Introduction à la physique du mouvement

S’intéresser au mouvement des objets au Moyen Âge, c’est jongler avec une multitude de concepts. C’est à la fois réfléchir aux définitions du temps, de l’espace et de la nature, mais c’est aussi comprendre leur relation avec les objets qui se déplacent.

Comme la majorité des sciences, la physique médiévale n’est pas une discipline étudiée dans l’isolement. En effet, elle s’inscrit avant tout dans un ensemble plus vaste – la philosophie naturelle – qui s’intéresse à la compréhension du monde naturel. Bien que nous nous intéressions ici aux changements d’espaces, il faut savoir que la philosophie naturelle considère aussi les changements de qualités (par exemple de l’eau qui devient de la vapeur) ainsi que les changements de quantités (l’augmentation ou la diminution) sur le même pied d’égalité. Ce faisant, ces trois types de changements sont presque toujours interreliés dans les travaux des penseurs médiévaux.

Mais avant de plonger dans le vif du sujet, il faut comprendre le contexte qui sous-tend la physique médiévale. 

Les origines de la physique médiévale

Bien que la réflexion concernant le déplacement des objets ne cesse jamais complètement au Moyen Âge, la cristallisation de la discipline sous des paramètres clairs débute en Europe à l’aube du XIIIe siècle. Si la majeure partie de la théorie provient de la Physique d’Aristote, il faut également noter l’influence omniprésente du penseur arabe Averroès (Ibn Rushd) qui en fait une relecture complète. L’importance de ces auteurs est telle qu’ils reçoivent chacun un surnom, respectivement Le Philosophe et Le Commentateur.

Compte tenu que les textes d’Aristote sont originalement grecs et que ceux d’Averroès sont arabes, les Latins d’Europe doivent attendre les versions traduites afin de les intégrer à leur physique. La Physique d’Aristote est disponible en Europe au moins depuis le second quart du XIIe siècle, mais il faut attendre la fin de la décennie 1220 pour que l’œuvre de son Commentateur arabe atteigne les universités.

C’est grossièrement à cette époque que nous pouvons situer le début d’une nouvelle tradition en physique du mouvement, qui se poursuivra jusqu’à la fin du Moyen Âge. Celle-ci débute symboliquement entre 1228 et 1232 avec les commentaires de Robert Grosseteste sur la Physique, qui, malheureusement, ne semblent pas avoir stimulé la discipline outre mesure.

Si elle est très attirante pour sa capacité à expliquer le fonctionnement du monde observable, la philosophie naturelle d’Aristote cause certains maux de tête aux théologiens qui se l’approprient. L’idée d’un monde éternel ou d’une nature incorruptible soulève par exemple une contradiction directe avec la vision chrétienne de la Création et des miracles. Dans certaines facultés universitaires, notamment celle de Paris, le malaise est tel qu’une série d’interdictions empêchent l’intégration des libri naturales à la formation étudiante.

Parmi les institutions qui parviennent à éviter ces sanctions, les collèges d’Oxford sont sans conteste les plus prolifiques dans la théorie du mouvement et le demeureront jusqu’au rattrapage de l’Université de Paris dans les premières décennies du XIVe siècle. C’est réellement à partir de ce moment que la scolastique s’aventurera sur de nouvelles pistes de réflexion.

Mais qu’en est-il de la théorie?

Extrait des Quaestiones in octo libros physicorum Aristotelis d’Albert de Saxe, XIVe siècle.

Comme mentionné plus tôt, la physique du mouvement est fondamentalement liée à la tradition péripatéticienne. En fait, l’héritage grec est si évident que la plupart des traités médiévaux vont être présentés comme des Questions à la Physique d’Aristote. En calquant leur approche sur les 8 livres du Philosophe, les auteurs médiévaux développent leurs réflexions sous une dialectique de question-réponse. On se demande par exemple si l’espace est immobile, ou si le temps existe seulement dans notre esprit. Généralement stimulante, mais parfois répétitive, cette manière de procéder dominera la production scientifique du XIVe siècle.

Pour en venir plus spécifiquement aux mouvements par rapport à l’espace, la tradition médiévale lui attribue le nom de mouvement local (motus localis). Cela comprend (1) les déplacements « naturels », notamment la chute des objets, (2) les mouvements « violents », la projection d’une flèche par exemple, et finalement (3) les mouvements « volontaires » qui sont exclusifs aux êtres vivants. On retient parfois seulement les deux premiers.

Pour justifier le mouvement, on compose avec une règle toute simple, mais qui cause pourtant son lot de problème chez les théoriciens du mouvement : tout ce qui est mû est mû par quelque chose d’autre (Omne quod movetur ab alio movetur). De plus, dans son Livre 7, Aristote ajoute que l’objet mobile doit être en contact constant avec ce qui le met en mouvement. À première vue, la règle semble s’appliquer aisément à la traction ou la propulsion d’objet. Néanmoins, lorsqu’on s’intéresse aux projectiles (une flèche par exemple), on remarque que l’objet en mouvement n’est plus en contact avec la chose l’ayant projetée (dans ce cas-ci, l’arc). Comment parvenir à expliquer ce phénomène sans rejeter complètement l’idée d’Aristote ?

Quelques théories peu satisfaisantes proposent que l’impulsion initiale propulse également l’air entourant l’objet en mouvement et que, d’une certaine manière, c’est cet air qui supporte l’objet jusqu’à ce que le mouvement s’épuise. Peu de théoriciens vont réellement adhérer à cette façon d’imaginer le mouvement.

Un peu avant le milieu du XIVe siècle, Jean Buridan, philosophe français enseignant à l’Université de Paris, propose de répondre à ce problème par sa théorie de l’impetus. Sans être totalement novatrice, l’idée développée par Buridan propose une approche très similaire à ce que nous connaissons aujourd’hui sous le nom d’inertie. Buridan soutient que lorsqu’un projectile est mis en mouvement, la cause (c’est-à-dire la force de projection) est transférée directement au projectile et devient une cause interne perpétuelle. Celle-ci peut s’additionner à d’autres impetus déjà présents et s’épuise seulement lorsqu’une résistance se présente. En plus de résoudre le problème des projectiles, l’impetus explique également pourquoi les corps accélèrent lorsqu’ils sont en chute libre. Bien que cette théorie paraisse révolutionnaire d’un point de vue contemporain, son application n’est pas généralisée à l’époque de Buridan.

Représentation notamment utilisée par Nicole Oresme pour démontrer l’équivalence de la surface couverte par un mouvement uniformément accéléré et un mouvement constant d’intensité médiane.

Au même moment, de l’autre côté de la manche, plusieurs penseurs associés à l’Université d’Oxford commencent à aborder le mouvement sous une approche mathématique. Ceux que nous appelons les « Calculateurs d’Oxford » utilisent des situations de physique ou de mathématique pour mettre à l’épreuve leurs méthodes logiques dans le cadre de disputes de sophismatibus. Cette tradition philosophique découlera notamment sur le théorème de la vitesse moyenne de Thomas Bradwardine affirmant que la distance parcourue par un mobile accéléré uniformément sera égale à la distance parcourue par un mobile se déplaçant constamment à la moitié de la vitesse maximale du premier mobile, pour un intervalle de temps égal. Ce théorème trouvera rapidement sa place en Europe et sera repris et prouvé par des penseurs bien connus, dont Nicole Oresme.

D’un point de vue général, on remarque qu’à partir du XIVe siècle, la physique du mouvement s’organise selon deux communautés scientifiques distinctes, mais qui pourtant doivent beaucoup l’une à l’autre. Entre Paris et Oxford, l’idée d’une physique mathématique de plus en plus basée sur l’observation émerge sous diverses figures. Si certains penseurs semblent paver la voie à une vision moderne de la physique, il faut plutôt retenir l’émergence d’une communauté diversifiant constamment ses mécanismes de vérification scientifique.


Pour en savoir plus…

SOURCES

  • CLAGETT, Marshall trad. « John Buridan. The Impetus Theory of Projectile Motion ». dans Edward GRANT. A Source Book in Medieval Science, Volume 1. Cambridge, Harvard University Press, 1974, p. 275-280.
  • CROSBY, Lamar H. Thomas of Bradwardine, His Tractatus de Proportionibus, Its Significance for the Development of Mathematical Physics. Madison, University of Wisconsin Press, 1961, 203 p.

ÉTUDES

GRANT, Edward. Physical science in the Middle Ages. Cambridge, Cambridge University Press, 1977, 128 p.

      • Même s’il commence à dater, cet ouvrage d’Edward Grant est incontournable pour débuter l’étude de la physique médiévale. On y trouve une histoire des idées qui n’empiète pas sur le contexte social.

CLAGETT, Marshall. The Science of Mechanics in the Middle Ages. Madison, University of Wisconsin Press, 1959, 711 p.

      • Très utile pour les nombreuses sources traduites. L’analyse va parfois au-delà de ce que les penseurs auraient réellement défendu. 

MAIER, Anneliese. Studien zur Naturphilosophie der Spätscholastik. Rome, Edizioni di Storia e letteratura, 1948-1959, 5 vols.

      • L’œuvre monumental d’Anneliese Maier est majoritairement dépassée, mais l’étendu de son analyse est telle qu’on ne peut pas l’omettre.

SYLLA, Edith D. The Oxford Calculators and the mathematics of motion, 1320-1350 : physics and measurement by latitudes. New York, Garland Pub, 1991, 745 p.               

      • Étude très ciblée sur le versant mathématique appliqué à la physique, mais toutes les études de Sylla sont pertinentes pour poursuivre des recherches.

SYLLA, Edith D. « The Oxford Calculators’ Middle Degree Theorem in Context ». Early Science and Medicine, vol. 15, no4/5, 2010, p. 338-370.

WALLACE, William A. « Mechanics from Bradwardine to Galileo ». Journal of the History of Ideas, vol. 32, no1, 1971, p. 15-28.

      • Malgré une certaine vision déterministe, cet article demeure pertinent comme entrée en la matière.

MURDOCH, John E. et Edith D. SYLLA. « The Science of Motion ». dans David C. LINDBERG, Science in the Middle Ages, Chicago, University of Chicago Press, 1980, p. 206-264

      • Introduction très efficace du sujet. Presque tout y est.

SHAPIRO, Herman. « Motion, Time and Place According to William Ockham ». Franciscan Studies, vol. 16, no3 (1956), p. 213-303. / Continué : vol. 16, no 4 1956, p. 319-372.

LAIRD, Walter R. « Change and Motion », dans David C. LINDBERG et Michael H. SHANK, The Cambridge History of Science; Volume 2, Medieval Science, Cambridge, Cambridge University Press, 2013, p. 404-435.

WEISHEIPL, James A. « The Principle Omne quod movetur ab alio movetur in Medieval Physics », Isis, vol. 56, no 1 (1965), p. 26-45.

BIARD, Joël et Sabine ROMMEVAUX (dirs.). Mathématiques et théorie du mouvement XIVe-XVIe siècles. Lille, Presses Universitaires du Septentrion, 2008, 188 p.

BIARD Joël et Sabine ROMMEVAUX (dirs.). La nature et le vide dans la physique médiévale. Études dédiées à Edward Grant. Turnhout, Brepols, 2012, 437 p.

TRIFOGLI, Cecilia. Oxford Physics in the Thirteenth Century (ca. 1250-1270). Motion, Infinity, Place and Time, Leyde, Brill, 2000, 289 p.


Pour toute question ou commentaire : Benoit.Buscemi@usherbrooke.ca

Pour citer cet article : Yanick Laverdière, « Introduction à la physique du mouvement », dans Via Moderna - Les sciences médiévales, publié le 24 mars 2019, https://viamoderna.hypotheses.org/132.