Un objet lourd tombe plus vite qu’un objet léger. À première vue, l’affaire semble classée. C’est ce que nos yeux nous disent: une plume flotte, une brique s’écrase. Fin de l’histoire. D’ailleurs, le grand Aristote lui-même, dans Le Traité du Ciel, affirmait que plus un corps est massif, plus il tombe vite ; que la vitesse de la chute d’un corps est proportionnelle à sa masse.

Aristote (384-322 av. J.-C.) : «La vitesse de la chute d’un corps est proportionnelle à sa masse»

Sauf que, si l’on suit le raisonnement d’Aristote, un objet dix fois plus lourd devrait tomber dix fois plus vite. Or ce n’est pas ce que nous observons : une pierre dix fois plus lourde qu’une autre ne tombe pas dix fois plus vite.

C’est là qu’intervient Galilée. Mais corrigeons d’emblée une idée reçue : il n’a jamais escaladé la tour de Pise pour y jeter des boulets, comme le raconte la légende romancée. Une telle expérience aurait, en réalité, donné raison à Aristote – la résistance de l’air faussant les résultats. À cette époque, il n’existait aucun moyen de «créer» du vide.

Galilée (1564-1642) : «Tous les objets tombent à la même vitesse dans le vide»

Alors comment Galilée, en 1604, a-t-il pu démontrer que la vitesse de la chute d’un corps n’est pas proportionnelle à sa masse et que tous les objets tombent à la même vitesse dans le vide ? Que c’est bien la gravité qui fait tomber tous les objets à la même vitesse mais qu’il existe d’autres forces, liées à la présence de l’air, qui sont responsables du fait qu’un objet massif tombe plus vite qu’un objet léger ?

Pour démontrer cela, il ne s’est pas appuyé sur l’empirisme. À contrecourant de l’observation directe, il a raisonné à travers ce qu’on appelle une «expérience de pensée».

Étienne Klein (2018) : «Pour comprendre les lois de la nature, il faut trouver des stratagèmes, qui permettent de faire en sorte que le monde décoïncide avec ce qu’il nous montre.»

Etienne Klein disait : «Le pari de la physique, c’est que l’on peut expliquer le réel par l’impossible, les phénomènes auxquels nous assistons par des lois physiques qui disent le contraire de ce que l’on observe.»

Prochain épisode : l’expérience de pensée.