Jeu: Galilée vs. Aristote

Salut à tous,

En m'intéressant à l'histoire des sciences, j'ai eu l'idée du jeu suivant.

Présentation du jeu

Nous sommes en 1600, et le but de ce jeu est d'essayer de recréer la physique classique.
La physique de l'époque est dominée par les écrits d'un homme: Aristote. Mais voilà que Copernic, en 1543, vient donner un coup de pied dans la fourmillière en envoyant valser la terre autour du Soleil. Idée totalement incompatible avec les idées d'Aristote. Un long débat va donc commencer entre aristotéliciens et coperniciens (dont Galilée).

C'est ce débat que je vous propose de recréer ici. Le but est de rechercher des arguments contre les principes physiques d'Aristote, proposer des expériences (de pensée ou réelle) permettant de le contredire, proposer de nouvelles théories, les contredire… tout cela avec les moyens de l'époque (pas de téléscope, pas de chronomètre…).

Pour ce débat, je vous propose donc les points de départ suivants:

La physique d'Aristote

Dans sa Physique, Aristote décrit son système du monde, basé sur les quatre éléments et la notion de lieu naturel. Chaque élément a son lieu naturel, vers lequel il tend toujours: l'eau et la terre (et donc tout objet solide) tendent vers le centre de la terre, le feu et l'air tendent vers le haut. Tout autre mouvement est un mouvement contraint, nécessitant l'action d'une force.

Dans ce cas, pourquoi un projectile continue son mouvement une fois qu'on l'a laché? C'est grâce à l'air. L'objet, en se déplaçant, laisse un vide derrière lui que l'air environnant vient combler. C'est cet air qui s'engouffre derrière l'objet qui le pousse, lui permettant de continuer son mouvement.

Mais la nature reprend vite ses droits et l'objet revient vers son lieu naturel. Il redescend donc à vitesse constante vers le bas. Plus l'objet contient d'élément terre, plus il est attiré vers son lieu naturel: en clair, plus un objet est lourd, plus il descend vite.

Ce qui montre bien que la rotation de la terre est une absurdité: comment voulez-vous pouvoir rattraper un objet lancé en l'air si la terre s'est déplacée pendant ce temps-là??

Ca, c'est la physique qui régit notre monde terrestre. La physique d'Aristote implique une séparation stricte entre le monde sublunaire et le monde céleste, éternel et immuable, où les mouvements naturels s'effectuent sur des sphères parfaites, éternelles.

Il existe donc deux mouvements naturels: un vers le centre de l'univers, et un autre autour de ce centre car le cosmos est parfaitement ordonné, tout y est à sa place. Un mouvement infini en ligne droite ne peut donc avoir lieu car cela signifierait que cet objet n'est jamais à sa place naturelle, et cela est absurde. Les mouvements circulaires, au contraire, font que les objets reviennent régulièrement à la même place, donc ils restent autour de leur lieu naturel.

Ce qui lui fait dire que la terre est ronde, et son centre coïncide avec le centre de l'Univers. En effet, toutes les parties de la terre tendent vers le centre, ce qui lui donne une symétrie sphérique. Mais l'idée que la terre est plate est très répandue parmi le peuple, il faut aussi trouver des arguments pour le convaincre du contraire…

Voila donc d'où on part…
Le but est donc de contrer chacun des arguments d'Aristote.

Le but de ce jeu

Retrouver les fondements de la physique et apprendre l'histoire des sciences tout en s'amusant. Ceux qui sont à l'aise avec la physique newtonienne pourraient d'ailleurs s'amuser à jouer les aristotéliciens, en contrant les arguments des autres s'ils ne sont pas assez convaincants, en proposant des théories alternatives, qu'il faudra de nouveau contrer…

Voilà, en espérant que ce jeu plaise à quelques uns.... A vous!

Intéréssant, je vais tenter

Et pourtant, elle tourne

Alors, pour la terre plate, c'est "assez facile". Déjà, il suffit de voir quand les bateaux partent en mer et qu'on vois à l'horizon qu'ils "s'enfoncent" dans l'horizon, alors qu'évidement ce n'est pas le cas, et si la terre était plate, ils devraient "juste" devenir de plus en plus petits. D'ailleurs, sur ces dits bateaux, le mec de la vigie (celui qui est tout en haut) appercoit des choses avant les autres, pour les mêmes raisons. Si la terre était plate, le premier à les voir serait celui à l'avant du bateau, non ?

Pour la gravité c'est aussi assez simple. Il me semble qu'historiquement (mais pas sur), Newton avait pris des cône de même forme mais de masses différentes et avait montré depuis la tour de Pise que ces deux objets arrivaient au sol au même moment si on les lâche ensembles (ce qui contredit Aristote).

Sinon une autre manière d'aborder le sujet serait de ne pas forcément chercher à contredire Aristote mais à construire autre chose de plus simple et efficace. Parce que l'histoire des 4 éléments et deux attractions différentes, on a connu mieux en simplicité

Sinon une autre manière d'aborder le sujet serait de ne pas forcément chercher à contredire Aristote mais à construire autre chose de plus simple et efficace. Parce que l'histoire des 4 éléments et deux attractions différentes, on a connu mieux en simplicité

Je te détruit la théorie des 4 éléments quand tu veux (en fait je l'ai même déjà fait)

En fait ce que je trouve d'un peu mal fait sur ce sujet c'est qu'on a l'impression que la mécanique classique est "ultime" voire même "vérité pure" alors que ce n'est finalement qu'un modèle qui s'applique bien.

De ce fait la théorie d'Aristote est pas si mauvaise, elle traduit tout de même des expériences du quotidien avec un vocabulaire différent (notamment le mot "force" qui a une autre signification). Elle permet moins de chose, de ce fait scientifiquement c'est moins "bon" mais c'est aussi un modèle.

En fait ce que je trouve d'un peu mal fait sur ce sujet c'est qu'on a l'impression que la mécanique classique est "ultime" voire même "vérité pure" alors que ce n'est finalement qu'un modèle qui s'applique bien.

Le problème, c'est qu'en physique (et en sciences en général), il n'y a que des modèles, plus ou moins correct et qui décrivent plus ou moins bien la réalité. Évidement, on pourrait pousser jusqu'à la mécanique quantique, voir plus loin, mais est-ce vraiment nécessaire ici ? Quand bien même, à l'époque (donc début 17^ième), je met au défi quiconque de prouver la mécanique quantique

De ce fait la théorie d'Aristote est pas si mauvaise, elle traduit tout de même des expériences du quotidien avec un vocabulaire différent (notamment le mot "force" qui a une autre signification). Elle permet moins de chose, de ce fait scientifiquement c'est moins "bon" mais c'est aussi un modèle.

Je pense que le but du jeu est justement de prouver les faiblesses de ce modèle, aussi bon soit-il

On est d'accord

Après faut se mettre d'accord sur le vocabulaire des deux "camps". L'exemple de la force est révélateur, le sens est différent selon les deux théories et on risque un malentendu à ce propos.

Le but du jeu est effectivement de montrer les faiblesses du modèle. Je l'ai mis d'ailleurs dans le post original qu'on peut essayer de proposer des théories alternatives, et ensuite essayer d'y trouver des failles (d'ailleurs la science ne s'est pas faite de manière linéaire)

C'était plutôt Galilée.
Aristote affirme avoir observé qu'une « boule de fer de cent livres, tombant de cent coudées, touche terre avant qu'une boule d'une livre ait parcouru une seule coudée ». Ceci est faux mais on l'a cru sur parole pendant plusieurs siècles.
Galilée prétendra avoir fait des expériences du haut de la tour de Pise:
"et je vous dis, moi, qu'elles arrivent en même temps; vous constatez, en faisant l’expérience, que la plus grande précède la plus petite de deux doigts, c'est-à-dire que quand celle-là frappe le sol, celle-ci s'en trouve encore à deux doigts ; or, derrière ces deux doigts vous voudriez cacher les quatre-vingt-dix-neuf coudées d’Aristote, et, parlant seulement de ma petite erreur, passer sous silence l'énormité de l'autre."(Galilée : Discours et démonstrations mathématiques concernant deux sciences nouvelles)

En fait Galilée est aussi mythomane qu'Aristote car s'il avait fait l'expérience, il aurait trouvé 1m de différence et non pas deux doigts comme il l'affirme ( et la différence serait de 10m entre une balle de tennis et une boule de pétanque): voir ici pour une analyse numérique de l'expérience de la tour de Pise. Difficile de conclure vraiment à une égalité stricte avec cette expérience

Si on veut vraiment montrer qu'Aristote a tort (en considérant la vitesse comme étant de définition commune aux deux théories) il suffirait de faire tomber une plume et un plomb depuis une cloche sous vide (ou un tube sous vide, ou n'importe quoi sous vide :p). C'est d'ailleurs assez magique à regarder …

Hé hé, n'oublions pas qu'en est en 1600, à cette époque "la nature a horreur du vide". D'ailleurs on ne sait pas en créer. On pense que ça n'existe pas et que si ça existait, le mouvement y serait impossible.
1644 : découverte de la notion physique du vide par Torricelli.
1646 : Pascal confirme et affine cette théorie.
1654 : Otto von Guericke fabrique la première pompe à vide.

@pierre_24: je n'avais pas imaginé partir sur de la chimie mais pourquoi pas, ç'est aussi très intéressant. Ca peut aussi attirer les chimistes ici. Par contre je ne connais pas les connaissances chimiques de l'époque, ni la précision des mesures (l'inventeur de la balance Roberval ne naitra qu'en 1602 par exemple).
Donc je pense que la théorie des quatre éléments ne se pouvait pas se démonter en deux minutes non plus....

@pierre_24: je n'avais pas imaginé partir sur de la chimie mais pourquoi pas, ç'est aussi très intéressant. Ca peut aussi attirer les chimistes ici. Par contre je ne connais pas les connaissances chimiques de l'époque, ni la précision des mesures (l'inventeur de la balance Roberval ne naitra qu'en 1602 par exemple). Donc je pense que la théorie des quatre éléments ne se pouvait pas se démonter en deux minutes non plus....

Disons qu'en 1600, ils sont de plus en plus à se poser la question, mais effectivement, il est encore un petit peu trop tôt pour la démonter totalement (d'ailleurs, le feu est longtemps resté un élément alors que les autres étaient déjà démonté). Là ou je suis sur qu'on le savait déjà, c'est que l'élément "terre" n'en était plus un, mais je checkerai avec les dates.

Pour la terre ronde, ça passe ou je doit encore un peu taper sur le clou ? (après tout, le petit peuple prend pas forcément le bateau). Parce que sinon, je parle d'éclipses

Mettre une bougie dans un verre renversé fait éteindre la flemme et crée un pseudo-vide. Ça devrait suffire pour les moyens de l'époque, non ? erreur de chimie toute basique

Pour le fait que la Terre tourne (et donc le mouvement des astres dans le ciel est en fait en grande partie notre mouvement) un pendule fait l'affaire

Mettre une bougie dans un verre renversé fait éteindre la flemme et crée un pseudo-vide. Ça devrait suffire pour les moyens de l'époque, non ?

Ca ne fait que remplacer l'oxygène par du CO2 non? Et puis on obtiendra un tube d'à peine une trentaine de centimètres de long, dur d'avoir des expériences concluantes avec ça non?

Si tu lis des docs sur cette expérience, tu t'aperçois qu'elle est délicate à mettre en oeuvre (conditions initiales, torsion du cable,…), on aura donc du mal à avoir des résultats reproductibles, la précession du pendule pourra s'expliquer par les phénomènes parasites. Et comment expliques-tu la rotation de la Terre avec ça? Si on se met exactement aux poles, on peut trouver une explication facile mais ailleurs? La terre ne tourne pas juste en dessous de nous, comment se fait-il que le plan du pendule tourne?

Le probleme pour comprendre cette expérience c'est qu'il faut déjà connaitre les notions d'inertie, de référentiel non-galiléen, de force de Coriolis… mais tout ça reste encore à découvrir....

Pour la terre ronde, ça passe ou je doit encore un peu taper sur le clou ? (après tout, le petit peuple prend pas forcément le bateau). Parce que sinon, je parle d'éclipses

Effectivement, peu de gens ont pu voir l'expérience du bateau. Et même pour ceux qui l'ont vu ça peut s'expliquer: la mer n'est pas parfaitement plate, il y a des vagues et la marée la fait enfler. Le bateau en s'éloignant parait de plus en plus petit et donc disparait progressivement derrière ces irrégularités…

D'ailleurs meme si un argument est tombé, on peut toujours en discuter. La physique d'Aristote est très ancrée dans les esprits, il va en falloir beaucoup pour la déboulonner.

Rofl le fail de chimie basique la honte !

Dans ce cas, pourquoi un projectile continue son mouvement une fois qu'on l'a lâché? C'est grâce à l'air. L'objet, en se déplaçant, laisse un vide derrière lui que l'air environnant vient combler. C'est cet air qui s'engouffre derrière l'objet qui le pousse, lui permettant de continuer son mouvement.

Non Monsieur l'aristotélicien, l'air qui s'engouffre derrière un objet ne peut le pousser d'une telle manière. A contrario, celui-ci s'oppose à toute velléité de mouvement. Et j'en veux pour preuve que cela ne peut point arriver avec cette feuille de papier/papyrus. Voyez mon brave, quand je souffle juste au-dessus d'elle, à la perpendiculaire de celle-ci, l'air ne pousse pas celle-ci de manière à lui faire continuer son mouvement. Au contraire, vous verrez celle-ci se soulever, comme si elle était aspirée par l'air manquant.

De même, essayez de pousser un navire ou une faible embarcation dans l'eau : ipso facto, vous verrez que l'eau s'opposera comme l'air au mouvement qui lui est imposé. Qu'il serait simple de mettre en mouvement un navire juste par l'eau qui s'écoulerait dans sa trainée… Et c'est pourtant ce que la pensée d'Aristote nous demande à croire quand il s'agit de l'air.

Ainsi, plus un objet est censé être gros, plus il sera freiné par le phénomène décrit ci-dessus, et cette décélération sera d'autant plus forte que l'objet déplace d'air. J'en veux pour preuve que plus on souffle fort sur une feuille de papier/papyrus, plus celle-ci se soulève. Un navire n'est-il pas d'autant moins navigable qu'il est lourd, que n'en serait-il pour un objet qui naviguerait dans l'air ?

C'est ainsi que s'expliquent les différences de vitesse de chute entre différents objets faits de terre, et il devient en conséquence hasardeux d'en déduire que plus un objet est lourd, plus il tombe vite.

L'eau et l'air sont des éléments différents … du coup l'analogie avec le bateau tombe .. à l'eau !

Non Monsieur l'aristotélicien, l'air qui s'engouffre derrière un objet ne peut le pousser d'une telle manière. A contrario, celui-ci s'oppose à toute velléité de mouvement. Et j'en veux pour preuve que cela ne peut point arriver avec cette feuille de papier/papyrus. Voyez mon brave, quand je souffle juste au-dessus d'elle, à la perpendiculaire de celle-ci, l'air ne pousse pas celle-ci de manière à lui faire continuer son mouvement. Au contraire, vous verrez celle-ci se soulever, comme si elle était aspirée par l'air manquant.

Cela ne prouve rien. En soufflant, vous chassez l'air continuellement, et l'empéchez de s'engouffrer vers la feuille pour la pousser. Evidemment que si on chasse l'air ça aspire la feuille, mais quelle idée de souffler perpendiculairement :). Soufflez directement dessus, ça la fera avancer, et c'est exactement ce qui se passe lorsque l'air s'engouffre derrière un objet en mouvement. Il y a donc deux effets contradictoires (aspiration et poussée) mais comme l'air est plus rapide pour s'engouffrer avant que l'objet ne revienne vers l'arrière (vu qu'il est plus lourd), c'est la poussée qui gagne.

De même, essayez de pousser un navire ou une faible embarcation dans l'eau : ipso facto, vous verrez que l'eau s'opposera comme l'air au mouvement qui lui est imposé. Qu'il serait simple de mettre en mouvement un navire juste par l'eau qui s'écoulerait dans sa trainée… Et c'est pourtant ce que la pensée d'Aristote nous demande à croire quand il s'agit de l'air.

Oui le milieu environnant pousse par derrière, mais freine par devant, parce que l'objet en mouvement doit écarter le fluide devant lui. Mais l'eau, plus dense, est moins facile à écarter, et de même est moins véloce pour s'engouffrer derrière le bateau. Dans l'air, la poussée est plus forte et la résistance plus faible. Dans l'eau, c'est le contraire: le bateau continue quand meme à avancer un peu lorsqu'on a fini de le pousser, mais beaucoup moins que dans l'air.

Ainsi, plus un objet est censé être gros, plus il sera freiné par le phénomène décrit ci-dessus, et cette décélération sera d'autant plus forte que l'objet déplace d'air. J'en veux pour preuve que plus on souffle fort sur une feuille de papier/papyrus, plus celle-ci se soulève. Un navire n'est-il pas d'autant moins navigable qu'il est lourd, que n'en serait-il pour un objet qui naviguerait dans l'air ?

Vous confondez gros et lourd. Plus un objet est gros, plus il déplace d'air, c'est vrai. Mais deux objets de même dimension dont l'un est plus dense (donc plus lourd) déplacent la même quantité d'air.

Voir ci-dessus: un objet lourd subit la meme résistance qu'un objet léger de même forme et dimension, or il tombe plus vite. C'est bien dû à la quantité de terre qu'il contient.

Ainsi, plus un objet est censé être gros, plus il sera freiné par le phénomène décrit ci-dessus

Vous vous contredisez vous-même: une boule de fer plus lourde donc plus grosse doit être plus freinée qu'une boule plus petite. Or la plus grosse arrive malgré cela avant, donc la chute est bien plus rapide quand l'objet est plus lourd.

Pour attaquer l'argument des 4 éléments:

• Qu'est ce qui empêche alors l'air de monter indéfiniment puisqu'il est attiré vers le haut ?

D’ailleurs l'air ne tend pas à aller vers le haut, j'en ai pour preuve que si nous remplissons une outre en altitude une fois redescendu dans la vallée elle s'est écrasé. Et lors de l'ouverture de celle si nous entendons nettement l'air rentrer dans l'outre. Cela veut dire qu'il y a moins d'air en haut qu'en bas ! L'air tend donc comme l'eau et la terre a aller vers le bas ( j'en sais rien mais philosophiquement ça doit être un coup dur ça non ? )

A propos de feu : Nous avons tous constater que les flammes disparaisse dans l'air ! Mais alors que devient le Feu ?

A propos de l'Eau : Si je laisse de l'eau dans ce récipient en métal sans couvercle, elle finis par disparaitre cependant si je met un couvercle l'eau ne disparait pas. Vous conviendrais alors que le métal n'est pas a l'origine de la disparition de l'eau. Une question se pose alors : Comment l'eau disparait elle ? La seule difference entre des 2 situations étant le couvercle, cela semble révéler que l'eau s’échappe par l'ouverture du récipient. Cela veut dire que l'eau monte dans l'air pour s’échapper du récipient (sous une forme invisible, mais admettons). C'est contraire avec l'hypothèse que l'eau est attiré vers le bas.

Pour la terre plate: Les étoiles vu de Paris ne sont pas les même que celle vu depuis Alexandrie. Certaine sont plus haute dans le ciel, d'autre plus basses. Certaines semblent avoir été mangé par l'horizon et d'autres en sont sortie. Mais toutes tournent toujours autour de la même étoile. Cela est bien étrange. Imaginons un instant que la terre soit ronde, cela serait alors logique !

Si la terre est plate possède t elle des bords ?

A propos de la chute des corps: Non messieurs les corps ne tombent pas à vitesse constante ! Prenons cette bille en acier. Faisons la tomber d'un demi doigt dans du sable puis d'une toise et comparons la taille des 2 impacts. Expliquez moi pourquoi deux objets tombant à la même vitesse font des impacts de taille différente ? Non Messieurs il n'y a pas que la masse qui joue lors de la chute d'un objet. Jetons donc cette couverture de plume par la fenêtre et regarder le temps qu'elle met à tomber, prenons maintenant ce bouler d'acier du même poids, de manière évidente il tombe beaucoup plus vite à poids égal

Monsieur, je me dois de vous mettre en garde contre les erreurs d'expérimentation flagrantes dont vous nous rebattez les oreilles en prétendant prouver quelque chose. Reprenez votre bille en acier et allez donc trouver un terrain de jeu à votre échelle, vous verrez bien que la vitesse de chute des corps est constante.

Permettez-moi de m'expliquer ; reconstituez votre expérience en vous munissant d'une échelle ou d'une tour suffisamment grande, puis jetez votre bille dans le sable d'une hauteur suffisante, disons une quinzaine de toises, puis du double de cette hauteur. Vous constaterez aisément que les impacts dans le sable sont étrangement similaires, et j'en veux pour preuve qu'il y a constance de la vitesse de chute. Cette constance n'est pas immédiatement atteinte, du fait de la résistance de l'air que doit déplacer votre bille sous elle pour tomber [c'est seulement partiellement vrai, mais on a dit "pas d'inertie"], et c'est la raison de votre méprise, Monsieur.

Nous parlions de résistance de l'air : c'est aussi elle qui explique la différence de comportement entre la couverture de plume que vous gâchez (Madame doit être furieuse) et la boule d'acier. La couverture, largement étendue, s'appuie sur l'air comme la voile d'un navire s'appuie sur le vent, de toute sa surface qui est bien plus considérable que celle de la bille en acier. Ainsi la première, dans son retour au lieu naturel, est contrariée par une volonté ascendante, tandis que la deuxième s'en joue aisément et l'atteint bien avant. Vous me voyez navré d'affirmer que vous ne démontrez rien, Monsieur.