Les quatre éléments sont utilisés dans le monde occidental depuis l'Antiquité pour décrire la matière composant l'univers. C'est un concept développé dans le cadre de l'étude des sciences naturelles par la philosophie antique. Le concept est également utilisé en astrologie et pour décrire les composantes du zodiaque.

alt=représentation des quatre éléments dans un symbole représentant le soleil|thumb|Les quatre éléments que sont l'air, le feu, l'eau et la terre, dans un symbole solaire. vignette|droite|Louis Finson, Les Quatre Éléments (1611). alt=Gravure représentant les quatre éléments ainsi que leur symbole correspondant|thumb|Les Quatre Éléments. Gravure de l'ouvrage Daniel Stolz von Stolzenberg, Viridarium chymicum (1624) représentant de gauche à droite les quatre éléments : la Terre, l'Eau, l'Air et le Feu. Les sphères du bas indiquent leur représentation en alchimie. vignette|droite|Sébastien Stoskopff, Les quatre éléments(1630). vignette|Artus Wolffort, Les quatre éléments (1641). vignette|droite|Thomas Cole, (1843-44). vignette|droite|Quatre éléments en alchimie.

Histoire et applications à des disciplines modernes

À l’origine il s’agissait d’une hypothèse de certains philosophes grecs présocratiques et notamment d'Empédocle au , selon laquelle tous les matériaux constituant le monde seraient composés de quatre éléments, dont chacun sera représenté ultérieurement par un symbole différent dans la tradition alchimique : la Terre (symbole 🜃) ; l'Eau (symbole 🜄) ; l'Air (symbole 🜁) ; le Feu (symbole 🜂).

Chaque substance présente dans l’univers serait constituée d’un ou plusieurs de ces éléments, en plus ou moins grande quantité. Ce qui expliquerait le caractère plus ou moins volatil, chaud, froid, humide, ou sec (= les quatre qualités élémentaires) de chaque matière. La théorie repose sur des arguments philosophiques et spéculatifs.

Les philosophes présocratiques ont imaginé une essence première en toute chose. Thalès, le premier à chercher l'élément originel, choisissait l'eau ; Héraclite voyait dans le feu l'élément à l'origine de toute matière ; Anaximène, lui, envisageait l'air comme essence de toute chose ; enfin, Empédocle, au début du avant notre ère, proposa que les quatre éléments réunis composaient l'univers. Pour Démocrite, l'univers était composé d'atomes (en grec a-tomos, « qui ne peut être coupé »), c'est-à-dire de particules microscopiques insécables et éternelles, qui composeraient la matière comme des briques forment un mur et qui auraient la forme générale de l'objet (rond, pointu, concave...).

C'est à l’époque des croisades, au en Terre Sainte, et de la reconquista en Espagne, que le savoir des Grecs et la théorie aristotélicienne des éléments est redécouvert en Occident. Or, les écrits conservés étaient essentiellement ceux de l'enseignement d'Aristote. Celui de Démocrite ne s'est pas transmis, et aujourd'hui encore, nous ne connaissons les textes de Démocrite que de manière lacunaire, à travers ce que certains auteurs, en particulier Aristote, nous en disent. Les scolastiques du Moyen Âge reprennent ces spéculations sur la quaternité de la nature à leur compte et l’incluent dans leur vision chrétienne du monde.

Empédocle Le texte fondateur se trouve chez Empédocle (vers 460 av. J.-C.) :

« Connais premièrement la quadruple racine De toutes choses : Zeus aux feux lumineux, Héra mère de vie, et puis Aidônéus, Nestis enfin, aux pleurs dont les mortels s'abreuvent. »Empédocle, fragment B 6 : Les présocratiques, Gallimard, coll. « Pléiade », 1988, .

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Empédocle ajoute aux quatre éléments matériels deux forces spirituelles. Diogène Laërce le dit à propos d'Empédocle : (VIII, 76).

L'ordre ou la hiérarchie des éléments est également sujette à interprétation. D'après la première interprétation présentée ci-dessus, Empédocle nomme les éléments dans l'ordre suivant, sans expliquer pourquoi : Feu, Air, Terre et Eau. Aristote, se fondant sur l'idée que la chaleur s'élève et qu'il y a toujours de la terre sous l'eau, établit la série : Feu, Air, Eau et Terre.

La complétude de ce système est également discutable. Combien d'éléments y a-t-il ? Le jeune Aristote et l'auteur de l'Épinomis ajouteront un cinquième élément, qui est donc la quinte essence : l'Éther ; ce dernier élément, qui constitue le substrat des corps célestes, n'est pas soumis à la génération et à la corruption, aux changements de qualité ou de dimension, et il se déplace, non en ligne droite comme les autres, mais en cercle (Aristote, Du ciel, I, 2, 3), ce qui explique le mouvement circulaire des étoiles (mouvement en réalité dû à la rotation de la Terre).

Les solides de Platon

Platon, dans le Timée, s'inspirant peut-être de l'école pythagoricienne, pense que les quatre éléments sont faits de particules cubiques (Terre), d’icosaèdres (eau), d’octaèdres (air), de tétraèdres (feu) (Timée, 56), et la sphère du monde (le Tout) est un dodécaèdre (Timée, 55 e-56 a). Les éléments sont donc liés aux surfaces des solides, les quatre polyèdres réguliers alors connus : tétraèdre (Timée, 56 b), hexaèdre régulier (cube), octaèdre, icosaèdre ; le Tout est un dodécaèdre (Phédon, 110 b ; Timée, 55 c). Le Feu, l'Air et l'Eau sont faits de triangles équilatéraux (24, 48, 129 triangles élémentaires scalènes), la Terre de carrés (24 triangles élémentaires isocèles), le Tout de pentagones (12 pentagones irréductibles aux triangles). Dans son enseignement oral ésotérique, Platon veut (prosphérein) entre dimensions (unité ou nombres ou lignes insécables, lignes ou longueurs, surfaces ou plans, volumes ou solides), figures (lignes insécables, lignes, triangle, pyramide) et nombres (1, 2, 3, 4 : les nombres de la Tétraktys), mais aussi les élémentsMarie-Dominique Richard, L'enseignement oral de Platon, Cerf, 1986, , 211.. Ainsi, derrière l'analogie entre dimensions, figures, nombres, éléments, s'établissent les correspondances entre unité/lignes insécables/un/Feu, entre longueurs/lignes/deux/Air, etc. (Aristote, Métaphysique, Livre Delta, 6, 1016 b).

Symbolique et qualités élémentaires

Le pythagoricien Alcméon aurait fondé (vers 500 av. J.-C.) la théorie des quatre qualités élémentaires : chaud, froid, sec et humide.

Le médecin sicilien Philistion, contemporain de Platon, répartit les quatre qualités entre les quatre élémentsD. E. Hahm, The origins of Stoic cosmology, Columbus, 1977, ss. : le Feu est chaud, l'Air est froid, l'Eau est humide, la Terre est sèche.

L’apport le plus décisif à la théorie des quatre éléments fut celui d'Aristote qui y ajouta la notion de quatre qualités élémentales associées deux par deux et contraires. Il donna aussi un ordre naturel : en bas la terre, puis l'eau, puis l'air, enfin le feu (le Soleil), et l'éther pour les corps célestes.

L'interprétation symbolique des quatre éléments repose sur leur décomposition en quatre qualités élémentales, suivant deux axes d'analyse que sont le chaud et le froid d'une part (deux qualités actives) et le sec et l'humide d'autre part (deux qualités passives). (voir ici) Le chaud est d'une manière générale un principe d'énergie, d'activité et d'impulsion. Par opposition, le froid est un principe de passivité et de résistance. Le sec est un processus d'analyse, de séparation, d'individualisation, de contraction et de repli sur le détail ou sur soi. Il se déroule dans une atmosphère rigide et cassante, allant aux extrêmes. Par opposition, l’humide est un processus de synthèse, de liaison et de collectivisation, d'ouverture sur la globalité et le collectif. Il est conduit dans une atmosphère de détente et de souplesse.

La conjonction d'une qualité active et d'une qualité passive agissant sur une matière première indifférenciée génère l'un ou l'autre des éléments. Dans cette analyse, la terre hérite des qualités froides et sèches (ce sont les qualités de la cendre), le feu est sec et chaud, l'air est chaud et humide (qualités du souffle exhalé) et l'eau est froide et humide.

À côté de ces quatre qualités élémentales, il existe aussi des qualités secondaires et dérivées, toujours opposées deux à deux, comme le subtil et l'épais (c'est-à-dire la disposition sous forme de fragments de grande ou petite dimension), le lourd et le léger, l'amer et le doux, le fluide et le visqueux...

D'autre part, cette génération des éléments par une interaction de qualités élémentales implique une dynamique des éléments. La réalité n’est pas figée : les éléments qui ont une qualité élémentale en commun peuvent se transformer l'un dans l'autre. Le feu peut donc se transformer par la modification d'une de ses deux qualités soit en air, soit en terre ; la terre en feu ou en eau ; l'eau en terre ou en air ; et ce dernier en eau ou en feu.

Enfin, chaque élément se subdivise en variétés, selon les mesures de la participation et des mélanges. On distingue par exemple trois sortes de feu : la flamme brûlante, la lumière et les résidus incandescents de la flamme (braises).

Aristote met en correspondances les sens et les élémentsAristote, De la sensation, 438 b ; De l'âme, II, 7-11.. La vue, la couleur est liée au feu, , l'odorat s'exerce au moyen d'un médium qui est l'air ou même l'eau, , le toucher est lié à la terre. Aristote donne toujours la suite éther, feu, air, eau, terre, et c'est l'ordre qui prévaudra, l'éther (et non le feu) étant alors considéré comme la matière des astres et l'élément où ils séjournent.

Applications à la cosmologie de Platon alt=Schéma de la répartition des éléments en plusieurs disques concentriques. De l'intérieur vers l'extérieur : terre, eau, air, feu|right|thumb|Répartition des éléments dans leurs lieux naturels disposés en sphères concentriques. Dans la cosmologie géocentrique de Platon, l'univers est divisé selon les quatre éléments, terre, eau, air et feu. Chacun d'entre eux possède un lieu naturel, c'est-à-dire un endroit où il réside naturellement, sachant qu'il peut aussi se trouver parfois également à un endroit qui ne correspond pas à sa place naturelle. Les lieux naturels où l’on rencontre habituellement les éléments sont disposés en sphères concentriques. Au centre de l'univers se trouve la sphère de la terre, puis viennent celles de l'eau, de l'air et enfin du feu. Entre l'air et le feu, on trouve les sphères des sept planètes, soit, de la plus proche à la plus éloignée, la Lune, Mercure, Vénus, le Soleil, Mars, Jupiter, et Saturne (un ordre qui ne correspond que d’assez loin avec la réalité astronomique, telle qu’on la connaît actuellement) ; puis vient la sphère des étoiles fixes. Au-delà de la sphère du feu, se situe le primum mobile, c'est-à-dire le Premier Moteur, le moteur de l'univers, pour les théologiens du Moyen Âge et les scolastiques qui s’approprieront la pensée d’Aristote, ce sera Dieu.

Lorsque les éléments ne sont pas dans leur lieu naturel, ils tendent à le rejoindre. C'est ainsi que l'on peut expliquer les phénomènes que les Anciens appellent météorologiques (le sens de ce terme possède une plus grande extension que dans son acception moderne) : la pluie est de l'eau de la sphère du ciel qui cherche à redescendre vers son lieu naturel ; les comètes sont du feu de la sphère du ciel qui cherche à remonter vers son lieu naturel ; les météorites sont composées de terre qui cherche à redescendre vers son lieu naturel, etc.

Le cinquième élément

Durant l'Antiquité, un cinquième élément était considéré en plus des quatre éléments principaux. Ce cinquième élément était qualifié de quintessence, puis de façon plus moderne, il était ensuite qualifié d'éther. Il s'agirait d'une substance cristalline, associée au monde des cieux, relative à la perfection et à la stabilité voulue par Dieu. La quintessence, dans cette perspective théologique et philosophique, relie les différentes sphères du cosmos, il n'y a pas de vide. En effet, le concept de l'absence de matière était rejeté par les penseurs grecs tels qu'Aristote, pour qui .