Chapitre I.
D’Aristote à la mécanique de l’impetus ^a 🔗

Une théorie physique valable est, de façon très générale, fonction de trois sortes de facteurs : 1. une méthodologie [p. 46] ou utilisation de techniques visant à l’analyse des faits et à la vérification des hypothèses ; 2. un ensemble de positions épistémiques (sans nécessairement d’épistémologie thématisée) fournissant la caractérisation des concepts généraux employés, en accord étroit avec les données expérimentales recueillies mais les dépassant plus ou moins largement dans le sens de la compréhension ; 3. la construction d’un système cohérent tel que les faits analysés et les notions utilisées soient reliés en une totalité logique suffisamment intégrée.

Or dans le cas d’Aristote la méthodologie se réduit à un certain nombre d’observations immédiates assez pauvres et limitées par le processus que nous appellerons la « pseudo-nécessité ». Pour lui, par exemple, les seuls mouvements admissibles sont rectilignes ou circulaires, d’où ses conclusions aberrantes concernant la trajectoire des projectiles. Les positions épistémiques sont alors altérées dès le départ faute d’expérimentation. Par contre les faits (considérés à tort ou à raison comme tels) et les concepts qui les traduisent sont reliés en un système d’une logique impeccable, d’où son succès multiséculaire, puisqu’il a fallu attendre jusqu’à Newton pour retrouver un système aussi cohérent. Cette situation particulière d’une théorie de la mécanique dont il ne reste rien, mais incarnée en un système dont la seule puissance déductive a assuré longtemps la pérennité, mérite donc un examen détaillé, d’autant plus que, faute d’une méthodologie expérimentale et en raison de sa soumission « pseudo-nécessaire » aux observables les plus indifférenciés, la physique d’Aristote offre de nombreux rapprochements possibles avec les processus de la psychogenèse.

Dans la conception d’Aristote le mouvement a un sens très large : « il y a autant d’espèces du mouvement que de l’être ¹ » (Physique, III [1], 201 a).

Il aboutit à cette conclusion après avoir soutenu, contrairement aux doctrines de Platon (Parménide, 138 B, 162 E ; Sophiste, 248 E), qu’« il n’y a pas de mouvement [p. 47] hors des choses », affirmation qui, à son tour, est appuyée de la façon suivante :

En effet, ce qui change, change toujours ou substantiellement, ou quantitativement, ou qualitativement, ou localement, or on ne peut trouver, nous l’avons dit, de genre commun à ces sujets du changement, qui ne soit ni individu particulier, ni quantité, ni qualité, ni aucun des chefs d’affirmation ; par suite il n’y aura ni mouvement, ni changement en dehors des choses qu’on vient de dire, puisqu’il n’y a rien hors de ces choses (ibid.).

En réalité, tout changement est, d’après Aristote, une forme de mouvement. Chacun des « modes de l’être » dont il parle dans la citation précédente « se réalise en toute chose d’une double façon ; par exemple, pour l’individu déterminé, il y a sa forme, et la privation de sa forme ; et aussi dans la qualité (blanc et noir) ; et aussi dans la quantité (l’achevé et l’inachevé) ; de même dans le mouvement local (le centrifuge et le centripète, ou le léger et le grave) » (ibid.).

Bref, pour chaque « mode de l’être » il y a des paires de contraires à travers lesquels il se réalise. Le mouvement produit simplement un passage de l’un à l’autre des éléments de chaque paire.

Cette caractéristique de la doctrine d’Aristote indique une indifférenciation très étonnante entre le niveau organique et le niveau inorganique, entre ce qui est purement mécanique et ce qui est du domaine physique ou physico-chimique, et même entre le niveau biologique et le niveau cognitif. Bien que chaque « mode de l’être » ait sa propre « espèce de mouvement », et bien que ces diverses formes de mouvement ne soient pas comparables (Physique, VII [4], 248 a), dans l’analyse des caractéristiques propres du mouvement purement mécanique — qu’il dénomme « transfert » — Aristote revient, en général, aux autres « espèces » de mouvement et applique au mouvement mécanique les observations et les raisonnements qu’il tire des autres mouvements. Voyons quelques exemples. Le livre V de la Physique commence de la façon suivante :

Tout ce qui change, soit par accident, par exemple quand nous disons d’un « musicien » qu’il marche, car ce qui marche, c’est ce à quoi appartient comme accident « musicien » ; soit que l’on dise qu’une chose change, simplement parce que change quelque chose d’elle, par exemple toutes [p. 48] les expressions qui concernent ses parties ; en effet le corps guérit, dit-on, parce que l’œil ou la poitrine guérissent. Et enfin il y a quelque chose qui n’est mû, ni par accident, ni à cause du mouvement d’une autre chose qui lui appartienne, mais par le fait de se mouvoir soi-même originairement. C’est là le mobile en soi, différent selon chaque sorte de mouvement, par exemple l’altérable et, dans l’altération, le guérissable ou le chauffable.

De même pour ce qui meut : telle chose meut par accident ; telle autre selon une partie, parce qu’une chose qui lui appartient meut ; telle autre en soi originairement, par exemple le guérisseur guérit, la main frappe (Physique, V [1], 224 a).

Plus loin, après avoir fait la distinction entre le terme initial et le terme final du mouvement, et après avoir affirmé que « c’est plutôt du terme final que du terme initial que le changement tire son nom », Aristote ajoute :

D’autre part dans ces fins du mouvement, on peut encore faire la distinction de ce qui est par accident, et selon la partie ou selon autre chose que lui-même, et de ce qui est immédiatement et non pas selon autre chose : par exemple, une chose qui blanchit change par accident en un objet de pensée, car le fait d’être un objet de pensée est un accident pour la couleur ; elle change aussi en une couleur, parce que le blanc est partie de la couleur ; mais elle change par soi quand elle devient couleur blanche ² (Physique, V [1], 224 b).

À d’autres endroits Aristote analyse, en tant qu’exemples de changement permettant de comprendre la nature et les caractéristiques du mouvement, l’acte d’apprendre ou d’enseigner. Ceci ne veut pas dire qu’Aristote attribue aux êtres inanimés la même cause du mouvement qu’aux êtres vivants. En effet, à propos des choses « qui sont mues par nature », il affirme :

Dire, en effet, que ces choses se meuvent elles-mêmes par leur propre action est impossible ; car c’est là le propre de l’animal et des êtres animés (Physique, VIII [4], 255 a).

Néanmoins, il va attribuer également à ces choses un « moteur interne », comme nous le verrons par la suite.

Or, qu’est-ce que le mouvement ? Pour en rendre compte Aristote établit une distinction célèbre :

[p. 49] D’abord il faut distinguer ce qui est seulement en acte et ce qui est d’une part en acte, d’autre part en puissance, et cela soit dans l’individu déterminé, soit dans la quantité, soit dans la qualité, et semblablement pour les autres catégories de l’être (Physique, III [1], 200 b).

Le fait d’admettre ces deux formes d’existence, en puissance et en acte, est à la base de la définition du mouvement ainsi qu’à la base de la réponse aristotélicienne à l’un des paradoxes de l’école éléatique. On expliquera le mouvement non pas comme un passage de la non-existence à l’existence, mais comme un changement dans le mode d’existence : la transition du potentiel à l’actuel. Le texte de la Physique en question est bien connu :

Étant donné la distinction, en chaque genre, de ce qui est en entéléchie, et de ce qui est en puissance, l’entéléchie de ce qui est en puissance, en tant que tel, voilà le mouvement ; par exemple de l’altéré, en tant qu’altérable, l’entéléchie est altération ; de ce qui est susceptible d’accroissement et de son contraire, ce qui est susceptible de décroissement (il n’y a pas de nom commun pour tous les deux), accroissement et diminution ; du générable et du corruptible, génération et corruption ; de ce qui est mobile quant au lieu, mouvement local (Physique, III [1], 201 a).

Dans le livre VIII de la Physique, Aristote donne des précisions intéressantes à ce sujet, après avoir reconnu que l’expression « en puissance » doit se comprendre dans plusieurs sens différents :

Ce sont deux puissances différentes, que l’état du savant qui apprend, et celui du savant qui possède déjà sa science mais n’en fait pas l’objet actuel de son étude. Or c’est toujours quand sont ensemble l’actif et le passif, que ce qui est en puissance passe à l’acte. Exemple : celui qui apprend passe de la puissance à un état différent de puissance ; car celui qui possède une science, mais sans en faire l’objet actuel de son étude, est savant en puissance d’une certaine façon, non pourtant comme avant d’apprendre, et, quand il est dans cet état, il passe à l’acte et exerce son savoir à condition que rien ne l’en empêche ; sinon, il serait dans un état qui contredirait sa capacité, autrement dit dans l’ignorance. De même pour les choses naturelles : le froid est en puissance du chaud, et après le changement le voici du feu, et il brûle à condition qu’il n’y ait ni empêchement, ni obstacle. De même pour le lourd et le léger […] or l’acte du léger, c’est le fait d’être en un certain lieu, à savoir en haut… (Physique, VIII [4], 255 a).

[p. 50] Regardons maintenant de plus près les caractéristiques les plus importantes de la doctrine aristotélicienne à propos du mouvement. En fonction de notre but, nous allons distinguer les points suivants :

1. Il y a deux sortes de mouvements : le mouvement naturel et le mouvement forcé ou violent. Aristote aboutit à cette distinction par une voie assez curieuse. Le mouvement violent est, d’après lui, immédiatement évident : il suffit de lancer une pierre pour en faire la démonstration. Or, il en infère qu’il doit également exister le mouvement naturel, « car le forcé est contraire à la nature, et ce qui est contraire à la nature est postérieur à ce qui lui est conforme » (Physique, IV [8], 215 a). Ce dernier « principe », à son tour, le pousse à affirmer que « s’il n’y a pas pour chacun des corps physiques de mouvement naturel, il n’y en aura d’aucune autre sorte » (ibid.).

2. La deuxième caractéristique de la doctrine aristotélicienne du mouvement concerne la nature des corps matériels. « Ici bas », dans le « monde sublunaire », il n’y a que quatre éléments simples : la terre, l’eau, l’air et le feu. Tous les corps, dans le monde sublunaire, sont constitués par l’un de ces éléments simples, ou par un mélange de ces mêmes éléments, en des proportions variées. Il y a en plus un ordre naturel de ces éléments simples, qui correspond à l’ordre dans lequel ils ont été mentionnés. C’est pour cette raison que chaque corps simple, lorsqu’il est hors de la place qui lui appartient, est doué d’un mouvement naturel qui le pousse à occuper sa propre place. Un tel mouvement est rectiligne et va, soit vers le centre (vers le bas) comme c’est le cas de la terre et de l’eau, soit vers l’extérieur (vers le haut) comme c’est le cas de l’air et du feu. C’est à cause de cette tendance naturelle que la terre et l’eau sont « lourdes », et que l’air et le feu sont « légers ».

C’est vrai que « le feu… n’a aucun poids, ni la terre aucune légèreté » (Du Ciel, IV [4], 311 b) mais la situation est différente en ce qui concerne l’air et l’eau :

Ni l’un ni l’autre n’est absolument léger, ni absolument lourd ; ils sont tous deux plus légers que la terre (car une de leurs parties, prise au hasard, monte à sa surface), et plus [p. 51] lourds que le feu (car une de leurs parties, quelle que soit sa quantité, repose au-dessous de lui) ; comparés l’un à l’autre, cependant, l’un est absolument lourd, et l’autre absolument léger, puisque l’air, quelle que soit sa quantité, monte à la surface de l’eau, et que l’eau, quelle que soit sa quantité, repose au-dessous de l’air (Du Ciel, IV [4], 311 a).

La distinction établie par Aristote entre l’eau ou l’air, d’une part, en tant qu’éléments « intermédiaires », et le feu ou la terre, de l’autre, en tant qu’éléments « extrêmes », est très surprenante et, dans certains cas, difficile à interpréter. La plus bizarre de ces distinctions est probablement celle qui réfère à la réciprocité du prédicat « semblable ». Dans un texte assez controversé, il dit :

[…] les éléments qui se suivent sont semblables les uns aux autres : ainsi l’eau est semblable à l’air et l’air au feu ; et, entre les éléments intermédiaires, la relation peut s’inverser, mais non pas quand c’est entre eux les extrêmes… (Du Ciel, IV [3], 310 a).

Il est intéressant de remarquer que la Terre elle-même ne joue aucun rôle dans ce mouvement. Le « centre » dont Aristote parle est le centre de l’Univers et, bien que le centre de la Terre et le centre de l’Univers coïncident, c’est vers ce dernier et non vers le premier que les corps lourds se dirigent. Il y a un long propos destiné à expliquer ce fait (Du Ciel, II, 14, 296 b), mais la citation suivante du chapitre IV de Du Ciel est concluante :

Or, ce qui produit le mouvement vers le haut et vers le bas est ce qui produit le lourd et le léger, et ce qui est mû est en puissance lourd ou léger, et la translation de chaque corps vers son lieu propre est un mouvement vers sa propre forme. (C’est d’ailleurs de cette façon qu’il est préférable de comprendre ce qu’ont dit les anciens philosophes, que le semblable se meut vers le semblable, car cela n’arrive pas dans tous les cas. Si, en effet, on mettait la Terre à la place où la Lune se trouve présentement, aucune des parties de la Terre ³ ne se dirigerait vers elle, mais bien vers l’endroit même où la Terre est à présent…) (Du Ciel, IV [3], 310 a).

Remarquons, pour conclure, que dans Du Ciel les éléments simples sont définis à partir de chaque genre de mouvement :

[…] parmi les corps, les uns sont simples, et les autres composés de corps simples (j’appelle simples ceux qui [p. 52] possèdent naturellement un principe de mouvement, par exemple le feu, la terre et leurs espèces, ainsi que les éléments analogues à ceux-là) (Du Ciel, I [2]).

3. Une des caractéristiques les plus importantes de la doctrine aristotélicienne est la nécessité de faire appel à un « moteur » capable d’être identifié avec la cause du mouvement. Or, la distinction déjà établie entre les mouvements naturels et les mouvements forcés (violents) amène à établir également une distinction parallèle entre deux sortes de « moteurs » :

[…] il est impossible à une chose de mouvoir, soit à partir de soi vers une autre, soit à partir d’une autre vers elle-même, sans contact ; par suite, entre ce qui meut et ce qui est mû selon le lieu, il n’y a évidemment pas d’intermédiaire (Physique, VII [2], 244 b).

Pour ce qui est de ces derniers, « la nature est un principe interne de mouvement » (Du Ciel, III, 2, 301 b), ce qui nous ramène à la définition déjà donnée dans la Physique (II, 1, 192 b), où il indique que la nature est une source ou une cause en raison de laquelle une chose quelconque est mue ou reste en repos, en vertu d’elle-même et « non en vertu d’un attribut concomitant ». Dans ce dernier texte il souligne, néanmoins, que nous devons distinguer la nature d’une chose des attributs qui lui appartiennent en vertu de ce qu’elle est, comme dans le cas de la propriété du feu d’être mû vers le haut, qu’il ne possède pas « par nature » mais qui s’effectue « en accord avec » la nature. Le mouvement naturel a, donc, une cause intrinsèque (« moteur interne »). Le « contact » entre le moteur et le mobile est évident dans ce cas. Or, les mouvements violents procèdent d’une cause externe (« moteur externe »), d’une force qui le pousse à la translation malgré sa propre nature :

[…] une force est une source de mouvement dans une autre chose, ou dans la même chose en tant qu’autre, et puisque le mouvement est toujours soit naturel, soit forcé, le mouvement naturel, tel que, pour la pierre, le mouvement vers le bas, ne sera qu’accéléré sous l’action d’une force tandis que le mouvement contre nature sera produit d’une façon complète par la force elle-même (Du Ciel, III [2], 201 b).

4. Tout mouvement a besoin d’un milieu à l’intérieur duquel le mobile puisse se déplacer. Ainsi, et seulement ainsi, Aristote pourra-t-il expliquer la possibilité de continuation [p. 53] d’un mouvement violent quand la force qui lui avait donné l’impulsion initiale aura cessé d’agir. La difficulté du problème est reconnue dans le livre VIII de la Physique (VIII [10], 266 b) :

Si en effet tout mû est mû par quelque chose, comment, parmi les choses qui ne se meuvent pas soi-même, certaines continuent-elles à être mues sans être touchées par le moteur ? Par exemple les projectiles.

Nous devons prendre en considération que, bien que la force qui donne l’impulsion au projectile produise d’après Aristote un « mouvement », ce mouvement correspond, en termes de paramètres cinématiques, à la vitesse. La grande conquête de la mécanique du xvii^e siècle, en introduisant de façon explicite la notion d’inertie, sera de lier la force à l’accélération et non à la vitesse. Aristote, à qui l’idée même d’inertie semblait absurde, comme nous allons le voir plus loin, pense que, la force ayant cessé, le mouvement devrait cesser aussi. Or, puisque le mouvement continue, il est forcé de chercher un autre « moteur » qui reste en contact avec le mobile, devenant ainsi la cause de son déplacement. La citation suivante condense l’explication bien connue de tous, et qui restera acceptée pendant plusieurs siècles :

Or, si l’on dit que le moteur meut, outre son mû, autre chose encore, par exemple l’air, lequel mouvrait en étant mû, il reste impossible qu’il y ait mouvement de l’air sans que le moteur originaire le touche et le meuve. Mais, au contraire, tout cela va ensemble, et pour le mouvement, et pour la cessation de celui-ci quand le moteur premier cesse de mouvoir. Et cela est nécessaire, même si le moteur meut à la façon de l’aimant, c’est-à-dire en faisant que ce qu’il a mû meuve à son tour. Il faut donc en venir à dire que ce qui a mû en premier a rendu capable de mouvoir, ou l’air devenu tel, ou l’eau, ou les autres choses qui sont telles que par nature elles meuvent et soient mues. Toutefois ce n’est pas en même temps que cette chose cesse de mouvoir et d’être mue : elle cesse d’être mue quand le moteur cesse de mouvoir, mais elle est encore motrice à ce moment ; aussi quelque chose est-il mû qui est en contiguïté avec autre chose, à propos de quoi on raisonnera de même. Mais l’action tend à cesser quand la force motrice est de plus en plus faible par rapport au terme contigu qu’elle aborde, et elle cesse à la fin quand l’avant-dernier moteur ne rend pas moteur, mais seulement mû, le terme qui lui est contigu. Alors simultanément le moteur, le mû, et tout le mouvement doivent s’arrêter.

[p. 54] Ce mouvement-là se produit donc dans les choses qui peuvent être, soit en mouvement, soit en repos ; et il n’est pas continu, quoiqu’il en ait l’apparence parce que les choses auxquelles il se rapporte sont ou consécutives, ou en contact : le moteur en effet n’est pas un, mais il y a une série de moteurs mutuellement contigus ; c’est pourquoi un tel mouvement a lieu dans l’air et dans l’eau, et certains l’appellent retour en contrecoup (πεpιστασις) (Physique, VIII [10], 267 a).

Une fois introduit le « mécanisme » qui assure la continuation du mouvement, la cohérence de son propre raisonnement force Aristote — dans la dernière partie du texte cité — à renoncer à sa continuité : le mouvement n’est continu qu’en apparence : la succession de « substitutions » de l’air qui pousse le mobile suppose une succession de « moteurs »; et la substitution d’un moteur à un autre, même si elle est instantanée, implique une cessation, elle aussi instantanée, de la force et, par conséquent, du mouvement lui-même. Il ne s’agit donc pas d’un seul mouvement, mais d’une « série de mouvements consécutifs ». Le seul mouvement continu est celui produit par le « moteur immobile », et il s’agit d’un mouvement continu parce que le moteur reste toujours invariable, de telle sorte que sa relation avec ce qu’il meut reste également invariable et continue. Ici, comme partout dans son œuvre, Aristote — logicien avant toute chose — accepte sans hésiter les conséquences logiques des prémisses introduites dans son raisonnement.

Or, l’air n’agit pas uniquement dans le cas des mouvements horizontaux ou obliques des projectiles. Dans le fragment déjà cité de Du Ciel (III [2], 301 b), où il distingue l’effet de la force dans le cas d’un mouvement naturel ou dans le cas d’un mouvement violent, Aristote ajoute :

Mais dans un cas comme dans l’autre, c’est l’air qui sert à la force en quelque sorte d’instrument, car l’air est à la fois naturellement pesant et léger, et, de cette façon, en tant que léger, il produira le mouvement vers le haut, quand il est poussé et qu’il reçoit l’impulsion initiale de la force, et, en tant que pesant, il produira encore le mouvement vers le bas. C’est, en effet, par une sorte d’impression de l’air que la force transmet le mouvement au corps dans chacun de ces cas. C’est ce qui explique que le corps mû d’un mouvement forcé continue à se mouvoir, même quand ce qui lui donnait l’impulsion cesse de l’accompagner.

[p. 55] 5. Le mouvement dans le vide est impossible. Pour en faire la démonstration, Aristote fait appel à deux sortes d’arguments, applicables, respectivement, aux mouvements naturels et aux mouvements forcés. Par rapport aux premiers, Aristote se demande « comment y aura-t-il un mouvement naturel, quand il n’y a aucune différence ». En effet, « dans le vide, le haut ne diffère en rien du bas ; car du rien il n’y a aucune différence, de même du non-être ; et le vide semble être un non-être et une privation ». Au contraire, « le transport naturel comporte des différences ; et les choses naturelles comportent des différences par nature ». Dès lors découle la conséquence logique, exprimée en tant qu’alternative : « ou il n’y a de transport naturel, en aucun lieu et pour rien, ou s’il y en a un il n’y a pas de vide ».

Pour ce qui est des mouvements forcés, Aristote prend l’exemple du projectile :

[…] les projectiles se meuvent en fait hors de la main de celui qui les a poussés, soit par le retour en contrecoup (πεpιστασις), selon certaines théories, soit par la poussée de l’air poussé qui imprime au projectile un mouvement plus rapide que son transport vers le lieu naturel. Mais dans le vide, rien de cela ne peut se passer, et un transport n’est possible que par un véhicule.

Sur ce point il ajoute un argument qu’il rejette de manière surprenante :

En outre, on ne saurait dire pourquoi un corps mû s’arrêtera quelque part ; pourquoi serait-ce ici plutôt que là ? de sorte que nécessairement ou il sera en repos ou nécessairement il sera transporté à l’infini, si rien de plus fort ne l’arrête (ibid.).

Sans doute, sommes-nous assez près du principe d’inertie, dont l’énonciation serait juste sauf pour ce qui est de l’expression « nécessairement il sera transporté à l’infini », qui est ambiguë : elle pourrait signifier « nécessairement il ne s’arrêtera jamais », mais elle doit être interprétée, dans le cadre général de la pensée d’Aristote, comme signifiant « il va nécessairement acquérir une vitesse infinie ». Toujours est-il qu’Aristote va repousser l’idée qu’il trouve absurde, et de là il va tirer comme conséquence que le vide est impossible.

6. Il n’y a que deux mouvements naturels simples : le rectiligne et le circulaire. La raison en est que « ces [p. 56] grandeurs sont les seules qui soient simples, à savoir la ligne droite et la ligne circulaire » (Du Ciel, I [2]). En ce qui concerne les mouvements naturels, le mouvement circulaire « est le mouvement qui tourne autour du centre » (il s’agit, bien entendu, du centre de l’univers) ; tandis que le mouvement en ligne droite est « celui qui se dirige vers le haut ou vers le bas ». Mais les deux mouvements ne sont pas considérés au même niveau. Le mouvement circulaire est parfait, tandis que la ligne droite n’est pas parfaite :

N’est parfaite, en effet, ni la ligne droite infinie (car elle devrait, pour être parfaite, avoir limite et fin), ni aucune ligne droite finie (car toutes ont quelque chose en dehors, puisque l’on peut prolonger n’importe quelle ligne droite) (ibid.).

Outre le contenu même des idées d’Aristote à propos du mouvement, il est intéressant d’analyser le type de raisonnement utilisé pour aboutir à de telles conclusions.

Afin de préciser davantage prenons un exemple typique et représentatif du raisonnement aristotélicien. Le chapitre 2 du livre I de Du Ciel a pour titre : « Démonstration de l’existence d’un cinquième élément, doué d’un mouvement circulaire ». Au lieu de reproduire le texte in extenso, il est préférable d’indiquer explicitement les « prémisses » sur lesquelles il appuie ses déductions, et montrer ensuite comment il aboutit à la conclusion.

La physique d’Aristote ne prend pas comme point de départ l’étude de certains types particuliers de mouvement ; elle part de certains principes généraux à caractère métaphysique. Aristote n’analyse pas comment tombent les corps en chute libre (c’est Galilée qui le fera deux mille ans plus [p. 58] tard). Il commence par une observation générale : le fait que les corps tombent. Ensuite, il essaie d’inférer comment ils tombent, au moyen d’un raisonnement rigoureux fondé sur des principes métaphysiques. Les conclusions auxquelles il aboutit sont tout à fait invraisemblables. Une observation empirique des plus élémentaires aurait suffi à les invalider. Néanmoins, le fait d’avoir abouti à de tels résultats est moins surprenant si nous analysons soigneusement la logique interne et le fondement épistémologique du système aristotélicien.

Nous pourrions aboutir à la nature des choses à travers ce genre d’expérience immédiate, générale et qualitative. Ensuite nous pourrions déduire le comment du comportement des corps, qui doit être cohérent aussi bien avec la nature des choses qu’avec les principes, également très généraux, non démontrables, imposés par la raison (principes tels que, par exemple, ce qui est parfait doit être nécessairement antérieur à ce qui est imparfait). C’est ainsi qu’Aristote n’a pas à s’occuper de vérifier si réellement les corps plus lourds tombent plus vite que les corps plus légers. Il s’agit d’une conséquence qui découle de ses principes et d’autres observations générales. Il doit donc l’accepter sans qu’à aucun moment surgisse le besoin de concevoir une expérience pour la vérifier. Il n’y a pas là, néanmoins, de quoi nous étonner outre mesure : ni Galilée, ni Huygens ne vérifieront les conséquences des principes dont ils étaient pleinement convaincus.

Dans une telle perspective, on ne peut considérer comme tenable la position prise couramment par les textes classiques d’histoire de la science, pour expliquer en quoi la mécanique apparue au xvii^e siècle avec Galilée, Descartes, Huygens et Newton diffère de la mécanique de l’Antiquité grecque et de la période médiévale. Cette position, comme nous le verrons plus loin, a été partiellement corrigée au cours des vingt-cinq dernières années.

La majorité des textes traditionnels suggèrent que la différence entre la science aristotélicienne et la science moderne réside dans l’observation : tandis que Galilée et ses continuateurs élaborent des théories à partir de l’observation et de l’expérimentation, le monde antique et médiéval cherche dans la méditation, dans la réflexion spéculative, une réponse à ses questions sur la nature, sans jamais aller vérifier ses conclusions en fonction de l’expérience. [p. 59] Une telle explication des différences n’est vraie qu’en partie et, d’un point de vue épistémologique, elle ignore les mécanismes essentiels du processus lent et difficile par lequel s’est constituée ce que nous appelons aujourd’hui la « connaissance scientifique ». Nous allons soutenir que la différence entre la science antique et la science moderne ne se trouve nullement dans l’acceptation ou le refus de recourir à l’observation empirique, ni, non plus, dans l’utilisation ou non des méthodes déductives. L’explication doit être recherchée ailleurs. Mais, avant d’en venir à ce point, nous devons progresser un peu plus dans l’analyse des faits historiques eux-mêmes.

Les théories d’Aristote à propos du mouvement d’un projectile seront réfutées avec force par Philopon, au v^e siècle de notre ère, dans ses Commentaires sur la physique d’Aristote ⁴. Philopon considère que n’importe laquelle des formes possibles d’antiperistasis est invraisemblable et se rapproche de la pure fantaisie. En effet, l’air est censé effectuer trois mouvements différents : il doit être poussé vers l’avant par le projectile ; ensuite il doit retourner en arrière (« comme obéissant à un ordre ») ; finalement, il doit changer à nouveau de direction et aller vers l’avant, en poussant le projectile. Philopon se demande : comment est-il possible que l’air ne subisse aucune diffusion, et qu’il aille heurter exactement la partie postérieure du projectile ? En plus, quelle est la force qui donne à ce même air d’abord poussé vers l’avant un élan permettant un retour en arrière ?

La deuxième théorie d’Aristote est réfutée par Philopon à l’aide d’un exemple, applicable également à l’antiperistasis. Si en réalité l’air est la cause du mouvement du projectile, une fois celui-ci lancé, d’où vient le besoin de la pierre d’avoir été en contact avec la main, ou le besoin de la flèche d’avoir été en contact avec la corde de l’arc ? Il suffirait d’avoir une machine capable de mettre l’air en mouvement derrière la pierre ou la flèche, et elles se mettraient en mouvement sans autre contact que celui de l’air. Cependant, le fait est que « même si on met en [p. 60] mouvement tout l’air derrière le projectile avec toute la force possible, le projectile ne bougera pas… »

Philopon s’approche d’une conception beaucoup plus moderne en affirmant : « Celui qui lance un projectile infuse en ce projectile une certaine action, une certaine puissance de se mouvoir, qui est incorporelle ⁵. »

Il s’attaque également aux idées aristotéliciennes à propos du vide :

Rien n’empêche un homme de lancer une pierre ou une flèche, lors même qu’il n’y aurait d’autre milieu que le vide. Le milieu gêne le mouvement des projectiles qui ne peuvent avancer sans le diviser ; ceux-ci, toutefois, se meuvent au sein de ce milieu. Rien donc n’empêchera qu’une flèche, une pierre ou tout autre corps puisse être lancé dans le vide ; sont présents, en effet, le moteur, le mobile et l’espace qui doit recevoir le projectile (ibid.).

De telles considérations n’auront cependant pas d’influence et n’empêcheront pas l’acceptation de la théorie d’Aristote. Il ne s’agit pas d’un fait trivial. En lisant aujourd’hui les explications d’Aristote et la réfutation de Philopon, il peut sembler « évident » que n’importe quel « adulte normal » aurait pris parti pour la position de ce dernier et, en conséquence, que l’explication du mouvement d’un projectile donnée par Aristote aurait été définitivement abandonnée. Mais ce n’est pas ainsi que les choses se sont passées. Simplicius (vi^e siècle) attaque Philopon dans ses Digressions contre Jean le Grammairien, jointes à ses commentaires sur la Physique d’Aristote, traduits en latin au xiii^e siècle. Pendant tout le Moyen Âge le monde chrétien occidental va ignorer les idées de Philopon, connues exclusivement dans la version déformée de Simplicius. Cependant, dans le monde arabe il y a une ligne de pensée qui subit l’influence de Philopon, à partir d’Avicenne (980-1037), mais sans indication aucune de continuité avec l’école de l’« impetus » qui aura son essor à Paris au xiv^e siècle. C’est au sein de cette école que Buridan reprendra, sans le savoir, les arguments de Philopon. Encore une fois, l’« évidence » doit attendre plusieurs siècles pour devenir telle.

Aristote, Euclide, Archimède, Héron, Ptolémée sont successivement traduits en latin au xii^e siècle, d’abord à partir des textes arabes, puis, vers la fin du siècle et pendant le xiii^e siècle, directement du grec. Vers la fin du xiii^e siècle, le monde chrétien occidental prend connaissance de la plupart des ouvrages grecs qui avaient survécu. Au xiv^e siècle commence la traduction de ces œuvres en langues « vulgaires » (français, italien, espagnol). Le « système » d’Aristote garde sa continuité à travers le monde arabe et réapparaît en Europe occidentale aux xii^e et xiii^e siècles. L’extraordinaire influence de sa pensée pendant la période qui dure jusqu’au xvii^e siècle est due à trois facteurs principaux :

a. Aristote fournit le cadre conceptuel servant de cadre de référence à la réflexion scientifique, toute idée nouvelle devant se présenter, presque invariablement, sous la forme de commentaires sur les textes classiques.

b. Aristote indique quel est le genre de questions qu’il faut se poser à propos du mouvement, c’est-à-dire quelles sont les questions auxquelles il faut répondre quand il s’agit d’étudier le mouvement d’un corps.

c. Aristote établit le genre d’« explication » qu’il fallait chercher, introduisant l’idée d’expliquer rationnellement la nature à travers une démonstration logique partant de prémisses acceptées (mais à leur tour, indémontrables).

À l’intérieur de ce cadre de référence, la période qui nous occupe se caractérise par de profondes discussions à propos de la méthode de la science. Le substrat théologique est toujours présent, non seulement parce que ceux qui pratiquent ce genre de réflexions sont, à quelques rares exceptions près, des membres de l’Église mais, en plus, parce que aucune forme « libre » de pensée ne peut s’exprimer en dehors de la censure ecclésiastique. Mais, [p. 62] même dans ces conditions, dans certains cas — comme celui d’Ockham (1280-1347) — l’analyse de la signification, des éléments théoriques et des techniques mêmes de la recherche scientifique est poussée jusqu’aux limites de l’hérésie. L’ampleur et la profondeur de ses réflexions est telle qu’on peut soutenir que la méthodologie de la science jusqu’au xix^e siècle n’y a pas beaucoup ajouté. Pour illustrer le bien-fondé de cette affirmation nous pourrions en donner de nombreux exemples, mais il suffit de se référer à l’œuvre de A. C. Crombie, Robert Grosseteste and the Origins of Experimental Science, 1100-1700 ⁶, où on trouvera des textes surprenants de Grosseteste et de ses continuateurs, Albert le Grand, Roger Bacon, Pierre de Maricourt, Wittelo, etc., à propos de la physique ; en particulier, sur le rôle de l’induction, la nature expérimentale de cette science, l’interaction entre les hypothèses et la déduction, et la tendance à la mathématisation.

Dans cette perspective, la scolastique représente une avance considérable par rapport à la méthodologie d’Aristote, en reprenant certains aspects de la pensée de Platon, l’opposition entre ces deux auteurs alternant avec la recherche d’une synthèse. Toutefois le « dépassement » de la position d’Aristote n’entraîne qu’une perte partielle de son autorité. Sa Physique demeure le seul système cohérent pour essayer d’expliquer la totalité des phénomènes de l’Univers. Mais ses textes ne sont plus en dehors de toute controverse, tout au moins à partir de 1277, date à laquelle l’évêque de Paris et l’archevêque de Canterbury condamnent l’enseignement d’Aristote.

En réalité le système aristotélicien gêne l’Église en un point seulement (celui qu’Averroès avait poussé trop loin) : le déterminisme de la physique d’Aristote ne laissait pas de place suffisante pour le libre exercice de la volonté divine. C’est donc la version averroïste d’Aristote qui sera condamnée. Mais, à partir de là, la porte reste ouverte à l’exercice du doute quant à d’autres affirmations du maître qui ne peuvent résister à la moindre confrontation avec l’expérience.

En mettant en rapport ces deux aspects, c’est-à-dire, l’approfondissement de l’analyse méthodologique et la [p. 63] libération de l’autorité suprême du maître, on aurait pu s’attendre (après trois siècles de réflexion), à ce que la science du mouvement fasse un grand bond en avant. Or, ce n’est pas le cas. Il suffit de mentionner, par exemple, les caractéristiques extraordinaires attribuées au mouvement de l’air, dont le rôle dans la théorie aristotélicienne avait déjà été jugé absurde par Philopon au v^e siècle, comme nous l’avons indiqué plus haut. Au milieu du xvi^e siècle nous trouvons encore un homme de l’envergure de Tartaglia pour affirmer que, si un canon envoie deux projectiles, l’un après l’autre (les conditions de charge étant identiques, etc.), le deuxième ira plus loin que le premier puisqu’il « trouvera l’air déjà divisé et, par conséquent, plus facile à pénétrer ».

Avant d’entrer dans ce qui, du point de vue épistémologique, est le cœur du problème, il faut regarder de plus près quelles sont les contributions de cette période de l’histoire médiévale au contenu de la science du mouvement. Nous allons consacrer notre attention à trois de ces contributions, sans doute les plus significatives : la théorie de l’impetus ; les modifications apportées à la loi aristotélicienne de la dynamique du mouvement ; le développement de la cinématique.

La critique que Philopon adresse à l’explication aristotélicienne du mouvement des projectiles est reprise au Moyen Âge par Franciscus de Marchia et, encore plus, par Jean Buridan et ses continuateurs, en particulier Nicole Oresme (1320-1325/1382). Les recherches menées par A. Maier à ce sujet ne laissent pas de doutes sur l’indépendance des développements de Buridan par rapport à Marchia, et de tous deux par rapport aux continuateurs arabes de l’école d’Avicenne. Les conclusions de Maier sont aujourd’hui acceptées par les historiens de la science médiévale (cf., par exemple, A. C. Crombie).

Le raisonnement d’Aristote est d’une rigueur logique qui force à l’acceptation des conclusions une fois les prémisses acceptées. Ces prémisses sont présentées par Aristote en tant que nécessaires quoique indémontrables. D’où provient cette nécessité ? Le raisonnement d’Aristote correspond à l’étape caractérisée, psychogénétiquement, par le primat des pseudo-impossibilités et des pseudo-nécessités. (Cf. chap. II, 11(1), p. 94). Il s’agit d’une « pseudo-nécessité » qui a des sources diverses : elle provient en partie de l’acceptation de ce qui existe comme devant être nécessairement ainsi ; en partie elle est imposée par une conception du monde liée à des conceptions religieuses.

Dans le premier cas, les deux traits distinctifs de la pseudo-nécessité rencontrés dans l’analyse psychogénétique surgissent clairement à travers l’argumentation : la confusion entre ce qui est général et ce qui est nécessaire, d’une part ; et l’indifférenciation entre ce qui est factuel et ce qui est normatif, d’autre part. Il y a un « doit être ainsi » qui impose des limitations strictes à ce qui devient acceptable en tant que possible, et de telles limitations demeureront pendant des siècles, constituant des barrières impossibles à [p. 74] franchir dans le développement de la pensée scientifique.

Dès lors, on a tort de blâmer Aristote de « ne pas avoir observé » la nature, tout autant que de penser que c’est l’observation de la nature qui caractérise en tout premier lieu la révolution scientifique du xvii^e siècle. Aristote était empiriste. Ses « erreurs », en tant que physicien, ne sont pas dues à une quelconque incapacité d’observation ou à un refus relatif de l’observation empirique. Elles étaient liées aux présupposés épistémologiques introduits dans ses « lectures » de l’expérience et, en conséquence, à l’usage qu’il fait de l’observation.

Regardons de plus près comment agissent ces « interdictions » imposées par la « pseudo-impossibilité » et la « pseudo-nécessité ». Les corps laissés à eux-mêmes, à une certaine distance de la surface de la Terre, montent ou descendent. La terre et l’eau descendent ; l’air et le feu montent. Un mélange de plusieurs éléments aura le mouvement de l’élément prédominant, puisqu’on n’observe pas de corps demeurant suspendu et immobile. De cette observation générale découle une prémisse également générale : il est impossible qu’un corps puisse avoir plus d’un seul mouvement simple à la fois. De cette prémisse — fondée, répétons-le, sur l’observation — on déduira quel est le mouvement d’un projectile lancé horizontalement : d’abord c’est le mouvement violent qui prédominera, et le projectile suivra son déplacement horizontalement jusqu’à son arrêt ; ensuite le mouvement naturel agira et le corps commencera sa chute. Une telle conception demeurera, avec peu de changements, jusqu’au xvi^e siècle. Albert de Saxe, au xiv^e siècle, la modifiera un peu en suivant la théorie de l’impetus de Buridan : il y a un premier moment pendant lequel l’impetus l’emporte sur « la pesanteur » et le corps se déplace horizontalement ; lorsque l’impetus commence à s’épuiser, la pesanteur commence à l’emporter sur l’impetus et la trajectoire se penche vers le bas ; finalement, une fois l’impetus épuisé, le corps tombe verticalement. Malgré le fait de considérer de brefs intervalles de lutte entre deux forces, l’« impossibilité » de penser à une « composition » de forces était tellement tenace qu’Oresme lui-même, dans ses commentaires sur Du Ciel, se voit contraint de donner une longue justification destinée à éliminer la possibilité même de « compensation ».

L’importance des « pseudo-impossibilités » et « pseudo-nécessités » [p. 75] — imposant des limitations au développement des hypothèses et au progrès de la théorisation scientifique — ne saurait être négligée. L’histoire de la mécanique (d’Aristote à Newton) pourrait être exposée en tant qu’une histoire gérée par l’élimination des pseudo-nécessités. Le moment le plus dramatique ainsi que le mieux connu de cette histoire est celui où Kepler a cherché à se libérer de la « nécessité » du mouvement circulaire des planètes, aboutissant à l’ellipse. Galilée lui-même est tombé dans le piège de cette exigence du mouvement circulaire des planètes, considéré comme le mouvement simple le plus parfait.

Le deuxième aspect à considérer est l’introduction de la mesure là où, auparavant, on ne faisait référence qu’à des qualités. Or, mesurer c’est comparer, établir des relations. Ayant remplacé une discussion à propos des propriétés caractéristiques d’un corps par une discussion à propos de ses relations avec d’autres corps, nous changeons en même temps le genre de questions auxquelles on envisage de répondre en vue d’« expliquer » le mouvement. En outre, ceci suppose une relativisation des concepts qui, auparavant, étaient pris dans un sens absolu. Prenons le cas de la pierre tombant en chute libre ou descendant par un plan incliné. Aristote et ses continuateurs s’interrogent à propos de la nature du corps qui tombe et de la façon dont ses attributs se modifient pendant la chute. Galilée, pour sa part, va laisser de côté de telles questions pour se concentrer exclusivement sur la comparaison des distances et des temps de chute. Newton, à son tour, réduira le problème à une relation dans le système Terre-pierre et, dans une synthèse géniale, montrera que la relation est du même genre que celle qui préside au système Soleil-Terre. Pour y aboutir, il devra aussi éliminer une autre des limitations imposées par Aristote : la « nécessité » de perfection et d’incorruptibilité attribuée à l’Univers qui est au-delà de la Lune et, donc, répondant à des lois toutes différentes de celles du monde sublunaire.

Les propriétés absolues des corps se dissoudront dans un système de relations où, en dernière analyse, on ne fera référence qu’à des intervalles de temps et à des longueurs. Ce passage des attributs aux relations, allant de pair avec [p. 76] la relativisation de concepts qui en résulte, n’est pas exclusif de la révolution scientifique du xvii^e siècle. Nous le trouverons dans toutes les grandes révolutions subies par la mécanique. La longueur et l’intervalle de temps, conçus comme des propriétés absolues dans la mécanique newtonienne, seront relativisés par Einstein. Tous deux vont entrer, non pas en tant qu’attributs mais en tant que relations, dans un système plus large qui comprendra aussi le cadre de référence de l’« observateur ». Or, ces propriétés de niveau supérieur subiront à leur tour le même processus historique, puisque même la vitesse relativiste d’une particule perdra son sens absolu pour devenir, dans la mécanique quantique — tout au moins dans la « version » de N. Bohr — , un instrument de mesure.

Nous allons revenir à ce mécanisme agissant dans l’évolution conceptuelle de la physique au chapitre VII. Pour l’instant, ce que nous aimerions souligner, c’est l’énorme effort intellectuel exigé par chacun de ces « sauts » historiques, impliquant rien de moins que la substitution d’un système abstrait de relations à des propriétés presque « tangibles ».

D’un point de vue historique, le moment culminant de ce processus est celui concrétisé par l’une des expressions les plus célèbres de Galilée : « Je prétends qu’il n’existe dans les corps extérieurs rien qui puisse exciter en nous des goûts, des odeurs et des sons, sinon des dimensions, des formes, des multitudes et des mouvements lents ou rapides » (Il Saggiatore, question 48).

Bien que cet aspect du problème soit étroitement lié au point précédent, il n’en constitue pas pour autant une conséquence en découlant immédiatement. Le passage des attributs aux relations, que nous venons d’indiquer, implique, bien entendu, une identification de paramètres et leur quantification ultérieure. Mais maintenant nous ne parlons pas simplement de la mesure, mais de l’introduction du concept de la relation fonctionnelle entre les variables qui caractérisent l’état de mouvement d’un corps à des moments différents de sa trajectoire. Ceci suppose, en [p. 77] premier lieu, l’introduction du temps en tant que variable indépendante. C’est Galilée qui, le premier, l’a fait d’une façon explicite, en réussissant un des bonds en avant les plus importants dans la construction de ce qui, plus tard, deviendra la mécanique newtonienne.

En deuxième lieu, la nouvelle mécanique, en définissant la force en tant que fonction de l’espace et du temps — conçus comme variables indépendantes — ainsi que des paramètres qui ont des valeurs constantes pour chaque corps, introduira la modification la plus profonde connue par la science du mouvement au cœur même de sa problématique. Cette fois-ci le mérite en revient à Newton. Sa contribution la plus géniale — mis à part la synthèse de la mécanique des corps célestes et sublunaires, déjà mentionnée — a été la conception des problèmes de la dynamique en tant que « problèmes à conditions initiales », tels qu’ils seront baptisés plus tard par la Physique : les valeurs des paramètres d’un système à un moment et à un endroit donnés (c’est-à-dire précisément les « conditions initiales ») déterminent l’évolution ultérieure du système. L’objectif de la mécanique est de calculer cette évolution, sans se poser d’autres questions à propos des « causes réelles » du mouvement. Mais l’évolution elle-même est calculée sur la base d’un système de transformations qui permet le passage des valeurs des variables, dans l’état initial, aux valeurs qu’elles prendront à un autre quelconque instant.

Cette transition de la recherche des causes dernières à la construction des systèmes de transformations a eu pour résultat un progrès décisif dans l’histoire de la mécanique. Elle est devenue l’un des piliers les plus solides de la révolution du xvii^e siècle, et a entraîné une profonde révision de la conception des rapports entre la mathématique et le monde des phénomènes physiques.