VOIR COMME PTOLEMEE ET PENSER COMME
COPERNIC
Nicoletta LANCIANO
Dlpartlmento dl Maternatiea Unlverslta Roma 1
Astn.HlOlllic, vision spatiale, observation directe du ch.::J, I~ 1IILIJL'le t:t ses rcpl'ésclltatiollSJ .intuition ct compn·:liensioll.
Il nly a dUCUIiC rai.:iou pratique pOli l' faire auallJoncr le modèlc de Ptùlclll~e. Il y il th's raisons culturelles, à l'l'OpOS Je la plac.e de la TerI'.:: J,HIS j ' t l i l i Vl..'J'S, pour consul idel' le modèle de Copcrllic--Ncwton.
Les d~lIlürchcs Je j'histull'c ct des individus pOIH' utiliser deux lllùd~le:; ~k 1;1 llIêllle
l'éalit~.
Thcrc .is Ilot il pl'atic rcason to leave the ptolcmaic lllùJèl.
Thcl'c arc same cultural rcasonsJ conccnlÎlIg the place of tlle Ikal'th ill tliè
lIrli-ver'sc ta COIISO)iJatc ttlC Copcrllic-Ncwtoll'S 1[IOdel.
The hist"ric ways alld the indiyidual ways t" be able t" lise two llIùJcJs ù\ the
saUle plicllomcna.
"-l, LE PflO13LEHE ASTHONOfIIQlIE ET CONCEPTUEL
IIJ'inclinais à croire, comme C~I~tdlllS des plus hardis d'entre nos sages, que la terre participait cll~ aussi à cette marLfle nocturne et diurne dunt fes saintes processions ct'Eleusis sont tout au plus l'humain simulacre. Dans un monde où tout n'est que tourbillon de forces, danse d'atomes, o~ tout est à la fois en haut et en bas, à
la pél'iphérie et au centl'e, je concevais mal l'existence d'un globe
in~obile, d'un point fixe qui ne serait pas en même temps mouvant". Mdrgucri te Yourcenar
Hémolt'es d' Hadl'ien
Nutre point d 'obscrvation habituel pour régarder la Terre, telle que planète, est Slll' sa surface même. Si jamais la Tel'l'c bougait dans l'lInivers nOlis sommes entoutcas
lUl!;.': seule chose avec elle, ce qui fait que nous ne sommes pas i~tlntictivelllellt con-scients de cet déplacement. Pour nous aperçevoir d'un mouvement nous utilisons les sens de la vuc- les objects autour de nous semblent se déplacer et la perspective dc notre a l';-ntour change - et la perception de l'équilibre - notre estomac et tout le corps s'aperçoit d'être en mouvement, soit dans la marche, la course, soit dans une voiture, un ascenseur, .. -. Pour faire confiance sur la vue il faut cependant se raSSllrer de la relativité des mouvements: les "tromps d'oeil" SOllt faciles et bien COl"lLlS. v'est le cas pùllr la Terre. Il faut donc trouver UlLe référence hùrs des choses qui bùllgent l 'llne par l'apport à l'dutre pour decider la quelle bouge vraiment. Le problème est compliqué du fait que dans le cas d, la Terre tout peut apparaitre bùuger: la Terre même ùu bien les planètes et les étoiles. Pour faire confiance dans ledéséqllilibre il faut en avoir perceptiùn: ce n'est pas le cas dans les eventuels mùllvements de la Tel'l'e. Allcune pel'ception directe du corps, nous fdit douter d'un déplacement de lIùt"e plallète.
Hêllle dans les expériences faites dans l 'histoire/qlle je vais miellx analiser apl'ès, pour démùntrer une hypoth~se de mouvement de la Terre il n 'y a pas des "évidences". Il n'y a pas des expédments cl'uciaux dans le sens fort d'êtl'e intuitifs pour tous imlllcdiatement (v. bibl. 1). Il Iaut t"uJùurs dans ces expél'iences un l'aisonement qui posc une distance entre la perception directe, base de la pensje comune, même adul-te, et la pensje scientifique ol·ganisée.
Le langage quotidien, le langage avec le quel les adultes, les enfants, lèS
jour-n~aux, Jes livres s'occupent du :>oleil et des jtoiles emploie des phrases telles
que:"le II mal'S le Soleil se lève à l'Est à 6h du matin •.. ", "Sirius se couche ... "
L~ lullgage commun même sans conscience e~t lié à une vision Ptolemaique, trahit une vision Je la TelTe imnobile autoul' de la quelle le ciel tourne en 2.th.
Il n'y a aucune raison p,'atique évidente pour abandoncr le modèle de Ptolemée. Il "n1dl'che" trés bien p"u!' expliquer ce qu'on voit dans la vie de tùus les jours. Il y a Jes mùtivatiùnes cul turelles pou,' adopter le modèle de Copernic-N~.. ton. Ce sont
J~s lllotivatj()ll~S J~ "sjlllplh:it~1l ~t IIb~aut~1Idu modèle: mais ç 'est surtout Ja lùgi-que de n~ pas c""siderer la Terre statique et ceno'al( dans un univc!'s qui bouge, qu:est le plus important.
L'jgù_c~ntdsmepéclllier des enfants s'appuie SUI' tout ça, et raffernc une idée tout
à fdit Ptvlemdiqu~. La T~lTe, ou mieux "ma ville", "moi même" ~l-:S'[ le centre immo-bi~de touts mouvements observables. La preuve: ce que je voie chaque jour et chaque
Par rapport i sa forme, cette Terre statique peut trés bien être plaJe.
La perception f isique, sur la Terrejpar rapport aux déplacements, montre que ç 'est
plus facile de faire bouger une petite chose, une chose legère" plut'Ot que quelque chose de grande ou de 10ul·de. Et bien, les étoiles et tous Ics objects celestes ap-paraissent petits et "legers" du tant qu'ils restent visiblemellt suspendus dans le ciel, et par contre la Terre est grande et lOUl'de.
Je neglige içi d'analyser les aspects psycologiques qui favorisent une idée de sta-bilité de la Terre sur la quelle nous habitons et de nôtre position au centre de l'univers, et qui jouent, chez les individus et chez la collectivité, un rôle domi-nant.-~•
Centre toutes ces "~vidences"quelqu'un nous dit, dès petits, que la Terre est sphé-rique et qu'elle tourne, assez vite en plus, autour de soi même et autour du Soleil. Quelqu'un nous a ssûre que Coperni c a raison face i Ptol emée.
bouge et tourne d.ns un an autour du sont leurs idées et leurs images plus
modèles et :L langa-quotidienne et sa re-n'y a que des centres possibilitée de garder 2 differents
chose, garder la vision Ptolemaique système du mond où tout bouge et il Les enfants de 5-6 ans "disent" que la Terre
Solei]' Mais qu'est-ce qu'ils pensent? Quelles cachées et plus profcndes?
A quel âge, ou mieux, dans quel moment de la démarche de la connaissance se produit la crise et la necessitée d'une choix entre 2 modèles en contr.diction?
Une choix qulest un changement de modèle, une choix que dans l 'histoire a été si di-ficile et combattue, pas du tout secondaire, pas du tout inoffensife pour la pensée sociale, car eUe conduit i un changement de logique. Donc elle ne peut pas être sans difficultées pour la pensée individuelle d'un point de vue affective, psycolo-gique et cognitive.
Une choix 'lu/est plutôt la ges pour parler de la même lativité par rapport à un
locaux, l'relatifs".
2. COMMENT L'ECOLE PRESENTE LES MODELES ASTRONOMIQUES
Les démarches proposées par l'ècole et les livres quelques fois pretendent d'effec-tuer avec les élèves le passage du modèle Ptolemaique au modèle de Copernic) autres fois de les presenter, l'un après l'autre, comme passages historiques naturels. L'idée de l 'histoire de la science qui domine cette expositione est l'idée d'un che-min plus au moin lineaire/dans le quel une idée plus "precise" de la réalité se suc-cède i une idèe plus ancienne et moin precise, qui, remplacée par la nouvelle, ~
sparait. Cette idée comme plusieurs epistemologues l'on montréJ est fausse pour l'hi stoire de la science, elle est assez dangereuse par rapport à la connaissance, à
1;
formation. des concepts scientifiques, à la croissance des capadté.. de raisonement.
2.1. L'absence d'observation directe
Aucune observation de la réalité est proposée par les textes scolaires, et ce qui est plus grave, je trouve, les livres "parlent" comme si aucune observation des astres par rapport à l'horizont, par rapport aux temps des jours et des nuits,
n'~-vaient été faites par les élèves. •
.-La distance entre le modèle et ses representati0rBd'une coU et la réalité modelisee
d~ J'autre, n'est pas parcurue dans les 2 sens: de la réalité, au m0dèle et du modè-le à la réalité. La fracture peut rester longtemps.
Ull pr.lblèm" rilévdnt s.lit Jans l '"nsdgnem"ut J"s mathtimdtiqu"s sùit Jans l'ens"ign~
meut l'Astrùllùlllie est 1iti à Id visiùn spat iale, à la capacitti 1II""tal,, J" v.lir en 3 dilTlL'nsil..)II~S.
L~s r~pl·~sL'lltJ.tiûns dèS li\'I'ès, lèS imdges \'iJè0, les tabledu-noirs aplatissèllt cet ~,paè" et Ile lui J.lun""t pdS Id Jinami.:it.i Iv. bibl. 2,3).
QU"lqués f.lis, pùur réprés"l1t"r la T"IT" ou utilise un mappemùnJe, et p.lur le
Sù-lèil l1fl~ S011l'Lè lumineuse. Dans ces cas aussi la repl'ésentation èst J0nnée, J~jà t'ai
te Je l'exterieur.
Le p.iril Je toutes les J.imal'.:hes qui n'aissayent pas Je c.lnstl'uire un concept, une th.i.lrié, Sd lùgique et Jùn.: son moJèle, me pardissent apporter Jes supérpositiones, mai s Je Il rêtJ'e pas ~ftï~dces pour la clJnnaissance.
2,2, Diffi.:ult.ies pr.lvùqu.ies
J~ vais pr"ûpûser ell~ljite des exemples de trdveaux dans les ~lJels ûn peut voir J"s Jirfi,'ult~"sJéS enfdllts et JéS aJultes. Il y a un autré .il.iment qui joue un rôle illlp"ndllt JdllS l' ens"ignement: ç'est l'abonJdnce et s.luvent Id precociÙ avec les quell"s on »roposé Jes ~, Jes nombres, Jes .:hiffres, Jes proprid.ies au lieu Je tlavaillér SlW la construction et la capdciU Je reconnaître des r.ilatiùnes entl'e
les objects,
3, QIIELlllii::S l1[FFIL~üLTÉES CHEZ LES ENFANTS ET LES ADULTES
3,1. .1I1 commencement J'un c.lurs de r.iciclage en Astrol10mie (:,) pour Jes enseignants J'.i.:ol" mùyenne (JI-I~ ans) li':éllci.is Jans une facult.ie scientifique, ùll a posé ces lluestiûn.s:
1) SecûllJù 1.: tue COllûSLènZè "11~(litticaflè:
a) i l circùlù massim.l che i l Sùle semb"a Jescriv~reJurante l'ann0 sulla sfera cele-stel
b) l' insieme Jellé cùstella:ioni dell0 ZùJiaco,
c) il ~ircol0Ji illuminazi0ne sulla Terra nei giùrni Jegli équin.l:iJ J) il cerchio ~he taglia la Terra lungù il piano equatorialel
e) un cel'chi0 che tagl ia la TelTa seconJù il piano Jell 'ùrizz.lnte celeste.
3)
QUdlunque mappamùnJ.l è c.lstrnito c.ln l'asse inclinato;af
pel' mùstraré le c01lJi:iùni Ji illuminazione sulla TelTa Jurante l 'dnno, b) pel' ripI".lJurre la p.lsiziùne che ha la TelTa rispett.l alle stellé, c) pel' riPl'.lJulTe l' angolo tl'a asse telTestre e piana equatoriale,J) pel' ripl'.lJUrt'e l' ine lina:i.lne che ha il piana equat0rialé l"ispetto a qUéll.l
del-l'e~littica,
~) p~r inJj~areCùll rndggiùrè pr"ècisi0llè il Nord Jèll'osservat0re. 1)
7
sur 29 r.ip.lnJent c,J,eJI II sur 29 r~pùnJent d,Co
C<'s questions impllqué"t tùutes la v isiùn spatiale J'ensamble Je la Terre par rap-p01't au S.lleil et aux autl'es ~t.liles. EUés impliquent les rHationes entre les ob-jects cde~tes là 0Ù [es nùms Jes ùbjects sont familiers pour tùut le monJ, Le piège
~ I~st J~ pèllser Jè c.,)nt1aîtr~ 1~s (h0S~S quand on en connais seulement le nom Ol.l une Inlag~.
3.2. l'lusi''IIl'S ènfallts Je l '.ic'.lle Je Kdo[ach (l'ille du S~n.igal-avec.iducation de Questionari.l ini:iale pel' il Corso Ji Astrùn.lmia Jel Labùl'at.l['io Ji DiJattica Jel [é S.:ieu:e - U"iverslti Homd - AlIn.l AccaJemi.:o 196~!1965.
type française) ont dessiné, pour montrer le jour et la nuit, le ,globe terre'tre avec un "truc" "0US le PSle sud (dessin n. 2). lin enfant de l'école de Louga (Séné-gal) a fait le dessin n. 3: il m'a dit: "la nuit le Soleil est derrière une montagne très haute: pour ça on ne peut pas voir le Soleil. Si sa heure arrive il sort de de! l'ière la montagne et on a le jour. Si l'heul'e de la Lune arrive, le Soleil revient derriére la montagne et la Lune sort et oclaire la Terre. En ce moment on a la nuit". Il a même souligné "d'aprés ~ c0nnaissences". Donc pour' lui ç'est claire que ça ce n'est pas ce qu'il a appris â l'école et que les livres disent.
3.3. Pour un adult français, enseignant de maths, les étolles existent seulement du coté Je la Tene opposée au Soleil (dessin n. 1). Après la discussion elle ajoute des étoiles tout ou tour du système Terre-Soleil et elle éLrit sa nouveJle
acquisi-tion: "Pas d'étoiles entre Le Soleil et la Terre".
Ce n'est pas la manque de connaissences qui me fait penser. C'est la distauce entre le mod'le interiorisé et dans ce cas répr~senté, et ce qu'on voit ou mieux ce qu'on ne régarde pas.
4.
DANS L'HISTOIRE DE LA SCIENCE4.1. La sphédclté de la Terre: les photos pdses de l 'éspace dé, lY57 et la consi-deration de la Terre telle que planète semllable aux autres planétes, peuvent aider soit l'intuition soit le raisonnement.
4.2. Les expériences pOUl' "demontt'cl'" le mouvement de rotdtion de la TetTe sont tou-tes, â mon avis, non-intuitives ct non-cruciaux (v. bibl. 1,4):
- La force dite de Corioly - La pendule de Faucault
- La dispute si les objects devaient être projectés hors de la Terre (v. bibl. 5).
4.3.
Le mouvement de rivolution de la Terre est peut-être plus intuitif. Si l'effect de aberration des étoiles est assez compliqué, celui de parallaxe annuelle est dssez intuitif, comprehensible à partir des expériences de perception dans la vie quoti-dienne (v. bibl. 6).5. QUELQUES SUGGESTIONS POUR VOIR CE QU'ON PENS" "T PENSER ÀCE QU'ON VOIT
Je propose quelques expériences et réflexiones qui me paraissent fondamentales pour construire la possibilitée de conçevoir l'éspace cosmique par l'apport à la Terre. (v. bibl. ]).
- L'importance du point de vue pour observer un phenomène dans le temps et l'~space.
- L'importance du système de référence: être dedans ou dehors, en mouvement ou pa •. Changer de référence.
- Le syst~me de r~f~rencelocale et absolu.
- La "profondeur" du ciel étoilé.
ç'est de l'expérience de j'observation directe que de mots tels ~ueaube, constella-tion, équateur celeste/"entrés" par les yeux se clarifient pour la pen.ée. L'obser-vatoire privilegié de l'Astronomie, ç'est le ciel, la vraie Nature, et pas se. ima-ges.
Pour des il~ves au moin de 10 ans, je propose un "théatre du ciel" (v. bibl.
8).
t
partir de l'observation directe Jn joue, comme des personnages, les mouvements de la Terre par rapport au Soleil et aux 12 constellationes du Zodiaque.
Les personnages bougent dans la salle comme les corps celestes dan. le ciel. Chacun peLt changer le point, de vue. De ça on passe à construir un modèle avec des boules de polystyrèlle et apres un dessin: on cOllstruit ce que normalement les 1ivres don-nent Jéjà fait/sans montrer les choix faites.
:r
--~=-.-:::..._--_.
---1) S.E. Toulmin, "Esperimenti cruciali: Priestley e Lavoisier", in "Radici deI pen-siel'o scientifico" a cura di P.P. Wiener e A. Noland - feItrinelii.
2) J. Nus.baum, 1986, "Student's perception of astronomical concepts", GIREP Confe-l'enee 1986 "COS~10S - an edueational challenge", edited by ESA, p. 87.ss.
3) J. Nussbaum, e N. Sharoni-Dagan, 1983, "Changes in second grade ehildren's precon ceptions ~bout the earth as a cosmic body", Science Edncation 67 (1), p. 99-114. 4) Edgar Zilsel, "Copernico e la meccanica" in "Radici deI pensiero seientifico",
a cnra Jj P.P. Wiener e A. Noland, Feltrinelli.
5) Paul Acloque, "Histoire des exp6riences pour la mise en 6vidence Ju mouvement de la Terre", Cahiers d'histoire et Je philosophie Jes Sciences, n. 4, 1982. 6) G. Walusinski, "Ciel pass6 pr6sent~, Etudes Vivantes, Paris, 1981.
71
N. Landano, "Weeks of Astronomy in the countryside", GIREP Conference 1986 "CO-SMOS - an educational challenge", edited by ESA, p. 211 ss.8) N. Landano, "Dall'esperienza al modello in Astronomia", in Didattica delle Scie!! zen. 108, 1983.