On croit souvent que les hommes ont d'abord affirmé que la Terre était plate, et que Nicolas Copernic, Johannes Kepler et Galileo Galilei ont été les premiers à prouver que notre planète n’était pas le centre de l’Univers. Pourtant, il s’agit d’erreurs monumentales. Ces thèses d'une Terre sphérique et tournant autour du Soleil, nouvelles pour l’Europe Chrétienne durant la Renaissance, existaient déjà dès l’Antiquité. Alors comment se fait-il que les humains ont d’abord pensé que la Terre était sphérique, avant d’affirmer qu’elle était plate ? Pourquoi a t-on longtemps cru que notre astre était au centre de toute chose ? Nous allons d’abord constater que les premières civilisations antiques avaient déjà essayé de représenter notre astre malgré des connaissances primitives. Ensuite, nous analyserons les premiers savants à s’être intéressés à sa forme et à sa position dans l’Univers. Nous allons savoir comment s’est effectuée ce que nous pouvons appeler la « décadence scientifique », durant la christianisation de l’Empire Romain puis au Moyen Age. Enfin, on va constater quelques survivances aux pensées antiques qui seront notamment étudiés par les savants de la Renaissance, mais aussi d'une manière plus limitée au Moyen Age. Petite information sur ce sujet, on dit souvent que la Terre est « ronde ». Il s’agit d’une erreur de langage, puisqu’un disque peut être à la fois plat et rond alors que la terre n’a pas la forme d’un disque. Il est donc plus correct d’expliquer que notre planète est « sphérique ».
Les premières représentations
Au-delà des conceptions mythiques héritées des traditions préhistoriques, la forme et la configuration de la Terre furent étudiées dès les époques historiques les plus anciennes. Nous pouvons l’affirmer par des cartes gravées sur des tablettes en argile trouvées lors de fouilles en Mésopotamie. La plus ancienne carte géographique que nous connaissons connue figure sur une tablette d'argile sumérienne et provenant des fouilles de Ga-Sur à Nuzi, en Irak. Elle date de 2500 avant notre ère et se trouve actuellement au Musée Sémitique de l'Université de Harvard à Cambridge, dans l’état américain du Massachusetts. Un peu plus récente, une carte appelée « mappemonde babylonienne » se trouve sur les bases d’une tablette en terre cuite de 12,2 cm sur 8,2 cm conservée au British Museum de Londres. Agée d’entre 700 à 500 avant notre ère, cette figure est la plus vieille représentation connue de notre monde et illustre les connaissances géographiques des anciens peuples de la Mésopotamie. On suppose qu’elle provient du site archéologique de Sippar, appelé aujourd’hui Abu Habbah, c’est-à-dire au sud-ouest de Bagdad (en Irak). Au centre de cette carte, on peut facilement apercevoir Babylone. Aux alentours, on observe un disque entouré d'eau et prolongé par les sept îles d'un océan céleste. On peut supposé que c’est le Golfe Persique qui est dessiné comme une rivière encerclant le monde, et que les fleuves Euphrate et Tigre coulent vers lui. Cette tablette comporte également des inscriptions en caractères cunéiformes. Le texte mentionne "Utnapishtim" et "Sargon d'Akkad". De plus, le Nord est indiqué par les mots traduits "là où le soleil ne se voit pas". Enfin, il ne faut pas oublier que les arpenteurs égyptiens effectuaient régulièrement des opérations cadastrales, quasiment après chaque crue annuelle du Nil. Ils avaient acquis des connaissances empiriques assez vastes en géométrie pour pouvoir résoudre les problèmes topométriques. De plus, un débat demeure sur la conception de la Terre par les prêtres égyptiens. Il n’est pas impossible qu’ils la considéraient comme sphérique. Les Égyptiens avaient déjà découvert que le Soleil se retrouve à la même position par rapport aux étoiles en approximativement 365 jours, et constatèrent que l'apparition de Sirius, étoile très brillante située à l'est du Soleil, coïncidait avec la crue annuelle du Nil. Ils adoptèrent ainsi un calendrier annuel vers le IVe millénaire av. J.-C. Cependant, c’est incontestablement dans la Grèce antique que les questions sur la sphéricité et la situation de la Terre furent étudiées le plus, par l’intermédiaire des savants de l‘époque.
L’étude de la Terre par les premiers savants grecs
Il semblerait, selon les sources, que le premier savant connu à avoir tenté d’analyser la forme de notre planète n’est autre que Thalès de Milet (-625 ; -547), l'un des pionniers des mathématiques. On lui attribue généralement l'idée d'une Terre en forme de disque flottant sur un océan infini (Theodor Gomperz, Les Penseurs de la Grèce : histoire de la philosophie antique, tome I, livre I, chapitre 1, II). Cependant, l'idée d'un disque terrestre entouré du fleuve Océan est déjà présent dans les chants épiques attribués à Homère et antérieurs à Thalès. Toutefois, ce fut un progrès puisque le natif de Milet rompit avec les représentations mythologiques, telles qu'on les retrouve chez Hésiode (VIII-VIIe siècle avant J.C), d'une déesse Terre (Gaia) qui occupait le bas de l'univers et qui possédait des racines. En fait, il conçut un disque plat posé sur l'eau car ils pensaient mouvements de l'eau engendraient les tremblements de terre. Mais la Terre repose sur l'eau, sur quoi l'eau repose-t-elle ? D’autres natifs de Milet approfondirent les recherches. Anaximandre de Milet (-610 ; -547), contemporain de Thalès, émit une idée un peu différente. D’après lui, la Terre était cylindrique, se situait au milieu d'un univers infini, de sorte qu'il n'y ait aucune raison pour que la Terre se dirige d'un côté plutôt que de l'autre. Elle flotte en équilibre et sans être soutenue par quoi que ce soit (Hippolyte de Rome, Réfutation de toutes les hérésies, I, 5). Pourtant, malgré l’observation de la courbure, Anaximandre ne semblait pas concevoir la sphéricité de la Terre. Anaximène (-585 ; -525), disciple d'Anaximandre et natif lui aussi de Milet, proposa aussi une vision différente de celle de Thalès. Selon lui, la Terre est un disque très aplati baignant dans un océan fini, le tout étant maintenu dans l'espace sur un coussin d'air. Plus précisément, il la concevait plate et circulaire, recouverte d'un dôme céleste. De plus, il considérait le Soleil et la Lune comme des disques plats qui tournaient autour de la Terre demeuraient soutenus dans l'air. Par ailleurs, il affirmait que l’air est à l’origine de toute chose. Dilaté à l'extrême, l’air se transforme en feu. Comprimé, il se transforme en vent puis il produit des nuages. Encore plus comprimé, l’air donne de l'eau. Une compression extrême de l'eau transforme celle-ci en terre, dont la forme la plus condensée est la pierre. Mais de manière générale, il suivait ses prédécesseurs en pensant que la Terre et les différents astres étaient en suspension. Toutefois, il ajouta que le Soleil ne passe pas sous la Terre. Selon lui, la nuit se dissimulait derrière l'horizon pour retourner à son point de départ matinal. Cependant, il restait des progrès à faire en matière d‘astronomie. Anaximène croyait que les étoiles étaient clouées à la voûte céleste, ce qui en faisait les éléments les plus éloignés de la Terre. Un peu plus près se trouvaient les planètes, puis le Soleil et enfin la Lune (Diogène Laërce, Vies, doctrines et sentences des philosophes illustres, II, 3 à 5).
Un tournant majeur intervient avec Hécatée de Milet (-548 ; -475), historien et géographe qui explora la Grèce, l‘Egypte, l’Empire Perse et tous les autres contours de la Méditerranée et de la Mer Noire. A travers son œuvre Périégèse, Hécatée réalisa une description approximative de l’Europe, de l’Afrique et de l’Asie. 300 fragments de cette mappemonde nous sont parvenus sous forme de citations. Cependant, cette source dévoile les lacunes dans les connaissances limitées de l'époque, ainsi que les préjugés chauvinistes des Grecs qui se positionnaient eux-mêmes au centre du monde. De plus, le géographe ne tint pas compte des données géographiques plus précises rapportées par le navigateur phénicien Hannon (Jean-Gabriel Demerliac et Jean Meirat, Hannon et l'Empire Punique, Paris, 1983). On n’a pas de date de vie précise sur lui mais il devait vivre à peu prêt à la même période qu’Hécatée. Hannon fit notamment le tour de l’Afrique, ce que n‘a pas fait le géographe grec. Les renseignements donnés par le Phénicien tombèrent dans l'oubli pendant plus de deux mille ans. Cependant, même s’il tenta une description du monde, il ne semblait pas s’intéresser à sa forme. Enfin, un dernier personnage fut influencé par l’école milésienne (Milet). Originaire de Clazomènes, en Ionie (près d’Izmir en Turquie), Anaxagore (-500 ; -428) est le premier philosophe connu à s’établir à Athènes, avant de se retirer à Lampsaque, une colonie de Milet. Il étudia les théories de ses prédécesseurs mais en les contestant la supposée forme plate des astres. Il affirma notamment que les planètes et que la Lune n'étaient pas des disques mais des corps solides analogues à la Terre et lancés dans l'espace comme des projectiles. De plus, la Lune possédait un corps opaque avec des montagnes et des plaines, éclairé par le Soleil envisagé comme un disque de feu. Par ailleurs, il explique les mouvements diurnes du Soleil et de la Lune et professe une théorie exacte des éclipses lunaires (Paul Couderc, Histoire de l'astronomie, « Que sais-je », n°165, p. 47).
Malgré tout, ce ne sont pas les disciples de Thalès qui vont découvrir la sphéricité de la Terre mais les pythagoriciens. Déjà Pythagore de Samos (-580 ; -497) aurait été le premier à l’évoquer, mais ne l’aurait pas démontré (Paul Pédech, La géographie des Grecs, Presse Universitaire Française, Paris, 1976, p. 38). Il « fut le premier à appeler le ciel cosmos (ordre) et à dire que la Terre est ronde » (Diogène Laërce, Vies et doctrines des philosophes illustres, livre VIII, Le livre de poche, 1999). Cependant, il est difficile d’attribuer à Pythagore qui, à notre connaissance, n’a jamais rien écrit de son vivant. De plus, les premiers biographes ont écrit plusieurs siècles après sa vie. Malgré tout, nous savons qu’il fonda une école à Crotone, en Italie du Sud, et ses élèves continueront ses recherches (Paul Couderc, Histoire de l'astronomie, « Que sais-je », n°165, p. 44-45). La pensée pythagoricienne va influencer considérablement les scientifiques d’Italie du Sud et de Sicile. Parmi les successeurs de Pythagore, on sait avec certitude qu’un savant peu connu affirmait que la Terre était sphérique. Son nom est Parménide d’Elée. Nous savons qu’il a vécu entre la fin du -VIème et le milieu du -Vème siècle, mais nous ne possédons pas de datation précise. Selon Diogène Laërce, le pythagoricien était le premier à affirmer que la Terre est ronde ou sphérique (Diogène Laërce, Vie, doctrines et sentences des philosophes illustres, IX, III, 21, traduction par Marie-Odile Goulet-Cazé, Le livre de poche, 1999). Parménide a écrit un poème, dont plusieurs fragments furent retrouvés. Des passages indiquent les pensées du philosophe, et nous pouvons en relever deux très intéressants :
- « Mais, puisqu’il est parfait sous une limite extrême !
Il ressemble à la masse d’une sphère arrondie de tous côtés,
également distante de son centre en tous points. » (Poème de Parménide d’Elée, VIII, 42-44, traduction française de Paul Tannery, Pour l'histoire de la science hellène, de Thalès à Empédocle, 1887).
- « Tu sauras la nature de l’éther, et dans l’éther
tous les signes et du Soleil arrondi la pure
lumière, ses effets cachés et d’où ils proviennent ;
tu apprendras les œuvres vagabondes de la Lune circulaire. » (Poème de Parménide d’Elée, X, traduction française de Paul Tannery, Pour l'histoire de la science hellène, de Thalès à Empédocle, 1887).
Un autre pythagoricien d’Italie du Sud va s’illustrer, Philolaos de Crotone. Tout d’abord, il fit une compilation écrite des enseignements pythagoriciens, dont il reste plusieurs fragments (traduction des fragments par Anthelme-Édouard Chaignet, Pythagore et la philosophie pythagoricienne, contenant des fragments de Philolaüs et d'Archytas (1873), Adamant Media Corporation, 2002). De plus, il est à notre connaissance le premier philosophe à proposer un univers qui n’est pas géocentrique, c’est-à-dire avec une Terre qui n’est pas au centre de l’Univers. Pour cela, nous nous référons notamment au texte de la fin du Ier siècle d'Aétius de Byzance (Aétius, Opinions, II, VII, 7), qui fournit une présentation relativement complète de la conception cosmologique de Philolaos. En effet, il place un Feu Central « Estia » (donc Hestia) au centre de l’Univers, puis une anti-Terre. Or le Feu Central n'est pas le Soleil, il reste invisible et on ne perçoit sa lumière que reflétée par le Soleil. Il s’agit donc d’une force physique située au centre. L’anti-Terre tournait aussi autour de ce centre, mais comme elle en était plus rapprochée, elle demeurait également invisible. Tous les autres corps, y compris la Terre et le Soleil, étaient censés tourner sur des orbites circulaires autour de ce Feu Central. Au fond de ce Cosmos, on retrouve les étoiles fixes, puis l’Olympe se situe au-delà, c’est-à-dire le domaine des Dieux. Cette représentation est semi-mythologique et non héliocentrique. Néanmoins, il défendit une thèse intéressante, à savoir que la Terre était une planète produisant la nuit et le jour en tournant sur elle-même, ce qui était une idée nouvelle pour l'époque. Par conséquent, il considère clairement la Terre comme ronde ou sphérique (Paul Couderc, Histoire de l'astronomie, « Que sais-je », n°165, p. 50). Enfin, Philolaos évalua avec précision le mois lunaire à 29 jours et demi, l’année lunaire à 354 jours et l’année solaire à 365 jours et demi. Par la suite, Hicétas de Syracuse (-400 ; -335) fut l’un des premiers Sicilien à effectuer des recherches sur la forme et la position de la Terre. Selon Aétius, Hicétas aurait développé l’hypothèse de l’anti-Terre conformément aux idées de Philolaos (Aétius, Opinions, III, IX, 1-2). Il soutenait que la voûte céleste est fixe, et que seule la Terre est en mouvement et tourne autour de son axe, ce mouvement expliquant l’illusion du mouvement de tous les astres. Même s’il avait tort, il était persuadé que la Terre tournait sur elle-même : « la Terre tourne et pivote sur son axe à très grande vitesse » (Cicéron, Premiers Académiques, II, 39, § 123). On sait qu’Hicétas a eu un disciple dont on ne connait quasiment rien, Ecphantos de Syracuse. Ce dernier pensait que l’univers était constitué d’atomes en nombre infini et selon un principe divin (Aétius, Opinions, I, III, 19, Hippolyte de Rome, Réfutation de toutes les hérésies, I, 15). Cet espace est un et est sphérique. La Terre est au centre de cette sphère, et tourne sur elle-même d’ouest en est. Il contredit donc Philolaos de Crotone car ce dernier soutenait au contraire que la Terre n’était pas au centre. Néanmoins, nous constatons que tous pensent que la Terre tourne sur elle-même, et la considèrent donc ronde ou sphérique.
Au fil des temps, les théories se développent. Cependant, à partir du -IVème siècle, les savants vont davantage émettre des hypothèses selon des observations.
Les premières observations scientifiques des savants antiques
La sphéricité de la Terre était donc une évidence pour les savants grecs. Platon (-429 ; -348), disciple de Socrate et maître d’Aristote, affirmait également que la Terre était sphérique, mais au centre de l'univers (Paul Pédech, La géographie des Grecs, Presse Universitaire de France, Paris, 1976, p. 39). Cette forme lui paraît plus rationnelle. Selon lui, la Terre était entourée d'une sphère d'eau, d'une sphère d'air et d'une sphère de feu. De plus, les 7 planètes évoluent dans une région intermédiaire, tandis que les étoiles se trouvent dans la partie supérieure de la sphère de feu (Platon, Timée, 63 a, et Phédon, 97 d-e, 108 d-113 et 110 b).
Puis au IVème siècle avant notre ère, un penseur original, ni milésien et ni pythagoricien, va s’illustrer comme étant l’un des premiers à tirer ses théories d’observations (François Lasserre, Eudoxe de Cnide, Berlin, 1987). Eudoxe de Cnide (-408 ; -355) fut le premier auteur grec d’une carte stellaire. Il a appris la géométrie auprès du pythagoricien Archytas (vers -390), puis se rendit à Athènes et fréquenta l’école de philosophie fondée par le disciple de Socrate Aristippe de Cyrène. Il aurait également voyagé en Perse puis en Egypte, avant de rejoindre Halicarnasse. Il y fréquenta Mausole satrape de Carie de -377 à -353. Ayant acquis beaucoup de connaissances, il retourna à Athènes et fut un temps disciple ou assistant de Platon. Enfin, il revint chez lui à Cnide afin de fonder une école. Tout d’abord, il a évalué avec une grande précision la longueur de l’année solaire, qu’il estimait à 365,25 jours. Il n’est pas impossible qu’il se soit basé d’après des observations égyptiennes ou babyloniennes. Il ne serait pas un cas unique. Tout comme Platon, Eudoxe pensait que la Terre était sphérique et se situait au centre de l’univers. Même s’il va effectuer ses théories d’après l’observation, il va se tromper sur la situation de la Terre et des autres astres composant notre système solaire. En effet, il fut surtout réputé pour avoir émit la théorie dite des "sphères homocentriques". Il croyait que les astres tournent tous autour de la Terre qui est immobile. Il contredit plusieurs pythagoriciens qui avaient bien perçu que notre planète tournait sur elle-même. Comme Platon, il estimait que mouvements de chaque astre sont commandés par un groupe de sphères qui lui sont propres. Pour l‘homme de Cnide, il y en a 3 pour le Soleil et la Lune, et 4 pour les planètes connues (Diogène Laërce, Vies et doctrines des philosophes illustres, VIII, 86-91). De plus, chacun de ces astres serait encastré dans une sphère qui est centrée sur la Terre et possédait un mouvement circulaire autour d'un de ses diamètres. Les deux extrémités sont elles-mêmes fixées à une seconde sphère, et aussi centrées sur la Terre avec un mouvement circulaire. Mais le point intéressant, c’est qu’il découvre que les astres tournent à une vitesse constante autour de leur axe mais qu’ils ne possèdent pas tous la même vitesse (« Sur les écrits et les travaux d'Eudoxe de Cnide, d'après M. Ludwig Ideler, membre de l'Académie de Berlin, et sur quelques points relatifs à l'histoire de l'astronomie et à la chronologie anciennes », Journal des savants, 1840-41). Malgré toutes ces erreurs, la sphéricité de la Terre est avérée par Eudoxe de Cnide.
Cependant, la véritable avancée vient avec Aristote de Stagire (-384 ; -322) qui ne va pas se contenter de dire se qu’il pense mais va apporter des preuves scientifiques sur la forme de la Terre et sa position dans l’Univers. Il est intéressant de connaître la vie d’Aristote afin de démontrer qu’il reçu des connaissances de plusieurs courants intellectuels. Tout d’abord, il faut savoir qu’il est issu d’une famille aisée puisque son père Nicomaque fut le médecin du roi Amyntas II de Macédoine. Sa mère, Phaéstis, était sage-femme et originaire de l'île d'Eubée. Il perdit rapidement ses parents, et fut élevé par son beau-frère Proxène d'Atarnée, habitant Atarnée (en Mysie), et se lia d’amitié avec le futur tyran de Mysie Hermias d'Atarnée. Cependant, comme Aristote était originaire de Stagire, une colonie grecque, et que sa mère venait de l’île grecque d’Eubée, il fut donc considéré comme grec. Mais il était assoiffé de connaissance, et il savait que le meilleur endroit pour en acquérir était à cet époque Athènes. Il s’y rendit et commença par suivre l’enseignement de l’orateur et professeur de rhétorique Isocrate. Cependant, il préféra intégrer l’Académie de Platon vers -367, à une époque où Platon se trouvait en Sicile. Il fut rapidement remarqué pour ses connaissances, au point que Platon lui donna le droit d’enseigner. Il écrivit plusieurs ouvrages traitant de physique, de philosophie, de métaphysique et même de politique. Il resta 20 ans à l'Académie, jusqu'à la mort de Platon en -346. Après le décès de ce dernier, ce fut le Speusippe qui lui succéda, célèbre pour avoir effectué une classification générale des plantes et des animaux. Mais lui et Aristote s’opposèrent régulièrement. Le natif de Stagire quitta Athènes pour Atarnée avec deux confrères, le platonicien Xénocrate et le naturaliste Théophraste. De plus, à cette époque, beaucoup d’intellectuels fuyaient la Grèce car le royaume de Macédoine de Philippe II se faisait menaçant. A Atarnée, il rejoignit son ami le tyran Hermias de Mysie, puis ouvrit une école de philosophie avec plusieurs platoniciens. Cependant, la Perse d’Artaxerxès III attaqua la Mysie, et Hermias d’Atarnée fut livré à l’ennemi puis exécuté. Alors Aristote se rendit sur l’île de Mytilène, non loin de Lesbos, chez son ami Théophraste. Il y ouvrit sa deuxième école. Mais à sa grande surprise, le roi Philippe II de Macédoine le contacta pour devenir le précepteur du prince héritier Alexandre VI, alias Alexandre le Grand, à l‘époque âgé de 13 ans. À la cour de Mieza, au nord de Pella (capitale de la Macédoine), il acquiert de nombreuses amitiés. Entre -345 et -335, il va se déplacer à Assos, Mitylène et à Mieza. Il poursuit plusieurs œuvres commencées précédemment, et en écrivit d‘autres. Parmi celles-ci, l’un va nous intéresser : Traité du Ciel. En parallèle, il voulait s’occuper de la reconstruction de Stagire, détruite en -349. Puis Aristote revint à Athènes en -335, c’est-à-dire 3 ans après sa prise par Philippe II. De plus, il souhaite obtenir la direction de l’Académie, mais cela lui échappe au profit de son confrère Xénocrate. Alors il fonde sa troisième école, le Lycée, sur un terrain loué et non acheté (Aristote était un métèque selon la législation athénienne, il n'avait donc pas le droit à la propriété). Le Lycée se composait de plusieurs infrastructures, notamment d’une école, d’une bibliothèque et d’un musée. Il était financé par Alexandre le Grand. A l’intérieur de cet établissement, Aristote faisait deux types de cours. Celui du matin était appelé "acroamatique" (enseignement oral) et fut réservé aux disciples avancés. Celui de l'après-midi était appelé "exotérique" (enseignement public) et fut ouvert à tous les individus. Il resta 13 ans au lycée (-335 à -323), et poursuivit ses écris. Cependant, un débat demeure. Il avait aussi peut-être accompagné Alexandre le Grand en Asie Mineure, en Syrie et en Égypte entre -335 et -331. Il aurait pu dévoiler ses idées à certains savants de ces régions, mais nous n‘en savons strictement rien. Quoi qu‘il en soit, nous savons que les relations entre les deux hommes vont s‘effriter en -327, après qu‘Alexandre fit mettre à mort Callisthène d'Olynthe, c’est-à-dire le neveu d'Aristote. Malgré tout, Aristote va continuer à enseigner à Athènes jusqu’à la mort du conquérant macédonien, en -323. A ce moment, la cité grecque entre en conflit civil puisque les Athéniens se rebelles, et Aristote est menacé par parti anti-macédonien de Démosthène. De plus, il fut accusé d’impiété pour avoir composé un hymne à son ami défunt Hermias d'Atarnée, car les hymnes étaient normalement réservés au culte des dieux. Il fuit alors Athènes, même si son ami Antipater, ancien lieutenant de Philippe II et gouverneur de la Macédoine pendant les expéditions d'Alexandre, soumit les Athéniens à Crannon. Aristote s’installe à Chalcis en -322, ville de l’île d’Eubée. C’est là qu’il mourut à 63 ans, probablement d’ne maladie d’estomac qui le minait depuis très longtemps. Son corps fut ramené à Stagire. Théophraste, son condisciple et meilleur ami, succéda à Aristote à la tête du Lycée. Le Lycée subsistera jusqu'en 529 de notre ère, c’est-à-dire pendant près de 900 ans. Les enseignements d’Aristote se transmettront de générations en générations. Il fermera sr l’ordre de l’empereur romain d’Orient Justinien Ier, qui voulait mettre fin à un philosophie considéré comme païenne.
Pourquoi raconter tout son parcours bien rempli ? Tout simplement pour bien faire comprendre que le natif de Stagire avait enseigné dans beaucoup de lieux, parmi des gens issus de la bonne société (rois, aristocrates, …), et influença un nombre considérable de savants qui lui succèderont, notamment grâce au Lycée (c‘est pour cette raison que ses successeurs seront désignés comme des aristotéliciens). Son enseignement se diffusera au-delà de la Grèce pendant des siècles. Alors quels étaient les théories d’Aristote en matière d‘astronomie ? Grâce à ses observations, il ne se contente pas de faire de la sphéricité de la Terre une question de principe, mais il va avancer des arguments physiques et empiriques dans son Traité du Ciel. Il va effectuer deux constats prouvant définitivement que la Terre est sphérique (Paul Pédech, La géographie des Grecs, Presse Universitaire Française, Paris, 1976, p. 39). Tout d’abord, il constate qu’à chaque fois qu'il y a des éclipses de Lune, la forme réfléchie de l’ombre est toujours courbée. Aristote a dit : "lors des éclipses, la Lune a toujours pour limite une ligne courbe : par conséquent, comme l'éclipse est due à l'interposition de la Terre, c'est la forme de la surface de la Terre qui est cause de la forme de cette ligne." (Aristote, Traité du Ciel, II, 14). Ensuite, il remarque les changements observés dans l’aspect du ciel lorsqu'on se déplace du nord au sud, et que les étoiles apparaissent au-dessus de l’horizon tandis que d'autres étoiles disparaissent sous l'horizon dans la direction opposée. En effet : "D'après la manière dont les astres se montrent à nous, il est prouvé que non seulement la Terre est ronde, mais même qu'elle n'est pas très grande, car il nous suffit de faire un léger déplacement, vers le sud ou vers l'Ourse, pour que le cercle de l'horizon devienne évidemment tout autre. […] Ainsi, quand on suppose que le pays qui est aux colonnes d'Hercule va se rejoindre au pays qui est vers l'Inde, et qu'il n'y a qu'une seule et unique mer, on ne me paraît pas faire une supposition par trop incroyable." (Aristote, Traité du Ciel, II, 14-15). Enfin, il apporte un troisième argument, mais qui est faux, c’est que la Terre est au centre de l'univers qu'Aristote conçoit comme fini, donc la sphère serait la figure qui en résulte. Il pense également que les astres sont immobiles et transportés par des cercles auxquels ils sont fixés, puis tourne autour de notre planète, et que les différents objets sont attirés par le centre (Aristote, Traité du Ciel, II, 13). On peut néanmoins percevoir chez le philosophe les premiers balbutiements pour expliquer la force de la pesanteur. Les idées d’Aristote concernant la pesanteur ne seront reprises que par Straton de Lampsaque (vers -340 ; -268) puis seront oubliées jusqu’à la Renaissance. Le fondateur du lycée tentera de calculer le périmètre de la Terre, qu’il estimera à environ 400 000 stades olympiques (équivaut à 74 000 kilomètres), et insiste sur la petitesse de cette longueur par rapport aux distances des corps cosmiques. C’est presque le double de la valeur réelle, mais elle constitue la plus ancienne estimation du périmètre de la Terre dont on dispose (Aristote, Traité du Ciel, II, 14).
Un astronome platonicien moins connu et contemporain d’Aristote va aussi mentionner une idée intéressante. En effet, pour Héraclide du Pont (-388 ; -312), la Terre tourne sur elle-même et autour de son axe afin d'expliquer le mouvement apparent des étoiles au cours de la nuit, et ajoutait que les planètes Mercure et Venus tournaient autour du Soleil. Il est le premier platonicien à percevoir un système partiellement héliocentrique, tout comme auparavant le pythagoricien Philolaos de Crotone. Bien plus tard, Copernic le revendiquera comme prédécesseur quant à l'hypothèse sur la rotation de la Terre autour d'elle-même en 24 heures. Il avait tort car un pythagoricien que nous avons évoqué auparavant, Hicétas de Syracuse, avait indiqué que la Terre tournait sur elle-même plusieurs siècles avant Héraclide du Pont.
En parallèle, un philosophe aristotélicien continue les travaux d’Aristote, Straton de Lampsaque. Il fut précepteur du futur pharaon Ptolémée Philadelphe à la cour d’Alexandrie entre -300 et -294, puis fut recteur du Lycée en succédant à Théophraste de -289 jusqu‘à sa mort vers -270. Lui n’apportera rien de nouveau, mais il va avoir comme élève, en -287, un homme qui révolutionnera l’astronomie. En effet, on sait peu de choses sur Aristarque de Samos (-310 ; -230). De ses travaux en mathématique et en astronomie ne nous est parvenu que l'ouvrage Sur les dimensions et des distances du Soleil et de la Lune. Il n’est pas impossible qu'il ait écrit d'autres ouvrages disparus lors de la destruction de la bibliothèque d’Alexandrie. Par ailleurs, ce que nous en savons, nous l’avons appris par les écrits d’auteurs qui ne partageaient pas nécessairement son point de vue sur l’Univers. Selon les sources, Aristarque aurait été le premier à penser que la Terre tournait autour du Soleil. Il rompait ainsi avec les aristotéliciens qui dominaient la science grecque et plus tard romaine. D’après le natif de Samos, la Terre orbitait autour du Soleil en un cercle parfait et tournait sur son propre axe, ce qui expliquait le mouvement quotidien et annuel du ciel de nuit (Sir Thomas Little Heath, Aristarchus of Samos - The Ancient Copernicus, A history of Greek astronomy to Aristarchus together with Aristarchus, treatise on the sizes and distances of the sun and moon, a new Greek text with translation and notes, Oxford University Press, 1913). Cette théorie allait à complètement l’encontre des convictions religieuses et philosophiques formulées à l’époque. Il apporte quelques preuves à ce sujet. Si la Terre se déplace autour de l‘astre solaire, alors elle devrait voir les étoiles fixes suivant un angle différent selon la période de l'année. Aristarque indique que cette différence d'angle existe mais n'est pas décelable, car les étoiles fixes sont situées très loin de la Terre. Nous savons que son hypothèse est exacte, puisque cette parallaxe est aujourd’hui mesurable, contrairement à l‘époque. Dans le cas du natif de Samos, sa théorie sur la rotation de la Terre autour du Soleil expliquait le mouvement nocturne et annuel des étoiles. Cependant, il fait aussi la proposition suivante : lorsque la Terre tourne autour du Soleil, la position apparente des étoiles devrait varier légèrement. Si vous observez le ciel et que vous notez la position d’une étoile, vous constaterez que celle sélectionnée s’est légèrement déplacée si vous l’observez dans six mois. En réalité, il s’agit d’un déplacement angulaire apparent qui résulte du passage de la Terre d’un côté à l’autre du Soleil. Ce phénomène, qui s’appelle la parallaxe, est facile à observer. Il suffit de tendre la main devant vous avec le pouce levé, puis fermez un œil en regardez votre pouce. Ensuite, rouvrez-le et, en fermant l’autre, regardez à nouveau votre pouce. On a comme l’impression qu’il a changé de place. En passant d’un œil à l’autre, ce n’est pas votre pouce qui s’est déplacé mais votre point d’observation. Le même phénomène se produit aussi lorsque la Terre tourne autour du Soleil. Observer la position d’une étoile quand la Terre se trouve d’un côté du Soleil puis de l’autre, revient au même que de regarder votre pouce d’un œil puis de l’autre. La plupart des savants de l’époque se conformait aux théories d’Aristote et rejetaient le modèle héliocentrique, préférant le géométrisme. De plus, l’enseignement d’Aristarque de Samos ne s’est pas diffusé partout, contrairement à celui d’Aristote. Certains mathématiciens se posèrent une question d’ordre scientifique qui mis à mal la théorie du natif de Samos : pourquoi Aristarque n’a-t-il pas réussi à mesurer une parallaxe ? Celui-ci pensait avec justesse que les étoiles étaient trop éloignées pour que l’effet de parallaxe soit perceptible. Nous pouvons encore le vérifier avec l’expérience utilisée précédemment. Il suffit de tendre votre pouce à différentes distances de votre visage. Vous constaterez que plus vous le tenez éloigné, moins il a l’air de se déplacer. Si vous pouviez tendre le bras indéfiniment, le déplacement serait si infime qu’il serait imperceptible. Cependant, Aristarque ne pouvait démontrer avec les moyens de l’époque que les étoiles soient tellement éloignées et que les distances sont gigantesques. Les savants de son temps ne pouvait pas imaginer la taille d’une galaxie, d’une constellation, ni même de notre système solaire. Sa théorie pouvait donc paraître insensée. Finalement, le modèle héliocentrique a été rejeté car, s’il offrait une explication de l’apparence du ciel de nuit et de ses changements, il ne pouvait être testé avec les instruments de mesure de l’époque. Même l’un de ses meilleurs disciples d‘Alexandrie, le géomètre Apollonius de Perga (-262 ; -190), reprit le système géocentrique, étant donc en contradiction avec l'enseignement de son maître. La vision aristotélicienne de l’Univers a donc été conservée. Néanmoins, Aristarque de Samos ne sombrera pas dans l’inconnu. En effet, sa théorie sur l’héliocentrisme fut rappelée par le grand savant Archimède de Syracuse (-287 ; -212) à travers son ouvrage L’arénaire, dans lequel il écrit en préface : « Vous n'êtes pas sans savoir que par l'Univers, la plupart des Astronomes signifient une sphère ayant son centre au centre de la Terre […]. Toutefois, Aristarque de Samos a publié des écrits sur les hypothèses astronomiques. Les présuppositions qu'on trouve dans ses écrits suggèrent un univers beaucoup plus grand que celui mentionné plus haut. Il commence en fait avec l'hypothèse que les étoiles fixes et le Soleil sont immobiles. Quant à la terre, elle se déplace autour du soleil sur la circonférence d'un cercle ayant son centre dans le Soleil. »
Après Aristote de Stagire et Aristarque de Samos, un troisième grec va révolutionner l’astronomie, Eratosthène de Cyrène (-273 ; -192). Il reçu un enseignement à Athènes, puis rejoignit la cour du pharaon Ptolémée III Evergète pour travailler à la bibliothèque d'Alexandrie. Selon nos connaissances actuelles, il fut le premier démontrer l'inclinaison de l'écliptique sur l'équateur (obliquité de l’axe de rotation terrestre) et fixa sa valeur à 23,51°. Il est aussi le véritable fondateur de la géodésie, qui consiste à mesurer et à représenter la surface terrestre. Il détermina le périmètre de la Terre par une méthode géodésique qui porte aujourd’hui son nom. Par cette méthode, il prouva définitivement que la Terre fut sphérique. Pour cela, il calcula les degrés de l'ombre d'un bâton planté à Syene (aujourd’hui Assouan) et de l’ombre formée par un obélisque dressé devant la bibliothèque d’Alexandrie à la même heure. En effet, connaissant la distance de Syène à Alexandrie et l'angle que fait le Soleil à la même heure, il put en déduire la grandeur du méridien terrestre. Après un simple calcul, il obtint une ellipse (courbe plane) qui en la prolongeant devenait une sphère, c‘est-à-dire la Terre. Il estima son périmètre à environ 39 350 kilomètres, ce qui est très proche des véritables mesures (environ 40 075 kilomètres). Nous ne savons pas comment Eratosthène connu la distance entre Syene et Alexandrie pour laquelle il indique une valeur de 5 000 stades. Il s’est probablement servi de cartes cadastrales égyptiennes dressées sur la base d'informations fournies par des « bématistes » (compteurs de pas), qui devaient effectuer le calcul après chaque crue du Nil. Il se peut également qu’il se doit fié aux indications peu précises des caravaniers qui avaient l'habitude de mesurer les distances en « chameau-jours ». Quoi qu'il en soit, il détermina pour la circonférence de la Terre une valeur de 250 000 stades égyptiens, soit une valeur de 39 375 kilomètres (Germaine Aujac, La Géographie dans le Monde antique, Paris, 1975, p. 15-20 et 70-78, et Ératosthène de Cyrène, le pionnier de la géographie: sa mesure de la circonférence terrestre, CTHS, Paris, 2001).
Malgré les précisions apportées par Eratosthène de Cyrène, d’autres savants tentèrent de calculer le périmètre de la Terre, mais ils s’éloignèrent davantage de la réalité, sombrant dans l’erreur. Posidonios d’Apamée (-135 ; -51) n’est pas le moins connu puisqu‘il fut l‘auteur d‘un globe en réduction reproduisant les mouvements conjoints des planètes du système solaire (Cicéron, De la nature des dieux, II, 88). En effet, selon lui, le périmètre de la Terre n’était que de 180 000 stades, soit 28 350 kilomètres. Il a utilisé la même méthode qu’Eratosthène, appliquée à l'arc de méridien entre Alexandrie et l’île de Rhodes. Il en estima une distance approximative selon le temps que prenait le trajet naval, à la vitesse de croisière normale d'une galère. Puis il déduisit la différence en latitude entre Alexandrie et Rhodes, mais obtint des valeurs erronées (Marie Laffranque, Poseidonios d'Apamée, Paris, 1964). Ces erreurs de Posidonios eurent un rôle important au cours de l’histoire. Pendant l’apogée de l’Empire Romain, Claude Ptolémée (100 ; 170) reprit ses calculs en croyant qu’ils étaient proches de la réalité, tout en évitant ceux d’Eratosthène. Les mesures du savant d’Apamée parvinrent jusqu’à la Renaissance, et a même peut-être influencé la décision de Christophe Colomb de rejoindre l’Asie en navigant par l’Ouest. En effet, selon les estimations de l'époque basées sur la valeur de la circonférence terrestre, l'Inde se situait seulement à 70 000 stades (soit environ 11 000 kilomètres) à l'Ouest des côtes européennes. Enfin, n’oublions pas qu’à la même époque d’Eratosthène de Cyrène, l’empereur de Chine Qin Shi Huang avait eut quelques problèmes avec les lettrés chinois, et donc fit brûler les ouvrages de savants anciens ainsi que ceux des intellectuels de l‘époque. Par conséquent, cet acte dramatique entraîna la destruction d’un grand savoir accumulé depuis des siècles, y compris d’observations astronomiques.
Tous les savants antiques étaient d’accords sur le fait que la Terre était sphérique. De plus, si la grande majorité des savants de l’époque avait adopté le modèle géocentrique, quelques rares comme Aristarque de Samos avaient conclu que c’était bien la Terre qui tournait autour du Soleil, et non le contraire. Mais l’héliocentrisme fut rejeté par la majorité des savants de l’époque, perdurant dans l’erreur. En avançant dans le temps, les savants vont davantage se tromper, principalement à partir de la christianisation de l’Empire Romain, avec l’influence de la religion monothéiste qui va s’imposer progressivement dans le milieu scientifique (http://realite-histoire.over-blog.com/article-depuis-quand-sait-on-que-la-terre-est-spherique-et-tourne-autour-du-soleil-partie-2-une-decadenc-74498092.html)
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