La physique de « High Life »

High Life est un film de la réalisatrice Claire Denis, avec Robert Pattison et Juliette Binoche, sorti il y a peu en France.

Commençons par le dire clairement : High-Life n’est pas réaliste au niveau astrophysique et ne cherche pas à l’être. Dans « science fiction », il y a « Fiction » ! On ne reproche pas à Homère le fait que les exploits d’Achille sont peu réalistes. Je ne reprocherai pas à Claire Denis les largesses prises avec les lois de la physique. Nous ne sommes pas dans le documentaire et cela n’a *aucune* importance. Le film de Claire Denis se situe tout à fait ailleurs. Il joue avec le huis-clos, avec l’étrangeté du temps, avec la folie du corps, avec la peur de l’oublié, avec l’inévidence des fluides. C’est tout sauf un reportage sur la physique des trous noirs ! Il est du droit et même du devoir d’une oeuvre d’art de ne pas se plier aux même contraintes qu’un article de science.

Pour autant, oui, la physique a joué un rôle. J’ai passé beaucoup de temps avec Claire Denis depuis 5 ou 6 ans. Elle est même venue à l’un de mes cours d’astrophysique à Grenoble ! Nous avons discuté très longuement et souvent profondément de relativité générale et de physique des trous noirs. Je vais donc ici expliquer les points de physique qui ont joué un rôle – direct ou indirect – dans l’élaboration du film.

Simulation d’un trou noir. Crédit : Alain Riazuelo.

1) La propulsion du vaisseau. Nous voulons que le vaisseau aille vite, à des vitesses proches de celle de la lumière. C’est aujourd’hui totalement hors de portée concrète. Mais nous avons dessiné un vaisseau « imposant » car justement il devrait contenir un large réservoir de matière et un large réservoir d’antimatière. L’annihilation de matière / antimatière est la source d’énergie la plus efficace qui soit. Si, par exemple, l’énergie nucléaire ne délivre qu’environ 1% de l’énergie disponible, l’annihilation en libère quant-à-elle 100% ! Je n’ai pas calculé la taille réelle des réservoirs qui seraient nécessaire pour le voyage du film mais je sais qu’on ne peut pas trouver un meilleur processus. Nous avons également imaginé qu’un confinement magnétique serait utilisé pour stocker l’antimatière. Elle serait amenée jusqu’aux lieux d’annihilation par des conduites à confinement.

2) La forme du vaisseau. Il n’y a pas de frottement dans l’espace, donc le vaisseau n’a aucune raison d’être aérodynamique. Celui-ci ressemble à une prison, puisqu’il en est une ! Il est aussi pensé pour fonctionner « dans les deux sens », j’y reviendrai.

3) La gravitation artificielle. Vous remarquerez que les astronautes ne flottent pas dans le film. C’est normal ! La poussée des moteurs fournit une accélération constante de 1g. Et tout se passe donc comme si nous avions la même gravité que sur Terre. Quand Monte lâche l’outil, il est réaliste que celui-ci tombe, exactement comme en présence de gravitation. De même, quand les corps sont jetés, il est normal qu’ils tombent comme s’ils étaient jetés par la fenêtre d’un immeuble.

4) Le voyage dans le temps. Parce que le vaisseau va très vite, le temps ne s’écoule pas à la même vitesse dans celui-ci est sur Terre. Le temps terrestre va s’exprimer comme un sinus hyperbolique du temps dans le vaisseau. Au début du voyage, ça ne change pas grand chose. Mais quand la vitesse devient très proche de celle de la lumière, l’écart devient important. Au bout de quelques années vécues dans le vaisseau, il se sera (réellement) passé une centaine d’années sur Terre. Tous les proches des astronautes sont donc morts et ils le savent. C’est un effet physique bien connu qui a, dans le film, un effet psychique important.

5) L’aspect du ciel. Quand on est soumis à une vitesse importante, la position apparente des différents objets change, ainsi que leur couleurs. Comme pour l’effet précédent, cela est dû à la relativité restreinte et on le voit lors d’une scène du film. En réalité, les choses se dérouleraient plus lentement et elles sont ici nettement accélérées. Mais le fait que toutes les étoiles du ciel, y compris celles qui se trouvent derrière le vaisseau, se voient au bout d’un certain temps « vers l’avant » est réel. De plus, l’éclat de ces étoiles serait de plus en plus intense, par effet Doppler. Quand le vaisseau va presque à la vitesse de la lumière, tout le ciel est « concentré » en un point presque infiniment brillant et vers l’avant, le reste du ciel est noir. Comme cela apparait essentiellement dans le film.

6) Le retournement. A mi-parcours environ, le vaisseau doit commencer à ralentir. Il faut donc inverser la poussée, pour freiner. Mais si on le fait naïvement, ce qui – dans les pièces à l’intérieur du vaisseau – était le plafond va devenir le plancher, et réciproquement. Cela est peu pratique. Nous avons donc décidé de « retourner » le vaisseau. Pendant le retournement il n’y a plus de poussée et il y a un petit moment d’apesanteur. Après le retournement le vaisseau continue d’avancer dans la même direction mais maintenant il décélère ! Il avance donc dans la direction … opposée à la poussée des réacteurs. Et le plancher des pièces reste le plancher, la gravitation revient. En revanche ce sont les réacteurs qui sont maintenant en proue du vaisseau et tout cela est réaliste. Tout cela est étrange mais réaliste et correct.

7) Le premier trou noir, de loin. En arrivant proche du premier trou noir, le vaisseau se retourne à nouveau. Il se met en orbite lointaine autour de celui-ci (en ajoutant une petite poussée pour maintenir une gravité artificielle). Le trou noir apparait alors comme une sphère lointaine (dans le film on le voit parfois comme un gouffre pour éviter la sensation de « hublot », c’est une licence artistique). De plus, on observe un petit chapelet de lumière autour du trou noir. C’est un effet de relativité générale réel. Il est dû au fait que l’espace est courbé par la présence du trou noir. Quand le vaisseau tourne autour du trou noir, ces « images » défilent. Et chaque objet céleste apparait deux fois (en réalité une infinité de fois) à cause des différentes trajectoires qui peuvent être suivies par la lumière. C’est une représentation très simplifiée mais globalement correcte de la solution des équations d’Einstein dans l’espace-temps du trou noir.

Mia Goth dans le film High Life de Claire Denis

8) Le premier trou noir, le mécanisme de Penrose. Le but de la mission est de vérifier l’effet Penrose qui est une prédiction théorique de relativité générale. Il devrait être possible d’extraire l’énergie de rotation d’un trou noir de Kerr (en principe cela implique de lancer 2 corps qui se scindent au niveau de l’ergosphère). L’enjeu de la mission, dans le scénario du film, est de le vérifier expérimentalement. Ce serait une source d’énergie « propre » et considérable pour une civilisation proche d’un trou noir en rotation.

9) Le premier trou noir, l’approche de la capsule. La petite capsule approche le trou noir en suivant un orbite très elliptique. Normalement, celle-ci est stable. Mais à un moment, la capsule passe au travers d’un nuage de poussière qui infléchit un peu l’orbite. Elle se met alors à plonger presque directement sur le trou noir. La passagère se trouve étirée par l’effet de marée. En effet, ses pieds subissant une gravitation plus grande que son visage, elle est « étirée » jusqu’à la mort. C’est un effet réel. Elle va mourir avant même d’entrer dans le trou noir. De plus, lors des rotations très rapides de la capsule autour du trou noir, on voit qu’elle suit des trajectoires qui ne sont pas autorisées par la physique de Newton mais qui le sont bel et bien par celle d’Einstein, qui est ici correct.

10) La sorte d’orage magnétique. Nous avons imaginé l’explosion d’une supernova (c’est un événement très rare en réalité – et certainement létal à proche distance) qui exciterait le milieu interstellaire. En ce désexcitant celui-ci émettrait de la lumière. Quand la vague de rayons cosmiques traverse le vaisseau, les compteurs de radioactivité s’affolent, ce qui est effectivement attendu. A noter qu’on voit beaucoup de « cerceaux » en fil électriques sur le vaisseau. Ils représentent des boucliers magnétiques permettant d’écarter les particules chargées (l’orientation n’a pas été respectée).

11) La rencontre avec le vaisseau « aux chiens ». Là encore, tous les réacteurs sont allumés, il y a donc de la poussée, donc de la gravitation artificielle, donc il est normal que les chiens ne flottent pas.

12) Le second trou noir, de loin. La représentation « dorée » est irréaliste et représente l’imaginaire des deux survivants. Mais le disque d’accrétion correspondant à de la matière en train de spiraler aurait bien, en effet, à peu près la forme présentée.

13) Le second trou noir, de près. Comme ce trou noir est plus massif que le premier, il est possible de s’en approcher et même d’y pénétrer dans être disloqué par l’effet de marée. C’est tout-à-fait vrai et correct.

14) Le second trou noir, dedans. Au fur et à mesure qu’ils approchent du second trou noir le ciel semble s’effondrer sur eux. C’est une conjugaison correcte d’effets de relativité restreinte et de relativité générale. À la fin, tout le ciel est comme « effondré » sur un seul cercle ultra-lumineux. C’est ce cercle, vu depuis son centre, qui apparait dans le film comme une bande jaune (due à Olafur Eliasson).

Beaucoup de phénomènes physiques réels sont donc utilisés dans le film High Life. Mais il ne s’est à aucun moment agit de les représenter exactement, loin s’en faut. Ils ont nourri l’imaginaire de la fiction.
En fait, j’ai parfois utilisé au dessus le mot « réaliste », par simplicité. Ce n’est pas correct. Un Picasso n’est PAS moins réaliste qu’un Vermer. Il exemplifie autre chose. Il peut être utile de représenter un visage avec les deux yeux du même coté pour rendre compte, par exemple, de l’état psychologique du personnage plus que la position précise de ces globes oculaires ! Pourquoi Claire Denis choisit-elle parfois une représentation « incorrecte » du trou noir comme une sorte de gouffre plutôt que comme une sphère (alors qu’elle sait très bien qu’un astronaute verrait une sphère) ? Ni pour le spectaculaire, ni pour le réaliste. Elle le fait parce qu’elle travaille la réception. Il ne s’agit pas de montrer mais de produire. On travaille ici les conséquences.

L’art se nourrit des autres champs disciplinaires. Il n’a pas à se plier aux règles d’aucun d’eux. La physique a ici joué son rôle. Heureusement, le film la dépasse. Il n’est ni un documentaire d’astronomie, ni une rengaine moraliste. Il est ailleurs.

Robert Pattison dans le film High Life de Claire Denis

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