Galilée et les secrets de l'optique géométrique

Bien connu des opticiens pour sa fameuse lunette, le physicien de la Renaissance, mathématicien, philosophe et astronome, Galilée (Galileo Galilei en italien), est surtout célèbre pour son travail sur la gravité, le mouvement relatif et la découverte de nombreux objets astronomiques tels que les quatre plus grandes lunes de Jupiter, les phases de Vénus etc.
Mais tout aussi remarquable est l'oeuvre de Galilée en optique, notamment dans la conception des précurseurs du télescope. Galilée n'a pas inventé le télescope en tant que tel, mais il a prodigieusement adapté sa lorgnette à des fins astronomiques. Au point de se demander s'il n'a pas élaboré une des premières théories sérieuses de géométrie optique.
Entre l'été 1609 et janvier 1610, Galilée a augmenté le grossissement de sa lunette par un facteur de 21 pour parvenir à x30. Il a également présenté un certain nombre d'améliorations, telles que la possibilité de faire la mise au point, et contrôler l'ouverture de sa lorgnette, afin de réduire les aberrations optiques. Ce sont ces changements qui ont transformé une lunette ordinaire en un instrument astronomique révolutionnaire. Il est d'ailleurs le seul à son époque à obtenir une image droite, grâce à l'utilisation d'une lentille divergente placé à l'oculaire.
Dès lors, il apparait pertinent de s'interroger sur la théorie optique que Galilée a dû utiliser pour réaliser ces avancées. Traditionnellement, les historiens estiment que les innovations apportées par l'astronome italien étaient le fruit d'une extrapolation éclairées des théories optiques de son temps. Ce n'est qu'avec les travaux de Descartes et Newton qu'un modèle mathématique solide est théorisé afin de concevoir lunettes et télescopes.

Galilée en savait-il plus ?
Mais aujourd'hui, les historiens Yaakov Zik et Giora Hon de l'Université d'Haïfa en Israël pensent que Galilée devait disposer de connaissances bien plus importantes en optique géométrique que ses contemporains. Selon ces chercheurs, les améliorations apportées à sa lunette astronomique n'auraient pas été possibles sans une nouvelle théorie de l'optique aussi révolutionnaire que l'appareil lui-même.
Galilée a publié ses découvertes astronomiques en 1610 dans une brochure intitulée Siderus Nuncius. Au début de la notice, il décrit les propriétés qu'un bon télescope astronomique devrait avoir et tente de convaincre ses lecteurs de sa fiabilité en précisant comment contrôler la plupart des aberrations de son instrument. Galilée était en effet capable de calculer le grossissement de ses lunettes, leur champ de vision apparent et de mesurer avec, les distances angulaires entre des corps célestes. En faisant cela, estiment les historiens, Galilée révèle l'extraordinaire profondeur de ses connaissances en optique.
Bien avant nos historiens, un autre grand spécialiste de l'optique, Johannes Kepler, avait déjà saisi l'immense portée des travaux de son contemporain. En témoigne cette lettre envoyée au scientifique italien dans laquelle son confrère allemand sous-entend que Galilée a « certainement découvert une méthode ingénieuse pour déterminer exactement à quel point les images des objets sont agrandies par votre instrument et quelles tailles angulaires peuvent être découvertes dans le ciel...»
Au-delà de l'empirisme scientifique propre à ses contemporains, les chercheurs israéliens considèrent que Galilée avait une excellente compréhension des phénomènes optiques, qu'il ne souhaita pas divulguer, bien que ses instruments et leurs améliorations successives en trahissent aujourd'hui l'existence.