LA GRAVITATION UNIVERSELLE

     La gravitation est importante en astronomie parce qu’elle est la force dominante à l’échelle des astres. A elle-seule, elle permet d’expliquer le positionnement et le mouvement des planètes, des étoiles et des formations d’étoiles que sont les galaxies et les amas d’étoiles.

     De signification presque identique au mot latin dont il est originaire : « gravis » : lourd, pesant, la gravitation est définie comme une « force en vertu de laquelle deux points matériels s’attirent en raison directe de leur masse et en raison inverse du carré de leur distance » (Source Wikipédia – Prob. Dictionnaire de l’Académie française).

     En simplifiant, cette force peut être formulée par l’expression : la masse attire la masse. Et sa concrétisation la plus banale est que nous « tenons » sur Terre quelque soit notre position à la surface de notre sphère.

     Cette notion physique fondamentale ne nous a pourtant pas été toujours familière et si nous savions que les objets tombent, il y a moins de quatre cents ans que nous savons comment ils tombent.

     En fixant l’allure générale de l’univers, Aristote (384-322 av JC) fixe aussi ses propriétés, dont celle des « graves » qui ont une « tendance naturelle à tomber vers le centre de la Terre ». Ainsi, pendant plus de mille ans, on va se borner à décrire le phénomène, à le nommer en guise d’explication. Cet état des choses s’accompagne d’une caractéristique : la vitesse de la chute d’un objet est homogène.

     Se poser des questions revient à remettre en cause l’édifice aristotélicien qui est légitimé par son ancienneté et par l’Eglise catholique qui en a fait son système de description de l’Univers.

     Pourtant, de nombreux physiciens se sont penchés sur la questions, dont Hipparque (190-120 av. JC) et Saint Thomas d’Aquin (1225-1274) sont les plus célèbres. Petit à petit, on arrive à concevoir une réalité différente. Les scolastiques médiévaux du Merton Collège d’Oxford posent que la distance couverte par un objet qui va d’un état fixe vers un état de chute libre est proportionnelle au carré du temps écoulé depuis le début de la chute. Mais le grand pas vers la connaissance de la gravitation va être franchi par Galilée. Notre astronome, connu pour avoir affirmé la rotation héliocentrique de la Terre, s’appuie sur cette règle dite « de Merton » pour envisager une expérience. En passant par la tentative de reproduction du phénomène naturel, Galilée va, non seulement obtenir de nouveaux résultats, mais il va également révolutionner la démarche scientifique : de la simple dénomination d’un fait observé, la physique évolue vers sa reproduction en nombre pour cerner son environnement et vérifier son immuabilité. L’ère de la méthode expérimentale commence !

     L’expérience de Galilée consiste à faire rouler un bille en bronze sur un plan incliné et à mesurer les vitesses atteintes par la bille en différents segments en faisant varier les inclinaisons. Il répète l’opération une bonne centaine de fois et en tire la loi sur la chute des corps : «Si un mobile, partant du repos, tombe avec un mouvement uniformément accéléré, les espaces parcourus en des temps quelconques par ce même mobile sont entre eux en raison double des temps, c’est à dire comme les carrés de ces même temps». Galilée publie ses résultats en 1638 dans son « Discours et Démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles. On sait désormais que la gravité est une force qui anime les objets, non seulement d’une vitesse, mais encore d’une accélération.