Cienciaes.com : Galileo. La plume et le marteau.

Prenez un marteau dans la main droite et une plume d’oiseau dans la main gauche, levez les bras jusqu’à ce que les deux objets soient à la même hauteur et relâchez-les en même temps. Il n’est pas difficile d’imaginer ce qui va se passer. Le marteau tombera en ligne droite, de plus en plus vite, jusqu’à ce qu’il touche lourdement le sol ; la plume, quant à elle, se balancera lentement et doucement dans les airs, traçant une trajectoire capricieuse emportée par la moindre brise, jusqu’à atterrir délicatement bien plus tard que le marteau.

Aristote disait que les corps plus lourds tombent au sol plus rapidement que les plus légers. C’est ainsi qu’elle a été acceptée pendant plus de 1 900 ans, pour deux raisons : parce que le grand Aristote l’a dit et parce que c’était une évidence pour les yeux. Le malheur est qu’il a étendu sa maxime à tous les corps, qu’ils se déplacent dans l’air ou dans le vide, et quand le raisonnement n’est pas étayé par l’expérimentation, il se trompe généralement.

Avant Galilée, il y avait ceux qui doutaient des affirmations des Grecs. Au premier siècle avant J.-C., 300 ans seulement après la mort d’Aristote, le poète et philosophe romain Lucrèce exprima ses doutes dans un poème didactique intitulé Sur la nature des choses (Nature). C’était un ouvrage de grande envergure, écrit en six volumes, qui défendait l’idée de Démocrite d’un Univers composé d’atomes. Dans un passage, Lucrèce écrit : “… à travers le vide inaltéré, tous les corps doivent se déplacer à des vitesses égales, même s’ils sont poussés par des poids inégaux”.

Mais, Lucrèce disait ces choses sans aucune démonstration préalable, comme Aristote, comme si cela ne suffisait pas, le Romain défendait une humanité affranchie des dieux et l’athéisme n’a jamais été bien vu, surtout par les puissances religieuses. Bref, Aristote a eu raison de lui.

C’est ainsi qu’il en était au début du XVIIe siècle, lorsque Galileo Galilei décida de faire ce que personne n’avait fait auparavant : l’expérimentation. L’idéal aurait été de laisser tomber un marteau et une plume dans un environnement sans air, mais à cette époque, il n’y avait aucun moyen de créer un vide artificiel. Selon un élève du sage, Vincenzo Viciani, Galilée a effectué une démonstration publique en lançant des corps de poids différents du haut de la tour penchée de Pise, une belle expérience dont on doute car Galilée n’en a jamais parlé dans ses écrits. Ce qui est certain, c’est que le sage a conçu une série d’expériences, exécutées de manière exquise, consistant à faire rouler des boules de poids différents sur des plans inclinés. Lors du roulage, l’accélération des corps est moindre et le sage a pu mesurer et comparer le temps mis pour atteindre la base de la rampe.

Galilée a dit“…la raison doit intervenir quand les sens nous font défaut…” et, puisqu’il vivait à une époque où les sens étaient soutenus par des dispositifs expérimentaux rudimentaires -par exemple, il utilisait le pouls comme une horloge-, le sage a choisi de soutenir ses idées avec ingénieux “expériences imaginaires“.

Son raisonnement le plus célèbre est plus ou moins le suivant : imaginez que nous tirons un boulet de canon du haut d’une tour et chronométrons le temps qu’il met pour toucher le sol – disons que cela prend deux battements de cœur -. Ensuite, nous divisons la balle en deux moitiés égales et répétons l’expérience. Si Aristote a raison, chaque demi-boule, pesant deux fois moins, doit tomber plus lentement que la boule entière. Ensuite, attachons les deux moitiés avec une corde et lançons-les à nouveau. L’ensemble tombera-t-il rapidement comme si la boule était entière ou lentement puisqu’elle est fendue ? Ainsi l’idée d’Aristote était réduite à l’absurde.

La démonstration la plus impressionnante de l’expérience réelle de Galileo a dû attendre de nombreuses années, jusqu’à ce que le premier être humain se pose sur la Lune. Au cours de l’un des voyages, plus précisément celui d’Apollo 15, l’astronaute David Scout a lâché un marteau et une plume sous les yeux de millions de spectateurs. L’absence d’atmosphère a donné raison à Galilée : les deux objets ont touché le sol en même temps.

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