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Sciences : histoire des théories du cosmos

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© Getty - akinbostanci

France Culture Education. De la querelle de l'héliocentrisme à la théorie du Big Bang, cette sélection d'émissions propose de découvrir les différents modèles cosmologiques utilisés par les scientifiques pour décrire l'Univers, son origine et son évolution, de l'Antiquité à nos jours.

Depuis toujours, l'homme s'interroge sur sa place dans l'univers... et par conséquent tente de se le représenter. Du monde clos des Grecs de l'Antiquité jusqu'à l'horizon infini ouvert par la notion de multivers, comment nos représentations du cosmos ont-elles évolué ? Quelles connaissances scientifiques - et quelles conceptions philosophiques ou religieuses - sous-tendent ces théories successives ? Quels ont été les moments de bascule majeurs dans l’histoire de la cosmologie ? A quand remontent les premiers modèles et comment en est-on arrivé à celui qui prévaut aujourd'hui ? Cette sélection de 12 émissions propose de revisiter les différents modèles cosmologiques utilisés par les scientifiques pour décrire l'Univers, son origine et son évolution, de l'Antiquité à nos jours.

De l'Antiquité au Moyen Age, la Terre au centre de l'univers

Au IVe siècle avant J.-C., Aristote décrit précisément le monde et les règles qui le régissent, ici-bas, dans le monde infra lunaire, et là-haut, dans ce monde des astres que le philosophe grec voyait comme absolu et permanent, et désignait comme celui de la quintessence. Savant multiple, le plus célèbre des disciples de Platon est aussi celui qui a apporté les premières preuves observationnelles de la rotondité de la Terre. Cette émission propose de découvrir le géocentrisme d'Aristote, un système qui va dominer la conception de l'univers pendant des siècles en Occident.

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59 min

Au IIe siècle de notre ère, Ptolémée, savant grec né en Egypte, reprend le modèle développé par Aristote et l’améliore grâce aux observations astronomiques qu'il réalise et qui le rendent incohérent. Son modèle permet de “sauver les phénomènes”, c'est à dire de garder une même théorie du cosmos par rapport aux faits observés. Le système de Ptolémée va faire autorité en Occident pendant 13 siècles ! Il va même réussir à traverser le Moyen Âge en raison de sa cohérence avec le dogme religieux dominant à l'époque : la représentation d'un monde immuable et parfait, siégeant au centre d’un ballet d’astres animés de mouvements circulaires réguliers s'inscrit parfaitement dans la vision prônée par l'Eglise.

58 min

La Renaissance et la révolution copernicienne

Jusqu'au XVIe siècle, la conception de l'univers communément admise montrait les astres fixés sur une sphère et la Terre immobile, au centre. Il faudra les efforts conjugués de plusieurs savants pour bousculer cette représentation erronée. Ce que les historiens nomment “révolution scientifique” ou “révolution copernicienne” n'est pourtant pas l’œuvre d’un seul homme : si l'histoire a retenu le nom de Nicolas Copernic, ce changement radical de paradigme tient aussi aux travaux et aux observations du philosophe italien Giordano Bruno, de l'astronome danois Tycho Brahé, de l'astronome bavarois Johannes Kepler, du mathématicien italien Galilée, et plus tard de l'Anglais Isaac Newton dont la physique mathématique va permettre une meilleure compréhension des lois de l’univers. 

1h 24

En 1543, le chanoine Nicolas Copernic (1473-1543) publiait Des Révolutions des sphères célestes, ouvrage dans lequel il écartait la Terre du Centre du monde, au profit du Soleil. Et posait ainsi l'acte fondateur d’une révolution scientifique qui allait mettre un siècle à s’accomplir pleinement. Cette émission propose de comprendre, comment, grâce à l’intervention de plusieurs savants et théoriciens aux parcours et aux raisonnements variés, s'est imposée cette vérité fondamentale et renversante, en physique comme en métaphysique : la Terre n’est pas le centre du monde.

54 min

Si l’expression "révolution copernicienne" est aujourd’hui couramment employée pour parler d’un basculement paradigmatique dans l’histoire des sciences, ces révolutions scientifiques, associées à un unique auteur, sont en réalité souvent le fruit d’un courant de pensée. Disciple de Copernic, penseur itinérant sur les routes de l’Europe de la Renaissance, rejeté par tous et mort sur le bûcher de l’Inquisition romaine pour avoir parjuré sa foi, Giordano Bruno (1548-1600) fait partie de ces savants méconnus. Quelles étaient ses idées ? Quelle a été son influence sur la science ? Sur Galilée ? Cette émission propose de répondre à ces questions.

59 min

A une époque où l'Eglise refuse encore de remettre en question le géocentrisme, Galilée (1564-1642) défend l'héliocentrisme. C'est à l'astronome italien que l'on attribue la célèbre phrase "E pur si muove..." (Et pourtant elle tourne) qu'il aurait murmurée à l’annonce de sa condamnation par le tribunal inquisitorial, pour avoir "tenu pour véritable la fausse doctrine, enseignée par aucuns, que le soleil est le centre du monde et immobile et que la terre ne l’est pas et se remuait d’un mouvement journalier". Vérité ou légende ? Quoi qu'il en soit, ce mathématicien et physicien, doué de plus du sens de la mécanique, fut un formidable inventeur d'instruments. C'est grâce à sa célèbre lunette astronomique qu'il put réaliser des découvertes majeures et révolutionner notre connaissance du système solaire. 

59 min

Le mathématicien britannique Isaac Newton (1642-1727) va instaurer une physique au service d’une meilleure compréhension des lois de l’univers. Si la légende a retenu de lui que c’est la chute d’une pomme sur le coin de sa tête qui lui a apporté l’illumination, l’histoire des sciences elle retient surtout sa théorie de la gravitation, qui marque, en 1687, la transition entre une science médiévale et la science moderne, et que seul Einstein finira par remettre en cause... au XXe siècle ! Cette émission propose de mieux connaître les travaux de l'un de ces esprits disruptifs qui ont redéfini la méthode scientifique.

58 min

Le XXe siècle et le début de la cosmologie moderne

Plus d'un siècle après son élaboration par Albert Einstein (1879-1955), la théorie de la relativité n'en a pas fini de tordre le cou à notre conception de l'espace. Du monde clos à l'univers sans limites, cette émission propose de mieux comprendre comment la relativité a changé la compréhension du monde qui nous entoure.

58 min

Une explosion de matière bien située dans le temps et dans l’espace qui marquerait la naissance de l’univers tel que nous le connaissons. Ainsi peut-on résumer la théorie du Big Bang, diffusée seulement à partir des années 1920, et aujourd’hui passé dans la conscience collective comme le modèle de la formation de l’univers. Si elle est aujourd’hui à peu près uniformément acceptée, nous en avons cependant une perception biaisée. Cette émission s'attache à expliquer qu’il ne s’agit pas à l'origine d’une théorie unique, mais plutôt de la superposition de quatre théories distinctes qui se sont empilées au fil de la seconde moitié du XXe siècle, entre modélisation et confirmations observationnelles. 

58 min

Saviez-vous que l’expression de Big Bang elle-même est née non pas sous la plume de son inventeur... mais dans la bouche de l’un de ses plus farouches adversaires, l’astrophysicien britannique Fred Hoyle, qui l’employa dans les années 1950 pour mieux la dénigrer ? La théorie existait alors depuis une trentaine d’années sous le nom d’"atome primitif", et ne décrivait en rien ce que le terme de "big bang" désigne aujourd'hui. Cette émission propose d'éclairer les nombreux malentendus qui entourent encore cette théorie.

29 min

Le modèle cosmologique standard est incroyablement robuste : avec seulement 6 paramètres, il permet d'expliquer une écrasante majorité des observations de l’univers. Mais il impose à la raison un sacrifice important : que plus de 90% de la composition de l’univers nous demeure inconnue. Et notamment plus d’un quart de sa masse, appelée "masse manquante", "masse sombre" ou encore "matière noire". Depuis des décennies, les astrophysiciens traquent les traces de cette hypothétique matière noire, qui ne peut pas être observée directement mais qui expliquerait le comportement des galaxies. Cette émission propose de comprendre comment le modèle théorique de l’énergie noire permet en outre d'expliquer l’expansion de l’univers.

57 min

Est-il possible de comprendre l’univers sans cette fameuse masse manquante ? Une théorie, apparue au début des années 1980, propose une alternative à l’existence de la matière noire, c’est la théorie MOND. Elle permet d’envisager un univers qui pourrait fonctionner sans cette matière noire. Cette émission propose d'explorer cette théorie alternative...

58 min

Dans un article co-écrit avec Thomas Hartog, et publié en 2018 peu de temps après sa mort, le célèbre physicien et cosmologiste britannique Stephen Hawking (1942-2018) développe une ultime théorie : celle des multivers. Mais avant lui, comment l’idée d’univers multiples a-t-elle germé chez les philosophes ? Pourquoi remettre en cause la notion d’unicité ? Qu’appelle-t-on un multivers du point de vue cosmologique ? Pourra-t-on tester un jour cette hypothèse ? Cette émission propose de répondre à ces vertigineuses mais néanmoins passionnantes questions. 

59 min