?
La Terre est dans l’Univers, comme le jaune dans un œuf.
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Le ciel est un dôme. La Terre a la même forme que le ciel.
Le cosmos* grec correspond-il à la réalité ? Comment faire fonctionner les sphères de cristal d’Aristote ? Les mouvements des planètes décrits par Ptolémée sont-ils bons ? Au xive siècle, Ibn al-Shâtir propose de nouveaux calculs qui influenceront des Européens, peut-être le célèbre Nicolas Copernic.
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Dès le ixe siècle, à Bagdad, les astronomes arabes étudient l’Univers décrit par les Grecs Aristote et Ptolémée : la Terre est immobile au centre d’un cosmos* sphérique.
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Le ciel est sphérique. Jusqu’au xviie siècle, les astronomes chinois sont les plus grands observateurs du ciel : réalisation des catalogues d’étoiles les plus précis, premier atlas de comètes, premières descriptions de taches solaires et d’explosion d’étoile (supernova).
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EUROPE (XVIE-XVIIE ) 17
LE RETOUR DE L’INFINI
Les astronomes européens adoptent l’Univers de Copernic mais remettent en question la sphère des étoiles fixes…
En 1576, l’astronome anglais Thomas Digges remplace la sphère des étoiles fixes par un espace sans limites et rempli d’étoiles.