Impetus

L’impetus est une doctrine élaborée dans l'École néoplatonicienne d'Alexandrie, reprise au Moyen Âge par des savants arabes puis latins, pour améliorer la physique d'Aristote et expliquer le mouvement des corps physiques.

Le jet de pierre, d'après Aristote

Selon Aristote, il existe deux types de mouvements, le mouvement naturel ramenant les objets vers leurs lieux d'origine, et le mouvement violent, impulsé par un objet à un autre. Ainsi, la pierre tombe car elle revient naturellement à son lieu d'origine, la Terre, alors que le feu s'élève car son lieu d'origine est l'air. D'autre part, tout objet pour être déplacé doit être mû par une action, l'arrêt de l'action entraînant l'arrêt de l'objet. Se pose alors la question d'expliquer pourquoi une pierre lancée en l'air continue son mouvement avant de retomber. Aristote explique cela par le fait que la pierre qui se déplace laisse un vide (ou plutôt une raréfaction de l'air) derrière elle, qui se remplit immédiatement d'air, celui-ci poussant alors la pierre en avant (théorie appelée lModèle:'antiperistasis).

L'impetus, au moyen âge

Courbes balistiques de Tartaglia illustrant une édition de 1606

Balistique. Walther Hermann Ryff. 1547. Hypothèse de trajectoire des boulets de canon alors en usage.

L'explication d'Aristote sera contestée à Alexandrie puis au Moyen Âge et donnera lieu à une autre explication, celle de lModèle:'impetus. Selon cette théorie, l'action initiale effectuée sur la pierre lui communique un impetus, et c'est cet impetus qui entretient le mouvement. L'impetus perd peu à peu de sa force à cause de la pénétration de la pierre dans le milieu aérien, et une fois cet impetus épuisé, la pierre prend son mouvement naturel et tombe. Parmi les savants ayant développé cette théorie de l’impetus, on peut citer en premier lieu Jean Philopon (philosophe de l'École néoplatonicienne d'Alexandrie) dans son Commentaire sur la Physique d’Aristote de 517 puis dans La Création du Monde, puis Avicenne, Avempace, Al-Tusi, Buridan, Oresme, Nicolas de Cues et elle est encore perceptible chez Tartaglia et Jean-Baptiste Benedetti.

L'impetus de Jean Buridan

Aux Modèle:S- et Modèle:S-, la théorie de l’impetus se trouve quelquefois dans les écrits des savants latins, mais elle a quelques partisans au Modèle:S-. Au Modèle:S-, la théorie de l’impetus est généralement acceptée et, vers 1320, est enseignée à l'Université de Paris. Peu après, Jean Buridan la développe si largement qu'il doit être considéré comme son principal promoteur. Modèle:Citation. À mon avis, dit-il, Modèle:Citation.

Commentaires par Olaf Pedersen

Au Modèle:S, l'astronome et historien des sciences Olaf Pedersen considère que dans les unités correctement choisies lModèle:'impetus pourrait s'écrire selon la formule: $\text{impetus}=\text{poids}\times \text{vitesse}$, par laquelle Buridan donnerait un sens précis à lModèle:'impetus, un concept qui était auparavant assez vague. Modèle:Citation

D'après cet astronome, même si l’impetus est une force au sens aristotélicien (une cause de mouvement), il pourrait bien avoir amené les philosophes à considérer le type de mouvement décrit par la première loi de Newton. L'application par Buridan de la théorie de l’impetus au mouvement des projectiles l'a conduit à une courbe balistique différente de celle donnée par la théorie aristotélicienne. Modèle:Citation

Les trois étapes de l'impetus selon Albert de Saxe

La théorie de l’impetus donna lieu à des discussions passionnées, et d'un intérêt pratique incontestable au moment où se développe l'artillerie. Quelle est la forme précise de la trajectoire ? Ce problème a été étudié de manière plus approfondie par un autre savant parisien, Albert de Saxe (1316-1390), qui a distingué trois étapes différentes dans le mouvement des projectiles. Tout d'abord, une étape initiale dans laquelle lModèle:'impetus est dominant, et la gravité est considérée comme négligeable, le résultat est un mouvement en ligne droite. Albert de Saxe définit une étape intermédiaire dans laquelle la gravité se rétablit, et le chemin commence à s'écarter de la ligne droite ; cette partie du chemin est souvent conçue comme faisant partie d'un cercle. Troisièmement, il postule une étape finale où l'impetus est complètement dépensée, et la gravité seule entraîne le projectile vers le bas le long d'une ligne verticale.

Par ailleurs, on considère que le mouvement naturel fait acquérir à nouveau de l’impetus à la pierre. Dans un premier temps, on considère que l’impetus naturel combat l’impetus violent initial, avant de considérer que le second impetus se substitue peu à peu au premier. Cette dernière conception encore primitive de la mécanique, est néanmoins très importante, car elle conduit à une unification de la conception des mouvements, et à ne plus effectuer de distinction entre mouvement naturel et mouvement violent. Cela permettra d'ouvrir la voie à des conceptions modernes de la mécanique, avec Galilée, puis Newton.

Bibliographie

• Pierre Duhem, Le système du Monde, dix vol., Paris, 1913ff.
• Klaus Hentschel, Zur Begriffs- und Problemgeschichte von 'Impetus', in Hamid Reza Yousefi & Christiane Dick (eds.) Das Wagnis des Neuen. Kontexte und Restriktionen der Wissenschaft, Nordhausen: Bautz 2009, pp. 479-499.
• Modèle:En R. Sorabji (dir.), Philoponus and the Rejection of Aristotelian Science, Londres, Cornell University Press, 1987.
• Modèle:En R. Sorabji, "Matter, Space, and Motion", London: Duckworth, pp. 227-48, 1988.
• René Taton, La science antique et médiévale, des origines à 1450, Quadrige/PUF, 1994.