Aristote s’est intéressé à toutes les sciences de son temps, et notamment à l’astronomie et à la cosmologie, dans le Traité du Ciel, et dans les Météorologiques.

Aristote divise l’univers en deux parties : d’une part le monde sublunaire – le nôtre – soumis au changement et à la corruption, et d’autre part le monde supralunaire, celui du ciel et des astres, infini, inchangé, d’essence divine car constitué d’éther.

« Contrairement à la pensée aristotélicienne, le Soleil et les planètes ne sont ni éternels ni invariants. Ils sont nés, tous ensemble, il y a quatre milliards et demi d’années. »

Hubert Reeves, Dernières nouvelles du Cosmos, in Les Secrets de l’Univers, coll. Bouquins, Robert Laffont, 2016, p. 398.

Il considère que l’ensemble du monde sublunaire est composé des quatre éléments (terre, eau, air, feu) ; mais les corps célestes, eux, sont d’une substance autre, l’éther ou « cinquième élément ». Tous les mouvements des étoiles fixes, et même les trajectoires apparemment erratiques des planètes, pouvaient être réduits à des combinaisons de mouvements réguliers et circulaires.

Le « cinquième élément »

Contrairement à tous les mouvements observés sur terre qui sont contraints par des causes matérielles et motrices, le mouvement éternel de la voute céleste, lui, n’en requiert pas : il relève donc d’un « cinquième élément », qui n’est en lui-même ni chaud, ni froid, ni sec, ni humide. Ce cinquième élément, qu’il nomme « éther » (αἰθήρ), n’a pas de « lieu propre » ni donc de mouvement rectiligne vers le haut ou le bas : il n’est ni lourd ni léger, et son mouvement est circulaire, puisque le cercle est le seul autre mouvement simple. Il est également inaltérable :

« Διότι μὲν οὖν ἀΐδιον καὶ οὐτ´αὐξησιν ἐχον οὐτε φθίσιν, ἀλλ´ἀγήρατον καὶ ἀναλλοίωτον καὶ ἀπαθές ἐστι τὸ πρῶτον τῶν σωμάτων, εἰ τις τοῖς ὑποκειμένοις πιστεύει, φανερὸν ἐκ τ῀οων εἰρημένων ἐστίν. » (Du Ciel, I, 270a)

« C’est pourquoi donc le premier des corps est éternel, n’a ni accroissement ni dépérissement ; il est non susceptible de vieillir, ni de s’altérer ni d’être affecté, si l’on se fie aux principes fondamentaux, cela est évident d’après ce que nous avons dit. »

On voit qu’Aristote procède ici à un raisonnement purement théorique, sans aucune place pour l’observation ni l’expérience. Seule concession à l’observation : Il argumentait en disant que l’on n’avait jamais observé la moindre variation dans les mouvements des corps stellaires – ce qui est faux, mais les moyens d’observation de l’époque ne permettaient pas de s’en rendre compte. La précession des Équinoxes, pressentie par les Babyloniens et les Égyptiens, resta totalement inconnue des Grecs jusqu’à Hipparque, presque deux siècles après Aristote. L’univers est donc éternel, inengendré et incorruptible. 

Cette théorie permet de rendre compte des mouvements célestes, et n’entre pas en contradiction avec la religion grecque : le monde supra-lunaire est le domaine des dieux. Mais elle pose aussi de nombreux problèmes, non résolus. Avec ce cinquième élément se clôt la série des corps simples :

« Φανερὸν δ´ ἐκ τῶν εἰρημένων καὶ διότι τὸν ἀριθμὸν ἀδύνατον εἶναι πλείω τὸν τῶν λεγομένων σωμάτων ἁπλῶν· τοῦ μὲν γὰρ ἁπλοῦ σώματος ἀνάγκη τὴν κίνησιν ἁπλῆν εἶναι, μόνας δὲ ταύτας εἶναί φαμεν ἁπλᾶς, τήν τε κύκλῳ καὶ τὴν ἐπ´ εὐθείας, καὶ ταύτης τὰ δύο μόρια, τὴν μὲν ἀπὸ τοῦ μέσου, τὴν δ´ ἐπὶ τὸ μέσον. » (Du Ciel, I, 270 b)

« Il est donc évident, d’après ce qui a été dit, que le nombre des corps simples que nous avons nommés ne puisse être supérieur ; il est nécessaire que le mouvement d’un corps simple soit simple aussi ; or nous affirmons que les seuls mouvements simples sont le cercle et le mouvement rectiligne, et ce dernier dans deux directions, centrifuge et centripète. »

Un univers temporellement éternel mais spatialement fini

Si ce « premier ciel » est éternel, il n’est pour autant pas infini dans l’espace. Aristote se livre alors à toute une série de considérations mathématiques et logiques, pour parvenir à la conclusion qu’aucun des cinq éléments ne saurait avoir un mouvement infini : le monde d’Aristote est donc bien un monde spatialement fini, et unique. Voici la définition qu’il nous donne du ciel :

« Εἴπωμεν δὲ πρῶτον τί λέγομεν εἶναι τὸν οὐρανὸν καὶ ποσαχῶς, ἵνα μᾶλλον ἡμῖν δῆλον γένηται τὸ ζητούμενον. Ἕνα μὲν οὖν τρόπον οὐρανὸν λέγομεν τὴν οὐσίαν τὴν τῆς ἐσχάτης τοῦ παντὸς περιφορᾶς, ἢ σῶμα φυσικὸν τὸ ἐν τῇ ἐσχάτῃ περιφορᾷ τοῦ παντός· εἰώθαμεν γὰρ τὸ ἔσχατον καὶ τὸ ἄνω μάλιστα καλεῖν οὐρανόν, ἐν ᾧ καὶ τὸ θεῖον πᾶν ἱδρῦσθαί φαμεν. Ἄλλον δ´ αὖ τρόπον τὸ συνεχὲς σῶμα τῇ ἐσχάτῃ περιφορᾷ τοῦ παντός, ἐν ᾧ σελήνη καὶ ἥλιος καὶ ἔνια τῶν ἄστρων· καὶ γὰρ ταῦτα ἐν τῷ οὐρανῷ εἶναί φαμεν. Ἔτι δ´ ἄλλως λέγομεν οὐρανὸν τὸ περιεχόμενον σῶμα ὑπὸ τῆς ἐσχάτης περιφορᾶς· τὸ γὰρ ὅλον καὶ τὸ πᾶν εἰώθαμεν λέγειν οὐρανόν. » (Du Ciel, I, 278b)

« Disons d’abord ce que nous définissons par « ciel » et combien d’acceptions il possède, afin que l’objet de notre recherche soit plus clair. Nous nommons, pour un premier sens, « ciel » l’être de la dernière circonférence du Tout, ou le corps naturel qui est dans la dernière circonférence du Tout ; nous avons en effet l’habitude d’appeler ciel la dernière partie la plus haute, dans laquelle nous affirmons qu’est installée la divinité. Un autre sens est le corps continu à la dernière circonférence du Tout, sur lequel se trouvent la Lune, le Soleil et quelques uns des astres ; et en effet nous disons que ceux-ci se trouvent dans le ciel. Nous appelons « ciel » encore en un autre sens le corps enveloppé par la dernière circonférence ; nous avons en effet coutume de nommer ciel l’Univers et le Tout. »

Le Ciel (οὐρανός) a donc trois acceptions : le cercle qui constitue la limite de l’univers ou sphère des Fixes, ce qui se trouve immédiatement sous ce cercle, autrement dit le monde supra-lunaire, contenant les sphères des planètes ; et enfin l’univers entier. Et il n’existe rien en dehors de celui-ci.

« Ἔξω δὲ τοῦ οὐρανοῦ δέδεικται ὅτι οὔτ´ ἔστιν οὔτ´ ἐνδέχεται γενέσθαι σῶμα. Φανερὸν ἄρα ὅτι οὔτε τόπος οὔτε κενὸν οὔτε χρόνος ἐστὶν ἔξω. » (Du Ciel, I, 279a)

« En dehors du ciel, il a été démontré qu’il n’est ni ne peut naître aucun corps. Il estdonc évident qu’il n’y a ni lieu, ni vide, ni temps hors du ciel. »

Primauté du cercle et de la sphère

C’est toujours pour des raisons logiques et mathématiques, et non sur la foi d’une observation d’ailleurs impossible, qu’Aristote pose la primauté du cercle et de la sphère, le premier parce qu’il est circonscrit par une seule ligne, la seconde parce qu’elle ne comporte qu’une seule surface. Le « premier ciel » est donc sphérique, et tout ce qui est en contact avec lui, de proche en proche, l’est aussi :

« Ἐπεὶ δὲ τὸ μὲν πρῶτον σχῆμα τοῦ πρώτου σώματος, πρῶτον δὲ σῶμα τὸ ἐν τῇ ἐσχάτῃ περιφορᾷ, σφαιροειδὲς ἂν εἴη τὸ τὴν κύκλῳ περιφερόμενον φοράν. Καὶ τὸ συνεχὲς ἄρα ἐκείνῳ· τὸ γὰρ τῷ σφαιροειδεῖ συνεχὲς σφαιροειδές. Ὡσαύτως δὲ καὶ τὰ πρὸς τὸ μέσον τούτων· τὰ γὰρ ὑπὸ τοῦ σφαιροειδοῦς περιεχόμενα καὶ ἁπτόμενα ὅλα σφαιροειδῆ ἀνάγκη εἶναι· τὰ δὲ κάτω τῆς τῶν πλανήτων ἅπτεται τῆς ἐπάνω σφαίρας. Ὥστε σφαιροειδὴς ἂν εἴη πᾶσα· πάντα γὰρ ἅπτεται καὶ συνεχῆ ἐστι ταῖς σφαίραις. » (Du Ciel, II, 287a)

« Or, puisque la première forme est celle du premier corps, et que ce premier corps est celui qui est à la circonférence extrême, il en résulte que le corps, transporté d’un mouvement circulaire, est sphérique. Le corps, qui est contigu à celui-là, est sphérique également ; car, ce qui est continu au sphérique doit être sphérique lui-même. Il en est de même de tout ce qui se rapproche du centre de ces corps ; car, tout ce qui est enveloppé par le corps sphérique et est en contact avec lui, doit être nécessairement sphérique aussi. Mais, ce qui est au-dessous de la sphère des planètes, est continu à la sphère supérieure. Il en résulte que toute révolution est sphérique, puisque tout est en contact avec les sphères et leur est contigu. »

L’univers selon Aristote est donc géographiquement fini, mais temporellement infini, sans commencement ni achèvement ; il est de forme sphérique, et mu d’un mouvement uniforme et circulaire, sans aucune variation. Quant aux astres, ils tiennent leur lumière du soleil…

Par ailleurs, il reprend à son compte la théorie d’Eudoxe de Cnide, mais à la différence de celui-ci, il considère les sphères comme des réalités concrètes. Selon lui, les astres sont attachés aux sphères, qui les emportent dans leur mouvement. Ils demeurent immobiles, sans mouvement de rotation sur eux-mêmes. Pourquoi cela ?

« Πρὸς δὲ τούτοις ἄλογον τὸ μηθὲν ὄργανον αὐτοῖς ἀποδοῦναι τὴν φύσιν πρὸς τὴν κίνησιν (οὐθὲν γὰρ ὡς ἔτυχε ποιεῖ ἡ φύσις), οὐδὲ τῶν μὲν ζῴων φροντίσαι, τῶν δ´ οὕτω τιμίων ὑπεριδεῖν, ἀλλ´ ἔοικεν ὥσπερ ἐπίτηδες ἀφελεῖν πάντα δι´ ὧν ἐνεδέχετο προϊέναι καθ´ αὑτά, καὶ ὅτι πλεῖστον ἀποστῆσαι τῶν ἐχόντων ὄργανα πρὸς κίνησιν. (Du Ciel, II, 290a)

« En outre, il serait illogique que la nature ne leur aient donné aucun organe pour le mouvement (car la nature ne fait rien au hasard), mais qu’elle se soit souciée des êtres vivants, tout en méprisant des êtres si nobles ; mais il semble qu’elle les ait à dessein privés de tout ce qui leur aurait permis d’avancer, et les ait au maximum écartés de ceux qui possèdent des organes pour le mouvement.

Quant à leur forme, elle est nécessairement sphérique, et Aristote le démontre par deux syllogismes :

« Τὸ δὲ σχῆμα τῶν ἄστρων ἑκάστου σφαιροειδὲς μάλιστ´ ἄν τις εὐλόγως ὑπολάβοι. Ἐπεὶ γὰρ δέδεικται ὅτι οὐ πεφύκασι κινεῖσθαι δι´ αὑτῶν, ἡ δὲ φύσις οὐδὲν ἀλόγως οὐδὲ μάτην ποιεῖ, δῆλον ὅτι καὶ σχῆμα τοιοῦτον ἀπέδωκε τοῖς ἀκινήτοις ὃ ἥκιστά ἐστι κινητικόν. Ἥκιστα δὲ κινητικὸν ἡ σφαῖρα διὰ τὸ μηδὲν ἔχειν ὄργανον πρὸς τὴν κίνησιν. Ὥστε δῆλον ὅτι σφαιροειδῆ ἂν εἴη τὸν ὄγκον. § 2. Ἔτι δ´ ὁμοίως μὲν ἅπαντα καὶ ἕν, ἡ δὲ σελήνη δείκνυται διὰ τῶν περὶ τὴν ὄψιν ὅτι σφαιροειδής· οὐ γὰρ ἂν ἐγίνετο αὐξανομένη καὶ φθίνουσα τὰ μὲν πλεῖστα μηνοειδὴς ἢ ἀμφίκυρτος, ἅπαξ δὲ διχότομος. Καὶ πάλιν διὰ τῶν ἀστρολογικῶν, ὅτι οὐκ ἂν ἦσαν αἱ τοῦ ἡλίου ἐκλείψεις μηνοειδεῖς. Ὥστ´ εἴπερ ἓν τοιοῦτον, δῆλον ὅτι καὶ τἆλλα ἂν εἴη σφαιροειδῆ. » (Du Ciel, II, 291b)

« La forme de chacun des astres peut être le mieux rationnellement comprise comme sphérique. En effet, il a été démontré qu’ils n’ont pas de mouvement naturel propre, et que la nature ne fait rien d’irrationnel ni de vain ; il est donc évident qu’elle a donné aux objets immobiles une forme qui est le moins propre au mouvement. Et c’est la sphère qui est le moins propre au mouvement, car elle n’a aucun organe destiné au mouvement. Il est donc évident qu’ils sont sphérique quant à leur volume.

En outre tous sont semblables à un seul, et on a montré dans les Traités d’optique que la Lune est sphérique ; sinon elle ne serait pas croissante et décroissante la plupart du temps en forme de croissant ou avec deux cornes, et une seule fois en demi-lune. Et à nouveau, selon les observations astronomiques, les éclipses de Soleil ne seraient pas, sinon, en forme de croissant. En conséquence, puisqu’un seul astre est sphérique, il est évident que tous le sont. »

Sphériques et attachés au « premier Ciel », constitués comme lui par le cinquième élément, les astres appartiennent donc au monde des dieux. Quant aux planètes, elles se situent entre ce « premier Ciel » et la Terre, et sont attachées chacune à une sphère.

La Terre

D’autre part, il étudie la Terre elle-même, qu’il considère comme une sphère, et ce pour des raisons pratiques :

• La matière ayant tendance à tomber vers un centre commun, il en résulte que la Terre est sphérique ;
• lors des éclipses de lune, l’ombre de la terre sur la lune est sphérique ;
• si, lorsqu’on voyage vers le Sud, de nouvelles étoiles apparaissent, c’est parce que l’on circule à la surface d’une sphère.

Il estime sa circonférence à 400 000 stades, soit environ 60 000 km, ce qui est beaucoup plus que la réalité. Il la divise en cinq zones climatiques correspondant à l’inclinaison des rayons du soleil : deux zones polaires, deux zones tempérées habitables de chaque côté de l’équateur et une zone centrale à l’équateur rendue inhabitable en raison de la forte chaleur qui y règne.

Enfin, la Terre est immobile (car sphérique), et son centre est aussi le centre de l’Univers.

Les deux derniers livres du Traité du Ciel concernent la génération, et les éléments. Ils ne sont donc pas directement consacrés à l’astronomie.

Postérité d’Aristote

La théorie aristotélicienne aura par la suite une autorité considérable, au détriment même de la recherche astronomique. Sa vision statique est si puissante qu’au XX^e s. encore, des chercheurs voulaient la « sauver » :

« C’est l’astrophysicien anglais Fred Hoyle qui a inventé, à titre de sarcasme, le terme de ‘Big Bang’. Vers les années 1950, avec deux autres astrophysiciens anglais, Hermann Bondi et John Lyttleton, ce chercheur formule une cosmologie nouvelle. Sa motivation : rétablir la stabilité de l’univers. Dans cette théorie, on admet le mouvement de récession des galaxies. Mais on compense la raréfaction de l’univers par l’hypothèse d’une création continue de matière. Ainsi, malgré l’expansion, la densité du cosmos (galaxies et atomes) reste inchangée. Résultat net : en dépit des apparences, l’univers est statique et éternel !

Ce modèle dit de « l’état stationnaire » (steady state) eut un énorme succès […]. Plus tard, des observations le mirent en difficulté. Les résultats astronomiques étaient en contradiction avec ses prédictions. Pourtant, Fred Hoyle a continué à y adhérer jusqu’à sa mort. Cette obstination, de la part d’un des chercheurs les plus originaux de notre époque, illustre une fois de plus, je pense, la force du paradigme de l’univers statique. »

Hubert Reeves, Dernières nouvelles du Cosmos, inLes Secrets de l’Univers, coll. Bouquins, Robert Laffont, 2016, p. 406-407.

Il contribue en cela à la domination quasi sans partage du géocentrisme pendant plus de mille ans.

Pourquoi une telle autorité ? Le succès ne fut pourtant pas immédiat ; et l’école d’Aristote fut longtemps en concurrence avec celle de l’Académie platonicienne. Ses successeurs immédiats à la tête du Lycée, Théophraste et Straton de Lampsaque, se soucièrent d’abord de promouvoir leurs propres recherches, et l’œuvre du maître tomba à peu près dans l’oubli jusqu’au I^er s. av. J.-C. À l’époque romaine, l’aristotélisme est supplanté par l’épicurisme et le Stoïcisme, qui se disputent l’hégémonie, et il est plus ou moins confondu avec le néo-platonisme.

En revanche, durant l’antiquité tardive, à partir du III^e s. apr. J.-C., il connaît une exceptionnel regain de faveur, grâce aux néo-platoniciens Plotin, Porphyre et Simplicius. En Orient, le philosophe byzantin Jean Philopon (490-568 apr. J.-C.) joua un rôle considérable pour répandre l’aristolélisme, grâce à un Commentaire approfondi de l’œuvre d’Aristote, tout en le critiquant dans une perspective chrétienne.

Par la suite, au VIII^e et IX^e s., c’est par l’intermédiaire des traducteurs arabes, notamment Al Fârâbi, Avicenne et Averroès, que les livres d’Aristote seront connus des penseurs médiévaux en Occident. Et à partir du XII^e s., Aristote sera considéré comme le philosophe par excellence, Platon perdant alors sa suprématie. Après 1150, l’ensemble de son œuvre est disponible dans des traductions latines, en particulier grâce au travail de Jacques de Venise à partir de 1127. Désormais, la philosophie d’Aristote s’impose sans partage, dans les Universités et les cercles de la connaissance. On étudie sa logique, mais aussi sa philosophie naturelle et son astronomie : le géocentrisme règne. Il faudra attendre le début du XVII^e s. pour que cette thèse soit contestée, et que l’héliocentrisme, malgré la condamnation de Galilée, finisse par s’imposer.