Archives pour la catégorie Arts

L’Art avec un grand A !

Hommage à Tristan Clais, compositeur et graphiste (1929-2017)

Vous n’avez très probablement jamais entendu du compositeur et graphiste Tristan Clais. Il vient de décéder le 4 janvier à l’âge de 88 ans. Il était mon ami et ce billet lui rend hommage.

Comme l’a écrit l’un de ses amis, Joseph Mornet, dans un article-hommage, raconter la vie de Tristan Clais tient presque de l’impossible tant elle fut foisonnante. Né en 1929, Tristan avait fait des études musicales et théâtrales au Conservatoire Royal de Bruxelles, à la suite desquelles il s’était engagé comme comédien au Théâtre National de Belgique et autres scènes pendant plusieurs saisons. En 1958, il est entré à la Radio Télévision Belge où il a présenté les programmes musicaux et les concerts publics pendant seize ans. Parallèlement il a mené une carrière de concertiste en tant que baryton, particulièrement en Allemagne (oratorios, lied …), et de récitant dans des œuvres de Henri Pousseur, Michel Butor, Darius Milhaud, etc…

Tristan chez lui, devant quelques-unes de ses réalisations graphiques.
Tristan chez lui, devant quelques-unes de ses réalisations graphiques.

A cette époque il a reçu des cours particuliers de direction d’orchestre avec le grand chef Igor Markevitch. Une bourse du gouvernement italien lui a été attribuée en 1962 pour perfectionner sa formation musicale à l’Academia Belgica de Rome. C’est là qu’il a décidé de se consacrer définitivement à la composition. Pendant toutes ces années, Tristan Clais a participé en parallèle aux activités du groupe surréaliste Phases avec son ami l’excellent peintre belge  Jacques Lacomblez, écrivant des textes, participant à des « happenings », réalisant des collages et des graphismes.

A partir de 1971, ses œuvres musicales ont été régulièrement jouées et diffusées, en France et à l’étranger, fréquemment sous sa direction. Plusieurs d’entre elles ont été créées à Montpellier et sa région où le compositeur a vécu la dernière partie de sa vie. Son œuvre compte un nombre important d’opus utilisant divers ensembles instrumentaux, chanteurs et organistes, et montre un intérêt marqué pour la physique fondamentale et l’astrophysique, comme en témoignent les titres de nombre de ses œuvres : Alpha Céphéï II (1973, créé au Festival de Royan par I Solisti Veneti et Ars Nova sous la direction du compositeur), Jeu de Quarks I (ensemble 2E2M, direction Tristan Clais, Théâtre de l’Odéon 1975), et surtout la série des Cygnus initiée par Cygnus X1 pour piano et orchestre (1986, créé par l’ensemble 2E2M sous la direction du compositeur). Le titre est une référence explicite à la source X binaire Cygnus X1 – première source X répertoriée dans la constellation du Cygne, découverte en 1965 et qui, dans les années 1970, s’est révélée abriter le premier « candidat » trou noir de masse stellaire.

La toute première édition de mon livre sur les trous noirs, parue en novembre 1987 chez Belfond.
La toute première édition de mon livre sur les trous noirs, parue en novembre 1987 chez Belfond.

C’est en 1988 que Tristan Clais m’a écrit pour la première fois, exprimant son intérêt enthousiaste pour les phénomènes étranges de l’astrophysique. Particulièrement fasciné par les trous noirs, il venait de lire l’ouvrage de vulgarisation que je leur avais consacré en 1987 et souhaitait approfondir la question. Il venait de composer deux autres opus intitulés Cygnus X2 (pour orgue, 1986) et Cygnus X3 (sonate pour piano, 1986), sans doute bien informé que les observations effectuées en rayons X par des télescopes embarqués dans l’espace avaient effectivement découvert deux autres sources X binaires du même nom dans la constellation du Cygne…

Amateur de musique contemporaine et déjà désireux de tisser des liens fertiles entre astrophysique et musique, je lui ai répondu aussitôt. Une relation épistolaire s’est vite nouée. Dès lors Tristan a poursuivi son cycle en s’affranchissant des contraintes de catalogue, puisque la série s’est achevée par un Cygnus X21 parfaitement imaginaire… Écrites pour diverses formations instrumentales, ces pièces tentent toutes de transposer musicalement les phénomènes d’accrétion et d’engloutissement dans un trou noir. Dans Cygnus X-7 pour piano et orchestre, on entend par exemple un sifflement strident, persistant, voire exaspérant, évoquant le trou noir suçotant obstinément son étoile comme l’araignée sa proie. Des cascades pianistiques figurent le gaz qui dégringole en jetant ses derniers feux. Des grappes sonores nommées « clusters », constituées d’au moins trois sons conjoints et simultanés, souvent exécutées avec le poing, le coude ou l’avant-bras, dénotent la coagulation finale dans le trou noir. Certains nostalgiques de Dante y entendront les cris des âmes englouties. L’harmonie des sphères contemporaine n’est vraiment plus ce qu’elle était du temps de Kepler… Continuer la lecture

Cosmosaïques

Les Cosmosaïques sont une série de collages que j’ai réalisés à partir de 2005, suite à une longue réflexion sur la notion de symétrie et de brisure de symétrie ainsi que de mes travaux sur la topologie cosmique et les pavages d’espace. L’idée fondatrice est qu’en physique tout comme dans les arts, la symétrie parfaite est statique, tandis que les brisures de symétrie engendrent la dynamique.

Tout au long de l’histoire, de nombreux penseurs ont été si imprégnés d’un certain sentiment de la symétrie qu’ils n’ont pu s’empêcher de croire qu’elle tient une place importante dans l’explication du monde. Dans son texte Eurêka (1848), Edgar Poe écrivait  : « Le sentiment de la symétrie est un instinct qui repose sur une confiance presque aveugle. C’est l’essence poétique de l’univers, de cet Univers qui, dans la perfection de sa symétrie, est simplement le plus sublime des poèmes. Or, symétrie et cohérence sont des termes réciproquement convertibles ; ainsi la Poésie et la Vérité ne font qu’un… »

De fait, la notion de symétrie fascine scientifiques et artistes depuis l’Antiquité, et d’innombrables œuvres et ouvrages lui sont consacrés. Aujourd’hui encore, la symétrie traverse la totalité du champ de la physique, au point d’en devenir le pilier fondateur.

Le grand mathématicien et physicien Hermann Weyl (1885-1955) a beaucoup fait pour montrer l'importance des groupes en physique quantique. On lui doit aussi un excellent petit livre de vulgarisation sur le concept de groupe ("Symétrie et mathématique moderne") et ses connexions avec la notion de symétrie dans les sciences de la nature, que ce soit la cristallographie, la biologie ou la théorie de la relativité ou même le domaine artistique.
Le grand mathématicien et physicien Hermann Weyl (1885-1955) a beaucoup fait pour montrer l’importance des groupes en physique quantique. On lui doit un excellent petit livre de vulgarisation sur le concept de groupe (« Symétrie et mathématique moderne ») et ses connexions avec la notion de symétrie dans les sciences de la nature, que ce soit la cristallographie, la biologie, la théorie de la relativité, ou même le domaine artistique.

Par exemple, depuis trente ans, les chercheurs tentent d’unifier les forces et les particules qui constituent notre univers matériel, c’est-à-dire leur trouver une description mathématique commune. Une telle « superthéorie » rendrait compte non seulement de toutes les formes connues et inconnues de la matière, mais aussi des quatre interactions fondamentales que sont la gravitation, l’électromagnétisme, les interactions nucléaires forte et faible. Ces théories d’unification sont encore variées : Grande Unification, supersymétrie, supercordes, etc., mais leur hypothèse de base commune est que la nature opère selon un ensemble de règles mathématiques se ramenant à des symétries. Bien que les symétries de la nature soient aujourd’hui cachées dans notre Univers à basse énergie, elles se révèleraient à très haute température et peuvent être étudiées dans les accélérateurs de particules.

L'unification complète des quatre interactions fondamentales ne se ferait qu'à très haute énergie, conditions qui dans l'histoire de l'univers n'auraient été réalisées que durant l'ère très primordiale dite "de Planck".
L’unification complète des quatre interactions fondamentales ne se ferait qu’à très haute énergie, conditions qui dans l’histoire de l’univers n’auraient été réalisées que durant l’ère très primordiale dite « de Planck ». Les expériences du CERN (LHC) ont confirmé la première unification dite électrofaible (le boson de Higgs en étant la « cerise sur le gâteau »). Les deux autres unifications, supputées à bien plus haute énergie, restent hypothétiques.

Cependant, plus fascinante encore est la notion de « brisure de symétrie ». En effet, le but réel des théories d’unification est double : il s’agit non seulement de découvrir les symétries sous-jacentes de l’Univers primitif (à très haute température), mais aussi de trouver des mécanismes physiques capables de « briser » ces symétries lorsque, au cours de son expansion, l’Univers est descendu à basse énergie. Après tout, nous vivons dans un Univers devenu complexe, empli de particules et d’interactions si diverses qu’elles se prêtent mal à une description trop symétrique. La complexité du monde peut donc se traduire par des écarts à la symétrie parfaite. La physique étudie précisément les brisures de symétrie et montre que celles-ci jouent un rôle au moins aussi fondamental dans la nature que les symétries en elles-mêmes. Un autre exemple frappant illustrant la richesse du concept se trouve en théorie des cordes, où les brisures de symétrie du vide quantique engendrent une multiplicité d’univers aux caractéristiques généralement différentes du nôtre, lequel ne serait donc qu’une réalisation hautement improbable au sein d’un « multivers ».

Il est remarquable que cette démarche se retrouve dans l’art et l’esthétique. La symétrie y est omniprésente, mais la notion (subjective) de « beauté » est davantage liée à un léger écart à la symétrie plutôt qu’à la symétrie parfaite. Les plus beaux visages ne sont pas exactement symétriques, les architectures les plus réussies mêlent symétrie et surprise… Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (6/6) : l’équation ultime

Suite du billet précédent La physique étrange d’Interstellar (5/6) et fin

En novembre 2014, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi.  A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre la traduction française, découpée en 6 billets. Celui-ci est le sixième et dernier. Merci de m’avoir lu jusqu’au bout!

Formules

L’équation ultime

Vers la fin d’Interstellar, on voit la scientifique Murph écrire une équation censée résoudre l’incompatibilité entre la relativité générale et la mécanique quantique. On aperçoit dans le fond une série de tableaux noirs couverts de diagrammes et d’équations supposées aboutir à l’équation ultime, celle d’une « Théorie de Tout ». Le sort de l’humanité en dépend. Mise à part la naïveté d’une telle représentation, il est intéressant de se demander si les équations fugitivement montrées dans la scène ont la moindre signification.

L'unification complète des quatre interactions fondamentales ne se ferait qu'à très haute énergie, conditions qui dans l'histoire de l'univers n'auraient été réalisées que durant l'ère très primordiale dite "de Planck".
L’unification complète des quatre interactions fondamentales ne se ferait qu’à très haute énergie, conditions qui dans l’histoire de l’univers n’auraient été réalisées que durant l’ère très primordiale dite « de Planck ».

A première vue, la longue suite de formules paraît fastidieuse. Aujourd’hui, l’unification de la relativité générale et de la mécanique quantique n’est toujours pas résolue. Diverses approches du problème, comme la gravité quantique à boucles, la théorie des cordes et la géométrie non-commutative, font l’objet d’intenses recherches en cours[1]. Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (5/6) : machines à remonter le temps et cinquième dimension

Suite du billet précédent La physique étrange d’Interstellar (4/6)

En novembre 2014, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi.  A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre la traduction française, découpée en 6 billets. Celui-ci est le cinquième.

Gargantua, une machine à remonter le temps

Au cours d’une scène de la dernière partie du film, Cooper plonge dans Gargantua, de façon à s’assurer que le vaisseau Endurance puisse bien atteindre la troisième et dernière planète. En dépit de la menace posée par les forces de marée, Cooper survit. Il est donc chanceux, car les forces de marée deviennent infinies quand r tend vers 0. Ainsi, même pour un trou noir supermassif comme Gargantua, une fois passé sain et sauf l’horizon des événements, tout corps s’approchant de la singularité centrale doit être en fin de compte détruit. Heureusement, Gargantua est un trou noir en rotation rapide, et sa létale singularité a la forme d’un anneau évitable.

La structure interne d'un trou noir en rotation montre une singularité en forme d'anneau, qui peut donc être évitée selon certaines trajectoires.
La structure interne d’un trou noir en rotation montre une singularité en forme d’anneau, qui peut donc être évitée selon certaines trajectoires.

Cooper utilise donc le trou de ver associé au trou noir géant pour se transporter dans une autre région de l’espace-temps, un univers pentadimensionnel auquel le film se réfère sous le nom de tesseract. Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (4/6) : dilatation temporelle et processus de Penrose

Suite du billet précédent La physique étrange d’Interstellar (3/6)

En novembre 2014, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi.  A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre la traduction française, découpée en 6 billets. Celui-ci est le quatrième.

Dilatation temporelle

La théorie de la relativité restreinte d’Einstein prédit que des observateurs placés dans des référentiels différemment accélérés perçoivent le temps différemment. Ce phénomène bien connu de « dilatation » temporelle a été vérifié expérimentalement à un haut degré de précision. Les conséquences de la dilation temporelle se font sentir tout au long de l’histoire d’Interstellar.

Les fameuses "montres molles" de Salvador Dali sont une belle métaphore de l'élasticité du temps prévue par la relativité d'Einstein.
Les fameuses « montres molles » de Salvador Dali sont une belle métaphore de l’élasticité du temps prévue par la relativité d’Einstein.

Près de l’horizon des événements d’un trou noir, où le champ gravitationnel est énorme, la dilatation temporelle est également énorme. Les horloges sont fortement ralenties par rapport aux horloges lointaines. Une heure sur Miller (temps propre de Miller) équivaut à sept années sur Terre. Ceci correspond à un facteur de dilatation de 60 000. Bien que la dilatation temporelle tende vers l’infini quand l’horloge tend vers l’horizon des événements, un facteur de dilatation de 60 000 est impossible pour une planète en orbite stable autour d’un trou noir.

Dans son livre, The Science of Interstellar, Kip Thorne explique qu’un facteur de dilatation temporelle de cette grandeur était une exigence non négociable de la part du réalisateur[1]. Après quelques heures de calcul, Thorne est parvenu à la conclusion que le scénario, bien que très peu vraisemblable, était marginalement possible. Le facteur-clé est la période de rotation du trou noir. Un trou noir de Kerr (tournant) se comporte très différemment d’un trou noir de Schwarzschild (statique). L’équation de dilatation temporelle dérivée de la métrique de Kerr s’écrit:

1 – (dτ/dt)2 = 2GMr/c2rho2, où rho2 = r2 + (J/Mc)2cos2θ.

En substituant dτ = 1 heure et dt = 7 ans, on obtient:

formule-dilation Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (3/6): disque d’accrétion et forces de marée

Suite du billet précédent La physique étrange d’Insterstellar (2/6)

En novembre 2014, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi.  A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre la traduction française, découpée en 6 billets. Celui-ci est le troisième.

Visualisation du disque d’accrétion

Interstellar est le premier film long métrage d’Hollywood qui tente de représenter correctement un trou noir tel qu’il apparaîtrait à un observateur proche de lui. L’image sans doute la plus captivante du film est le spectacle de Gargantua et de son disque d’accrétion se déployant tout autour et devant lui.

La simulation de trou noir entouré d'un disque d'accrétion montrée dans "Interstellar"
La simulation de trou noir entouré d’un disque d’accrétion montrée dans « Interstellar »

Un trou noir engendre des déformations extrêmes de l’espace-temps. Il crée aussi les déviations de rayons lumineux les plus fortes possibles. Cela engendre de spectaculaires illusions d’optique de type « mirage gravitationnel ». Pour les représenter, la compagnie en charge des effets spéciaux du film, Double Negative, a développé en collaboration avec Kip Thorne un logiciel capable d’intégrer les équations de propagation de la lumière dans l’espace-temps courbe du trou noir[1]. Les équations produites pour le film ont permis de décrire le mirage gravitationnel produit sur les étoiles d’arrière-plan, tel qu’il serait vu par une caméra proche de l’horizon des événements[2].

Mirage gravitationnel produit par un trou noir situé sur la ligne de visée du Grand Nuage de Magellan (LMC). En haut de l'image on reconnaît aisément la partie méridionale de la Voie Lactée avec, en partant de la gauche, Alpha et Beta Centauri, la Croix du Sud. L'étoile la plus brillante proche du LMC est Canopus (vue deux fois). La seconde étoile plus brillante est Achernar, vue aussi deux fois© Alain Riazuelo, CNRS/IAP
Mirage gravitationnel produit par un trou noir situé sur la ligne de visée du Grand Nuage de Magellan (LMC). En haut de l’image on reconnaît aisément la partie méridionale de la Voie Lactée avec, en partant de la gauche, Alpha et Beta Centauri, la Croix du Sud. L’étoile la plus brillante proche du LMC est Canopus (vue deux fois). La seconde étoile plus brillante est Achernar, vue aussi deux fois© Alain Riazuelo, CNRS/IAP

Compte tenu des immenses distances mises en jeu dans l’observation astronomique des trous noirs et de la trop faible résolution de nos télescopes actuels, aucune image détaillée de disque d’accrétion n’a encore été obtenue[3]. Mais en 1979, j’ai été le premier à simuler (en noir et blanc) l’aspect d’un disque d’accrétion mince gravitationnellement déformé par un trou noir sphérique, tel qu’il serait vu par un observateur lointain ou saisi par une plaque photographique[4]. Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (2/6)

Suite du billet précédent La physique étrange d’Insterstellar (1/6)

En novembre 2014, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi.  A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre la traduction française, découpée en 6 billets. Celui-ci est le deuxième.

Un trou noir supermassif en rotation rapide

Ayant franchi sans encombre le trou de ver artificiel d’Interstellar, le vaisseau spatial Endurance émerge dans un système de trois planètes gravitant autour de Gargantua, un trou noir supermassif. A première vue, une telle proximité entres les planètes et le trou noir semble invraisemblable.

Les trous noirs supermassifs, dont les masses courent de quelques millions à plusieurs milliards de masses solaires, sont censés occuper le centre de la plupart des galaxies[1]. Notre propre Voie lactée abrite un tel objet, Sagittarius A*, dont la masse mesurée indirectement vaut quatre millions de fois celle du soleil[2]. D’après Thorne, Gargantua serait semblable au trou noir encore plus gros qui se trouve au centre de la galaxie d’Andromède, rassemblant 100 millions de masses solaires[3].

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Une vue du Centre Galactique en rayons X

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L’analyse des trajectoires des étoiles gravitant autour du Centre Galactique conduit à estimer la masse du trou noir central à 4 millions de masses solaires

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La Galaxie d’Andromède M31, située à 2,2 millions d’années-lumière

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Détail du noyau de la Galaxie d’Andromède par le Hubble Space Telescope. Il abriterait un trou noir d’environ cent millions de masses solaires.

Gargantua est décrit comme un trou noir supermassif en rotation rapide. Sa rotation dépend de deux paramètres: la masse M et le moment angulaire J. Contrairement aux étoiles qui sont en rotation différentielle, les trous noirs tournent de façon parfaitement rigide. Tous les points de leur surface, l’horizon des événements, se meuvent à la même vitesse angulaire. Il y a cependant une valeur critique du moment angulaire, Jmax, au-dessus de laquelle l’horizon des événements se disloque. Cette limite correspond à une surface tournant à la vitesse de la lumière. Pour de tels trous noirs dits « extrémaux », le champ de gravité à l’horizon des événements serait annulé, l’attraction gravitationnelle étant contrebalancée par d’énormes forces centrifuges répulsives. Il est bien possible que la plupart des trous noirs formés dans l’univers réel aient un moment angulaire proche de cette limite critique[4]. Continuer la lecture

La physique étrange d’Interstellar (1/6)

Il y a tout juste un an, en novembre 2014 donc, le film de science-fiction Interstellar (réalisation Christopher Nolan, Warner Bros Pictures, 169 minutes, 2014) sortait sur nos écrans. Véritable « blockbuster » hollywoodien, il a suscité un énorme battage médiatique, comme en témoignent les innombrables forums de discussion et articles de presse ayant fleuri au cours des jours, semaines et mois qui ont suivi. Moi-même, sollicité par la presse, j’y ai un peu sacrifié de mon temps, par exemple ici sur  slate.fr ou là sur figaro.fr .

A la demande de la revue de langue anglaise Inference : International Review of Science, j’ai par la suite fait un travail d’analyse scientifique beaucoup plus développé et approfondi, publié au printemps 2015. Je vous en livre ici la traduction française, découpée en 6 billets.

interstellar-posterPetit rappel pour les lecteurs qui n’ont pas vu le film (c’est tout à fait permis!). Interstellar conte les aventures d’un groupe d’astronautes partis en quête de planètes habitables situées dans une autre galaxie, dans l’espoir d’une colonisation future. Sur Terre en effet, ravages climatiques et famines ont conduit l’humanité à chercher un nouvel habitacle dans les mondes lointains.

Le scénario d’Interstellar s’appuie en grande partie sur des développements de la physique contemporaine. Le film se réfère constamment à une vaste palette de sujets relevant de l’astrophysique, de la relativité générale et de la cosmologie, allant de concepts relativement bien établis comme les trous noirs en rotation, les disques d’accrétion, les forces de marée et les distorsions temporelles, à des idées beaucoup plus spéculatives comme les trous de ver, les dimensions spatiales supplémentaires et la « Théorie de Tout ».

La promotion d’Interstellar a beaucoup insisté sur le réalisme et la crédibilité scientifiques du film. Mention particulière a été faite de l’implication de Kip Thorne comme conseiller scientifique et producteur exécutif. Thorne a écrit un ouvrage de vulgarisation expliquant comment il avait tenté d’assurer au film la plus grande exactitude scientifique possible, malgré les exigences parfois exorbitantes des scénaristes. Selon ses dires, il a fait de son mieux[1]Continuer la lecture

La nébuleuse du Crabe, hier et aujourd’hui

Une étoile nouvelle fut observée en 1054 par les astronomes chinois : l’astre resta visible de nuit dura deux années, puis s’éclipsa.

Henry III (1017-1056), Empereur du Saint Empire Romain, pointe du doigt l'étoile nouvelle de 1054. Si cette apparition a été très peu documentée en Occident, les astronomes chinois et japonais de l'époque l'ont décrite minutieusement. Elle a pu rester visible en plein jour durant plusieurs mois, avant de disparaître.
Henry III (1017-1056), Empereur du Saint Empire Romain, pointe du doigt l’étoile nouvelle de 1054. Si cette apparition a été très peu documentée en Occident, les astronomes chinois et japonais de l’époque l’ont décrite minutieusement. Elle a pu rester visible en plein jour durant plusieurs mois, avant de disparaître.

Tout fut oublié jusqu’à ce que John Bevis, astronome amateur anglais, découvre en 1731 une nébuleuse dans la constellation du Taureau.

La nébuleuse du Crabe apparâit pour a première fois dans l'atlas céleste publié en 1731 par John Bevis, Uranographia Britannica. Elle est indiquée par une tache pâle au NE de l'étoile Zeta.
La nébuleuse du Crabe apparaît pour la première fois dans l’atlas céleste publié en 1731 par John Bevis, Uranographia Britannica. Elle est indiquée par une tache pâle au NE de l’étoile Zeta.
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Premier dessin de la Nébuleuse du Crabe par Lord Rosse (1844), tracé d’après les observations effectuées à son télescope de 36 pouces de diamètre.

Au titre d’objet diffus, elle fut classée en no 1 dans le célèbre catalogue de Messier, et plus joliment baptisée « nébuleuse du Crabe » par lord Rosse, qui étudia sa forme en 1844. En 1919, à la faveur d’une traduction d’annales d’astronomie chinoise, le Suédois Lundmark fit le rapprochement entre cette brillante nébuleuse de gaz chaud en expansion et l’étoile nouvelle de 1054, situées dans la même région du ciel. En 1928, Edwin Hubble mesura la vitesse d’expansion de la nébuleuse du Crabe et lui attribua un âge d’environ 900 ans, en bon accord avec la « date d’explosion » de 1054. L’identification entre l’étoile en explosion et son résidu gazeux ne faisait dès lors plus de doute. Continuer la lecture

Les deux mages de Venise, par Philippe André

Richard Wagner,  Cosima et Franz Liszt en 1880. Anonyme, Musée Wagner à Bayreuth
Richard Wagner, Cosima et Franz Liszt en 1880. Peinture de W. Beckmann, Musée Wagner à Bayreuth

Le périple imaginaire de Liszt et Wagner dans Venise.

Le Palazzo Vendramin à Venise
Palazzo Vendramin à Venise

Courant 1882, Richard Wagner s’installe avec sa femme Cosima au Palais Vendramin-Calergi de Venise. Le compositeur de Tristan et Isolde a été conquis par la beauté du lieu au cours de voyages antérieurs. Quelques mois plus tard, en novembre 1882, le père de Cosima, Franz Liszt, rejoint le couple.

La lugubre gondole
La lugubre gondole

L’abbé Liszt, toujours vert, passe des heures à composer au piano quelques-unes de ses plus énigmatiques pages, ouvertes sur la « musique de l’avenir. » Son gendre, souffreteux, affaibli par la maladie, ne peut guère goûter aux plaisirs artistiques offerts par la cité des Doges. Liszt quitte Venise en janvier 1883, et un mois plus tard, le 13 février 1883, Richard Wagner meurt dans le Palais Vendramin. Son cercueil est acheminé sur l’une de ces « lugubres gondoles » que le génial Liszt avait mises en musique de façon prémonitoire au cours de son séjour vénitien – ce qui n’avait d’ailleurs pas manqué d’irriter son hypocondriaque gendre. Continuer la lecture

Un trou noir à Hollywood (3) : Pile et face

Suite du billet précédent : Retour aux bases

Le calcul de la trajectoire des rayons lumineux autour d’un trou noir suppose une bonne connaissance de la nature de la source lumineuse. Si les trous noirs existent réellement dans la nature (et il semble bien que ce soit le cas), ils ont de bonnes chances d’être éclairés par des sources extérieures de lumière. Une situation intéressante est celle où la source d’éclairage est une série d’anneaux matériels en orbite autour du trou noir. On pense que de nombreux trous noirs sont entourés de telles structures, nommées disques d’accrétion. Les anneaux de la planète Saturne sont un exemple célèbre de disque d’accrétion ; ils sont constitués d’un amalgame de cailloux et de glace qui réfléchit la lumière du Soleil lointain.

La planète Saturne et ses anneaux. On considère que le disque d'accrétion d'un trou noir, bien que constitué de gaz, a une forme similaire, c'est-à-dire des anneaux circulaires et une faible épaisseur.
La planète Saturne et ses anneaux. On considère que le disque d’accrétion d’un trou noir, bien que constitué de gaz, a une forme similaire, c’est-à-dire des anneaux circulaires et une faible épaisseur.

En revanche, dans le cas d’un trou noir, les anneaux d’accrétion se composent d’un gaz chaud qui rayonne lui-même. Ce gaz tombe peu à peu en spirale dans le trou noir, de façon analogue au mouvement de l’eau entraînée dans un tourbillon. Sa chute s’accompagne d’une élévation de sa température et d’une émission de rayonnement. Voilà donc une bonne source d’éclairage : les anneaux d’accrétion brillent et illuminent le trou noir central. On peut alors s’interroger : quelle est l’image apparente du disque d’accrétion autour d’un trou noir ? Continuer la lecture

Un trou noir à Hollywood (2) : Retour aux bases

Suite du billet précédent Interstellar : un trou noir à Hollywwod (1)

La plaque du foyer noir,
de réels soleils des grèves :
ah ! puits des magies.
Arthur Rimbaud, Illuminations

Depuis sa diffusion  le 5 novembre dernier sur les écrans du monde entier, le film  Interstellar de Christopher Nolan s’est imposé comme le blockbuster de l’année,  suscitant des centaines de débats et dicussions passionnées sur la toile,  alimentant des dizaines de blogs (la majorité anglo-saxons) qui ont, soit encensé, soit critiqué les exactitudes ou inexactitudes scientifiques  du film, la vraisemblance du scénario, etc.  Je rappelle que le conseiller scientique du film est mon collègue chercheur, le célèbre physicien américain Kip Thorne; avec son équipe de la compagnie  privée  Double Negative spécialisée dans les effets visuels, ils ont notamment concocté l’image du disque d’accrétion illuminant le trou noir « Gargantua », censée être la plus précise jamais montrée, et qui a fait le tour du monde.

Pour accompagner la promotion du film, Kip Thorne a lui-même publié un livre de vulgarisation intitulé « The Science of Interstellar« , dans lequel il explique comment il a tenté de respecter le mieux qu’il pouvait l’exactitude scientifique, malgré les exigences parfois étranges du réalisateur, s’assurant en particulier que les despriptions visuelles des trous noirs et des effets relativistes associés soient les plus réalistes possibles.

destinPuisque, comme déjà rappelé dans le billet précédent, j’ai été en 1979 le premier chercheur au monde à effectuer des simulations numériques et à publier une image réaliste simulée d’un trou noir entouré d’un disque d’accrétion, dans les billets qui suivent je reviendrai aux bases de la visualisation des trous noirs, dans une visée non point critique mais pédagogique. Une bonne partie est adaptée d’un chapitre d’un de mes livres publié en français en 2006 chez Fayard, Le destin de l’univers, et repris en livre de poche en 2010 chez Folio/Gallimard. Continuer la lecture

Interstellar : un trou noir à Hollywood (1)

Certains d’entre vous auront sans doute noté une certaine effervescence médiatique à la veille de la sortie (le 5 Novembre) du film Interstellar. Fruit de la collaboration entre le réalisateur Christopher Nolan et mon collègue physicien Kip Thorne, Interstellar raconte les aventures d’un groupe d’explorateurs qui utilisent un trou de ver pour parcourir des distances jusque-là infranchissables et trouver une nouvelle planète habitable à coloniser pour l’humanité. A noter que Kip Thorne, conseiller scientifique du film mais aussi producteur exécutif, avait déjà été consulté dans les années 1980 par Carl Sagan lorsque ce dernier, pour son roman Contact (ultérieurement adapté au cinéma), cherchait une méthode scientifiquement plausible pour faire voyager ses héros dans l’hyperespace ; Thorne, spécialiste de la relativité générale et des trous noirs, lui avait alors suggéré ces hypothétiques racourcis de l’espace-temps que sont les trous de ver.

Mais pour espérer emprunter un trou de ver, encore faut-il d’abord pouvoir naviguer dans les parages d’un trou noir géant (comme celui qui réside au centre de notre Voie lactée, dont la masse est estimée à 4 millions de fois celle du Soleil) et y plonger. A quoi donc ressemblerait visuellement un tel panorama cosmique, vu par le hublot d’un vaisseau spatial ? Continuer la lecture

Du piano aux étoiles (3/3)

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Si je devais avoir un seul regret dans ma vie de mélomane par ailleurs bien remplie, c’est d’être toujours resté à des années-lumière du niveau pianistique qui m’aurait permis de jouer les grandes pièces du répertoire, comme la Sonate en si mineur de Liszt (ici par l’immense Nelson Freire), les Etudes de Chopin (Alfred Cortot, bien sûr) ou les Préludes de Rachmaninov (Sviatoslav Richter s’impose). Mais il m’arrive parfois de faire d’extraordinaires rêves musicaux, dans lesquels toutes les irritantes contraintes du réel sont bannies…

En récital à la Halle Saint-Pierre le 15 mai 2011, croqué sur le vif par mon ami Jean Letourneur
En récital à la Halle Saint-Pierre le 15 mai 2011, croqué sur le vif par mon ami Jean Letourneur

 Quitte à passer pour une vieille barbe rétrograde, j’avoue rester totalement hermétique à ce que depuis quatre décennies les peuples de notre planète toute entière, les marchands, les médias, les clients et les soi-disant élites intellectuelles et politiques entendent par musique : à savoir une forme de divertissement chanté, dansé ou les deux, sur une base rythmique binaire à peu près fixe et trois accords élémentaires. Pour moi la musique, qu’il s’agisse de classique, de jazz ou de la plupart des musiques traditionnelles, c’est l’exact opposé : du noble, du complexe, du transcendant.  Je considère en fait que la complexité structurelle a une véritable valeur esthétique. Un de mes collègues mathématicien et musicien de l’Université Libre de Bruxelles, J.-P. Boon, a récemment publié une étude  montrant que l’on peut mesurer la complexité d’une pièce musicale en termes d’entropie. L’entropie dite de Shannon est une fonction mathématique qui correspond à la quantité d’information contenue ou délivrée par une source quelconque d’information. Quand l’entropie d’un système est basse, le système contient beaucoup d’informations, quand l’entropie augmente, l’information se dégrade. L’entropie de Shannon est calculable pour toute collection d’octets, qu’il s’agisse d’un fichier informatique, d’un texte littéraire, d’une œuvre picturale ou d’une pièce musicale. En effet, la seconde loi de la thermodynamique est universelle, elle s’applique aussi bien aux systèmes physiques qu’au comportement humain et à ses représentations artistiques.

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Du piano aux étoiles (2/3)

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Affiche-concertCavaillonJe ne suis pas peu fier du concert donné à la fin des années 1970 en ma ville natale de  Cavaillon par mon maître Arthur Petronio (au violon), et son épouse Jacqueline (au piano), dans lequel ils avaient eu la générosité d’insérer deux brèves pièces pour violon et piano que je venais de composer. J’étais descendu spécialement de Paris pour ce micro événement qui représentait beaucoup pour moi. Je garde encore précieusement l’affiche du concert, où mon nom voisine avec ceux de Stravinsky, Mozart ou Debussy, sans aucunement le mériter bien entendu : j’ai toujours eu conscience de mes limites en composition musicale.

A la même époque j’ai commencé à m’intéresser au jazz, que j’ai d’abord appris « par les doigts », en pianotant des ragtimes et des blues. J’ai acheté mes premiers disques, et ce fut le début d’une nouvelle et  longue passion. La suite a été la découverte de ce que l’on appelle les « standards ». Continuer la lecture

Du piano aux étoiles (1/3)

 

Pochette d'un disque du célèbre groupe de rock britannique comprenant "Apache", leur plus grand succès.
Pochette d’un disque du célèbre groupe de rock britannique comprenant « Apache », leur plus grand succès.

J’éprouve une passion pour la musique classique depuis le premier instant où j’en ai écouté un morceau : j’avais 12 ans, un tourne-disques tout nouveau et une ignorance totale de la musique.  J’ai commencé par écouter les variétés de l’époque : Sheila, Richard Anthony, The Shadows. En fait je ne faisais que suivre les goûts de mon frère et de ma sœur aînée, qui ramenaient quelques disques à la maison avec leur argent de poche.

Un événement imprévu a bouleversé mon rapport à la musique, et pour tout dire a changé ma vie. J’avais 11 ans, mon maître d’école, qui avait dû percevoir en moi une certaine sensibilité artistique, m’a tendu à la fin d’un cours quelques 33 tours de musique classique en me disant « Tiens, je te les prête, je pense que ça pourrait te plaire ».  Oh, ce n’était rien que du très classique : La Petite Musique de Nuit de Mozart, la 5e Symphonie de Beethoven, la 2e Rapsodie Hongroise de Liszt. Mais pour moi ce fut une révélation absolue (je me souviens encore aujourd’hui des titres et des pochettes).

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Héraclite, ou la lumière de l’obscur

On ne sait si le sage d’Ephèse, tête penchée et se frottant les mains, se réjouit d’avoir tourné en dérision l’un de ces beaux parleurs au discours superficiel qu’il abhorre tant, ou s’il est plongé dans un profond état d’affliction devant un univers  – figuré ici par un globe terrestre – aveugle et absurde, où le désordre reste la loi.

Héraclite, par Johannes Moreelse (vers 1630)
Héraclite, par Johannes Moreelse (vers 1630)

Si c’est bien Héraclite qui est représenté par le peintre Johannes Moorelse (dont on sait si peu de choses que certains critiques d’art en doutent), la seconde hypothèse semble plus conforme  à ce que l’on sait du personnage.

Cet exact contemporain du Bouddha et Lao-Tseu, considéré comme l’un des fondateurs de la philosophie et de la métaphysique occidentales, était en effet réputé pour être misanthrope et mélancolique. Renonçant à une fonction royale à laquelle ses origines familiales l’appelaient, n’était-il pas parti vivre en ermite dans les montagnes, se nourrissant de plantes jusqu’à la fin de ses jours ?  On dit de lui qu’il pleurait de tout quand Démocrite en riait. De fait, de nombreuses œuvres picturales représentent les deux personnages côte à côte, l’un hilare, l’autre chagrin.

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