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L’éclipse lunaire du siècle

Ce vendredi 27 juillet, une éclipse de Lune sera visible en France métropolitaine dès le crépuscule, soit à partir de 21h dans le sud de la France pour ceux qui auront la possibilité d’observer l’astre des nuits dès son émergence sur l’horizon. Pour les autres le spectacle sera décalé de quelques minutes.

Avec une durée de totalité de 1 h 42 min et 57 s, proche du maximum possible de 1 h 47 min, ce sera la plus longue éclipse de Lune du XXIe siècle ! Un événement à ne pas rater, dont vous trouverez une description précise dans cet article de Xavier Demeersman sur Futurascience.

Je reproduis ici une carte de cette éclipse déjà publiée il y a près de vingt ans dans mon livre « Eclipses, les rendez-vous célestes » (Bordas, 1999) en collaboration avec l’ami Serge Brunier.

L’éclipse de Lune totale et centrale du 27 juillet 2018 sera au zénith de Madagascar, de l’ïle de la Réunion et de l’Ile Maurice, mais elle sera aussi visible en totalité ou en partie en Europe, en Afrique, en Asie et en Australasie.

Lors d’une précédente éclipse totale de Lune (28 septembre 2015), j’avais déjà posté sur ce blog un billet assez développé sur les éclipses de Lune qui ont marqué l’histoire des hommes et des civilisations. Je vous invite à lire ou relire ces éclipses de lune mémorablesEt si le sujet vous passionne, pourquoi ne pas relire également les deux billets de mars 2015 que j’avais consacrés aux éclipses dans la littérature !

Pour honorer la présente éclipse du 27 juillet 2018, j’ajoute quelques compléments de mon cru d’ordre historique et pratique, adaptés de mon livre.

Empêchements et défaillances

Dans les Institutions astronomiques, premier livre d’astronomie rédigé en français et publié en 1557, le poète et savant Jean-Pierre de Mesmes (1516-1578), proche de la Pléiade, a proposé un vocabulaire scientifique emprunté à la langue vulgaire au lieu du grec et du latin. Il suggérait d’appeler “empêchements” les éclipses de Soleil et “défaillances” les éclipses de Lune. Si ces termes poétiques n’ont pas été adoptés, ils marquent bien la différence essentielle entre les deux phénomènes.

Bien que toute éclipse soit causée par l’interception d’un astre – la Lune ou la Terre- devant le Soleil, les éclipses solaires et lunaires diffèrent en effet sur plusieurs points. Dans une éclipse solaire, la Lune masque le Soleil en totalité ou en partie, mais seulement pour certains points de la surface de la Terre : ici, le long d’une bande longue et étroite, elle est totale ou annulaire ; là, elle n’est que partielle, et la partie cachée du Soleil est plus ou moins grande ; ailleurs, on ne voit nulle trace d’éclipse. Dans une éclipse lunaire, au contraire, notre satellite cesse en totalité ou en partie d’être éclairé par le Soleil parce qu’il traverse l’ombre de la Terre, et cet aspect de la Lune est le même pour tous les habitants de l’hémisphère terrestre qui ont la Lune au-dessus de l’horizon.

Quoi qu’il en soit, les éclipses mettent en scène ces trois acteurs aux rôles bien distincts que sont la Terre, le Soleil et la Lune. Une éclipse de Soleil se produit quand la Lune passe devant le Soleil au moment de la nouvelle lune, une éclipse de Lune se produit quand la Lune passe dans l’ombre de la Terre au moment de la pleine lune. Dans les deux configurations, les trois corps sont alignés.

Une éclipse de Lune est visible en tout point de la Terre où la Lune est au-dessus de l’horizon. Au contraire, une éclipse de Soleil n’est visible que dans une zone de la Terre relativement réduite. Ces schémas sont extraits d’un atlas du XVIIIe siècle.
Claude Buy de Mornas. Atlas méthodique et élémentaire de géographie. Paris 1761.

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30 juin, Journée de l’astéroïde

Le 6 décembre 2016, l’Assemblée générale des Nations Unies a adopté une résolution déclarant le 30 juin Journée internationale des astéroïdes « afin de commémorer chaque année, au niveau international, l’anniversaire de l’explosion de Tunguska (Sibérie, Fédération de Russie) survenue le 30 juin 1908 et de sensibiliser la population aux risques d’impact d’astéroïdes. »

La Journée internationale de l’astéroïde (Asteroid Day) vise à sensibiliser le grand public aux menaces que représentent les astéroïdes, l’informer des mesures qui seraient prises pour assurer la communication de crise au niveau mondial en cas de risques liés aux géocroiseurs, mais aussi (et surtout) à mieux connaître ces fascinants résidus de la formation du système solaire.

Retour sur l’événement du 30 juin 1908, à partir d’extraits de mon livre paru en 2012, « Astéroïdes, la Terre en danger »

Le 30 juin 1908 à 7 h du matin, une effroyable explosion ravage la Tunguska, lointaine vallée pratiquement inhabitée qui étend ses forêts de conifères entre la ville d’Omsk et le lac Baïkal, en Sibérie occidentale. Accompagné d’une lueur aveuglante, le souffle couche au sol tous les arbres dans un cercle de cent kilomètres, décime des milliers de rennes, se propage, atteint les villages, brise des vitres, ébranle des immeubles. La déflagration est entendue à 1500 km à la ronde, jusqu’au cercle arctique.

Un habitant de Vanarava, à 60 km de l’endroit, aperçoit juste avant l’explosion un objet énorme et étincelant, gros comme la moitié du Soleil, fendre le ciel à la vitesse de l’éclair. Suivi par un sillage de poussière et de fumée, l’objet dégage une chaleur telle que la chemise de l’homme commence à prendre feu. Terrorisé, il a juste le temps de courir se réfugier dans sa maison afin d’éteindre les flammes.

D’autres témoins affirment avoir vu s’élever un énorme champignon de fumée noire coupant le ciel en deux. Vingt kilomètres au nord de Varanava, les nomades des tribus Tungouzes transhumant dans les forêts croient que la fin du monde est venue.Leurs huttes, arrachées du sol comme des fétus de paille, s’envolent aux quatre vents, et ils perdent des centaines de leurs rennes, gravement brûlés.

Région parmi les plus hostiles, la Tunguska compte alors très peu d’habitants. Si les dégâts matériels sont énormes, on ne déplore heureusement que quelques blessés et brûlés. Un vrai miracle. D’autant que d’incroyables phénomènes lumineux se produisent. Ce soir-là, la nuit ne se couche pas dans presque toute l’Europe. La Grande-Bretagne est éblouie par un coucher de Soleil étincelant ; la nuit, sillonnée de nuages de lumière rose, est si claire que les Londoniens peuvent lire leur journal dans la rue à minuit, sans avoir recours à l’éclairage de la ville. Des nuits d’une blancheur irréelle s’installent plusieurs semaines durant.

Enregistrée par les sismographes du monde entier, l’énergie libérée est estimée à 15 millions de tonnes de TNT. C’est mille fois la bombe atomique qui détruira 37 ans plus tard Hiroshima.

Du fait des événements qui secouent le début du siècle (purge politique en Russie, Première Guerre mondiale), les savants soviétiques ne commencent à explorer le site de la Tunguska qu’en 1927. Les arbres sont encore brûlés, couchés radialement autour du centre de l’explosion.

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Stephen Hawking (1942-2018) : ses travaux

Complément au billet précédent Stephen Hawking (1942-2018) : Souvenirs personnels

Les travaux de Stephen Hawking tournent essentiellement autour d’une interrogation aussi vieille que l’humanité : l’éternité du temps. Pour tenter d’y répondre de façon pertinente, le physicien britannique  a utilisé l’arsenal de la physique contemporaine : la relativité générale (théorie de la gravitation), la mécanique quantique (théorie des particules élémentaires et de leurs interactions) et le problématique mariage des deux (la gravitation quantique), concentrant sa stratégie sur deux domaines clés de la recherche théorique : les trous noirs et la cosmologie.

La relativité générale prédit que les étoiles très massives s’effondrent sur elles-mêmes sans limite. Leur champ gravitationnel devient alors si grand qu’il emprisonne la matière et la lumière à l’intérieur d’un « trou noir », zone de non-retour délimitée par une surface appelée horizon des événements. À la fin des années 1960, Hawking et son mentor Roger Penrose ont démontré qu’au-delà de l’horizon, l’effondrement gravitationnel doit inévitablement se poursuivre pour atteindre un stade « singulier » où la densité devient infinie. A la question « le temps a-t-il une fin ? », la réponse est donc oui dans le cadre de la relativité générale classique : le futur s’arrête aux singularités cachées au fond des trous noirs.

On doit à Roger Penrose (né en 1931) de nombreuses contributions à la physique des trous noirs, à la cosmologie et aux mathématiques.

Hawking s’est ensuite attaché, en collaboration avec d’autres chercheurs, à la mise en place d’une « thermodynamique des trous noirs » calquée sur les lois de la thermodynamique usuelle, autrement dit à les modéliser comme des systèmes physiques capables d’interagir avec le milieu extérieur et d’évoluer au cours du temps. Hawking a notamment démontré la loi de croissance irréversible de l’aire d’un trou noir, qui peut être mise en parallèle avec la loi de croissance de l’entropie. En outre, la gravité de surface d’un trou noir doit jouer le rôle d’une température. Un paradoxe, pointé par Jacob Bekenstein de l’Université de Princeton, surgit alors : si le trou noir possède réellement une température et une entropie, il doit être capable de rayonner de l’énergie, ce qui entre en conflit avec sa définition classique.

En 1970, Stephen Hawking et le physicien grec Demetrios Christodolou ont démontré qu’au cours de son évolution, un trou noir ne peut qu’accroître sa surface. Si deux trous noirs entrent en collision, ils forment un seul trou noir dont la surface A3 est plus grande que la somme des surfaces A1 et A2 des trous noirs parents.

Le dilemme a été résolu en 1974 par Hawking (un peu par hasard a-t-il plus tard reconnu), lorsqu’il a entrepris d’étudier l’interaction d’un trou noir avec le vide quantique. Dans la conception classique du trou noir, rien ne peut sortir de l’horizon. En mécanique quantique, au contraire, en raison du principe d’incertitude, une particule a toujours une probabilité non nulle de franchir une barrière de potentiel par effet tunnel. Appliqué à la théorie des trous noirs microscopiques, le principe d’incertitude crée des sortes de « tunnels quantiques » à travers l’horizon gravitationnellement infranchissable, permettant à des particules de s’en échapper et au trou noir de s’évaporer. Cette évaporation quantique du trou noir se manifeste sous forme d’un rayonnement dont la température est bien fixée par la gravité régnant à la surface du trou noir.

Une explication de l’évaporation d’un micro trou noir par polarisation du vide quantique.

L’évaporation quantique est totalement négligeable pour les trous noirs astrophysiques de masse stellaire ou galactique, lesquels s’accroissent au cours du temps, mais Hawking a montré qu’elle deviendrait dominante pour les « mini-trous noirs » de la taille d’un proton et moins massifs qu’un milliard de tonnes, leur temps d’évaporation devenant plus court que l’âge de l’univers (quatorze milliards d’années). De tels objets auraient pu se former au cours du Big Bang, lorsque la densité d’énergie ambiante était si élevée que la moindre fluctuation aurait pu se condenser en trou noir microscopique.

Cette découverte théorique du rayonnement quantique des trous noirs – appelé depuis « rayonnement Hawking » – a permis de comprendre que les trous noirs, outre leur intérêt astrophysique, jouent le rôle d’une pierre de Rosette dans le déchiffrage des liens énigmatiques entre gravité, quantas et thermodynamique. C’est à ce titre qu’elle restera la contribution la plus importante de Hawking à la physique théorique moderne. Continuer la lecture

Stephen Hawking (1942-2018) : Souvenirs personnels

Stephen Hawking (8 janvier 1942-14 mars 2018) rappelait souvent avec malice qu’il était né 300 ans jour pour jour après la mort de Galilée. Il ne se doutait probablement pas qu’il mourrait un 14 mars, jour anniversaire de la naissance d’Albert Einstein. Cette belle photo le montre à la fin des années 1970 en compagnie de son épouse Jane et deux de ses enfants.

 

Mon premier contact avec les travaux de Stephen Hawking remonte à 1975, année où j’ai quitté mes études de mathématiques pures à l’Université de Marseille pour suivre un D.E.A. de physique théorique et de cosmologie à la faculté de Montpellier sous la direction du professeur Andrillat. De fait je n’ai guère fréquenté les cours, car durant les précédentes vacances d’été j’avais déjà lu et assimilé l’excellente monographie sur la relativité générale et la cosmologie qu’Andrillat avait publiée en 1970. Du coup, j’ai pris l’initiative de me lancer dans la lecture de deux tout nouveaux ouvrages de haut vol parus en 1973 : The large scale structure of space-time de Stephen Hawking et George Ellis, et Gravitation de Charles Misner, Kip Thorne et John Wheeler. Ces livres émanant des deux grandes écoles anglo-saxonnes de physique théorique de l’époque, celle de Cambridge en Angleterre et celle de Princeton aux Etats-Unis,  allaient vite devenir de vraies bibles de la discipline, en  traitant la théorie d’Einstein selon des angles différents mais complémentaires.

Si la partie technique de ces livres était trop ardue pour ma formation de l’époque, j’en avais quand même retiré un immense intérêt pour les méthodes de physique mathématique développées par l’école de Cambridge, créée par Dennis Sciama dans les années 1960 et dont les plus remarquables disciples étaient Roger Penrose, Stephen Hawking, Brandon Carter et George Ellis. Ces méthodes permettaient notamment de traiter de manière originale des sujets comme la structure globale de l’espace-temps, les propriétés des trous noirs et les singularités inhérentes à la théorie de la relativité générale.

De gauche à droite : Dennis Sciama (1926-1999), Roger Penrose (né en 1931), Stephen Hawking (1942-2018), Brandon Carter (né en 1942) et George Ellis (né en 1939)

A la fin de cette année de DEA j’ai d’ailleurs rédigé un gros mémoire intitulé « Groupes d’isométries en relativité générale ». C’était en fait de la pure « géométrie différentielle » appliquée à la théorie gravitationnelle d’Einstein, directement inspirée par la lecture du livre de Hawking et Ellis. C’est alors que le professeur Andrillat m’a vivement conseillé d’aller poursuivre mes études à l’Observatoire de Paris-Meudon, où existait depuis peu un « Groupe d’astrophysique relativiste ». Recruté par le CNRS, Brandon Carter venait de quitter Cambridge pour en prendre la direction, et il sut faire confiance au jeune étudiant enthousiaste que j’étais. Collègue et ami personnel de Stephen Hawking, il m’a dirigé vers un sujet de thèse riche mais complexe concernant les singularités qui apparaissent dans certains modèles de la cosmologie relativiste. C’est ainsi que l’on désigne les points de l’espace-temps où certains paramètres physiques deviennent infinis. Le centre des trous noirs est une singularité de l’espace-temps, un point où la gravité devient infinie, ainsi que le début de l’Univers tel qu’il est décrit par la théorie du Big Bang. Par essence, on ne peut appréhender les singularités avec les outils de l’astrophysique, seulement avec ceux de la physique mathématique. Hawking et Penrose avaient justement démontré l’occurrence inévitable de singularités en relativité générale, moyennant quelques hypothèses plausibles. Ce sujet me convenait parfaitement !

Au bout d’un an, j’ai obtenu une bourse du British Council me permettant d’aller travailler trois mois à l’université de Cambridge, dans le laboratoire de Stephen Hawking. Il était déjà connu dans le petit monde des physiciens mais sans plus, et j’étais très impressionné d’avoir un bureau au DAMTP (Department of Applied Mathematics and Theoretical Physics), laboratoire prestigieux situé à l’époque dans une ancienne usine reconvertie, rue Silver Street. Encore plus impressionné le premier jour où, assistant à un séminaire au DAMTP, j’ai vu arriver Stephen Hawking en fauteuil roulant, la tête inclinée de côté, rictus sur le visage mais le regard toujours extraordinairement vif.

Le D.A.M.T.P. dans ses anciens locaux de Silver Street, avant son déménagement en 2002 dans des bâtiments modernes.

Dans les mois qui ont suivi j’ai eu l’occasion de mieux connaître Stephen. Je me souviens notamment d’un repas à la cantine de l’université, montrant les extraordinaires difficultés auxquelles Stephen était en permanence confronté pour accomplir les actes les plus simples de l’existence. Je me souviens aussi du jour où, voulant assister à un séminaire se tenant loin du DAMTP et nécessitant un déplacement en voiture, Stephen avait demandé si je pouvais le conduire avec mon propre véhicule. Je l’avais donc soulevé de son fauteuil roulant et pris dans mes bras pour le déposer sur le siège avant, m’étonnant de son poids qui ne devait guère dépasser les 40 kilos. Mais mon incapacité à communiquer vraiment avec lui était embarrassante. A cette époque en effet son élocution était déjà fortement altérée par sa maladie, de sorte que seules les personnes le connaissant très bien pouvaient comprendre ses paroles, ce qui pouvait créer des malentendus. Continuer la lecture

L’image de l’origine à travers science et littérature (2/2): du XVIIIe siècle à aujourd’hui

Suite du billet L’image de l’origine à travers science et littérature (1/2): de Homère à Milton

Première grande rupture entre science et religion, le XVIIIe siècle, qui marque le début du mécanisme et du rationalisme scientifiques. L’emprise judéo-chrétienne faiblit, mais la science des origines est encore trop balbutiante pour proposer autre chose qu’une date de création du monde conforme aux écritures : 4004 avant Jésus-Christ. Un écrivain et un savant seront les premiers à remettre sérieusement en question le dogme. Benoît de Maillet, consul de France aux Indes et écrivain, auteur de Telliamed (anagramme de son patronyme), affirme dès 1720 l’immense durée du temps de la Terre : plusieurs millions d’années. Le savant Buffon n’ose reculer aussi loin, mais dans la Théorie de la Terre (1749) il fournit des preuves expérimentales: en mesurant le temps de refroidissement de boulets ferreux portés au rouge, il en déduit que notre globe terrestre doit dater de 72 832 ans (il était encore loin du compte, puisque l’âge de la Terre est estimé aujourd’hui à 4,56 milliards d’années).

La formation de la Terre et l’origine de l’Homme.
L’écrivain et diplomate Benoist de Maillet fit preuve, dans cet ouvrage d’abord paru clandestinement, d’une profonde originalité en prenant le parti de l’évolutionnisme contre le fixisme, imaginant notamment l’origine de la vie dans la mer.
Benoist de Maillet, Telliamed, ou Entretien d’un Philosophe Indien, Amsterdam, 1748

La théorie de l’attraction newtonienne s’impose au XVIIIe siècle. Toutefois, des glissements se produisent quant à la question des origines. Le cadre de pensée newtonien est un espace illimité dans un temps éternel. Le problème de la genèse hante les esprits qui ne se contentent plus des Écritures, et cet univers incréé (sinon par l’action divine) que leur offre Newton ne peut les satisfaire. Non contents de revoir à la hausse l’âge de l’univers, ils entrevoient des mécanismes de formation; avec la perte du géocentrisme, la terre, qui n’est plus ni centre ni sommet de la création, n’a plus de raison de naître avant toute chose. Les savants commencent à établir une nouvelle chronologie de la création : l’univers d’abord, puis le Soleil, puis la Terre.

Buffon, par exemple, ne se contente pas de refaire la chronologie, il propose des mécanismes de naissance. Pour le système solaire, il attribue l’impulsion première au choc d’une comète qui, arrachant au soleil des lambeaux en fusion, aurait projeté au loin les futures planètes, retenues enchaînées par l’attraction. Cette cosmogonie sera reprise au début du XXe siècle par l’Anglais James Jeans, mais sans succès. Notons que l’antagonisme de deux Forces – l’attractive et la centrifuge – remet en honneur un très vieux mythe remontant à Héraclite (et largement présent dans les Védas), celui de la Grande Pulsation. L’équilibre s’altère tour à tour au profit de chacune d’elles jusqu’à son triomphe total, suivi d’un renversement qui donnera l’avantage à sa rivale.

La formation des planètes selon Buffon.
La célèbre « Histoire naturelle » comprend une “Preuve de la théorie de la Terre”, dans laquelle le naturaliste examine le problème de la formation des planètes. Buffon récapitule les théories précédemment proposées par les Anglais Whiston, Burnet et Woodward, et propose ensuite sa propre hypothèse. Suite à ses expériences effectuées sur des boulets, il propose un tableau récapitulatif donnant le “commencement, la fin et la durée de l’existence de la nature organisée dans chaque planète”. Bien que Buffon ait été déclaré impie par l’Eglise, cette gravure illustrant son ouvrage, due à l’artiste londonien N. Blakey, représente Dieu le Père créant les cercles des planètes au milieu de nuées.

Vers le milieu du XVIIIe siècle, la conception d’un fluide élémentaire universel se généralise. Le philosophe Emmanuel Kant a le premier la vision grandiose d’un état premier de la matière emplissant l’espace infini, et d’où naîtront les mondes. Plongée dans l’ombre et le silence, cette matière diffuse est déjà grosse de tous les futurs.

Relisons Diderot, dans sa Lettre sur les Aveugles (1749) :

« Combien de mondes estropiés, manqués, se sont dissipés, se reforment et se dissipent peut-être à chaque instant, dans des espaces éloignés… où le mouvement continue et continuera de combiner des amas de matière, jusqu’à ce qu’ils aient obtenu quelque arrangement dans lequel ils puissent persévérer. »

Ce n’est pas de Kant que Laplace tient la première idée de sa « nébuleuse primitive », mais des observations de l’astronome William Herschel. Son grand télescope l’a convaincu que certaines nébuleuses sont des nuées de matière diffuse, et que les étoiles doivent se former par condensation au sein de ces nuées. Ces observations, publiées en 1811, Laplace les reproduit au chapitre VI de son Système du Monde (édition de 1824). Lui qui, par ailleurs, ne cesse de répéter à l’instar de son maître Newton « Je ne forge pas d’hypothèses », lance la plus sensationnelle hypothèse du siècle : une première nébulosité presque imperceptible où se forme un noyau à peine brillant, des anneaux de vapeurs successivement abandonnés, tournant comme des cerceaux, puis se rompant en masses qui s’arrondissent à leur tour et où brillent d’autres petits soleils dans leur cocon brumeux… Le système solaire est né ! Les actuels modèles de formation du système solaire n’en diffèrent pas énormément.

Dessin original de William Herschel montrant divers objets nébuleux observés à travers son grand télescope.

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L’image de l’origine à travers science et littérature (1/2): de Homère à Milton

On trouve chez tous les peuples, dans le fonds le plus ancien de leurs traditions, des récits relatifs à l’origine de la terre et du ciel, c’est-à-dire des récits de cosmogonie. La plupart de ces traditions recherchent un Principe créateur à la source de toute chose : Dieu(x), Idée ou Élément. Comment la perfection première a-t-elle produit le continuum spatio-temporel, comment le parfait, l’éternel et l’incorruptible ont-t-il engendré l’imparfait, le changeant, le corruptible ? Aucun sujet n’a plus agité l’imagination humaine. L’origine de toutes choses est le mystère des mystères, et toute civilisation a tenté de trouver une explication.

En Europe, plus exactement dans le bassin méditerranéen, les premières sources littéraires grecques placent l’origine dans l’Eau. Ainsi Homère, dans l’Iliade, affirme que l’Océan est le père de tout. La Théogonie d’Hésiode (VIIIe siècle) est déjà plus complexe, car elle fait une première synthèse de traditions plus anciennes. Son récit de procréation sexuelle entre les forces cosmiques et des batailles entre géants fut extrêmement populaire. Hésiode use de son intuition poétique et de son expérience intérieure pour « inventer » l’Origine du Monde à partir du Vide:

« Donc, avant tout, fut le Vide ; puis Terre aux larges flancs, assise sûre à jamais offerte à tous les vivants, et Amour, le plus beau parmi les dieux immortels, celui qui rompt les membres et qui, dans la poitrine de tout dieu comme de tout homme, dompte le cœur et le sage vouloir. Du Vide naquirent Erèbe et la noire Nuit. Et de Nuit, à son tour, sortirent Éther et Lumière du Jour. Terre, elle, d’abord enfanta un être égal à elle-même; capable de la couvrir tout entière, Ciel Étoilé, qui devait offrir aux dieux bienheureux une assise sûre à jamais. »

La Théogonie d’Hésiode (poème en 1 022 hexamètres grecs, VIIIe-VIIe s. av. J.-C.) est une généalogie des dieux qui débute avec Gaïa, la Terre, élément primordial d’où naquirent les races divines. Elle enfanta seule le Ciel et l’Océan, Ouranos et Pontos, puis, unie à ces fils, donna naissance à d’innombrables divinités parmi lesquelles les Titans, les Titanides, les Cyclopes, les Géants, Cronos et Zeus. Le récit s’attache ensuite à la conquête de l’univers par Zeus, après les batailles décisives contre les Titans et le monstre Typhée.
Ce récit de la Création du monde à travers la bataille entre les forces de l’ordre (cosmos) et les puissances du désordre (chaos), a fortement influencé la pensée cosmogonique grecque.
Dans cette édition d’art illustrée par Georges Braque, l’artiste a représenté le poète grec recevant de Moïse le flambeau de la tradition hébraïque.
Hésiode, Théogonie, Paris, Maeght, 1955.

Il est intéressant de noter que trois mille ans plus tard, la cosmologie quantique, qui est la forme actuellement la plus élaborée de la cosmogonie scientifique, fondée sur les théories de la relativité générale et de la physique quantique, met en équations le surgissement spontané de l’univers à partir des fluctuations du Vide.

L’inflation chaotique.
En 1988, le physicien russe Andrey Linde a émis l’hypothèse que les conditions initiales de l’Univers sont chaotiques, c’est-à-dire que le vide quantique est très inhomogène. Dans un tel scénario, des fluctuations différentes engendrent une multitude d’univers distincts, parallèles ou enchâssés les uns dans les autres, sans communication possible entre eux, possédant chacun leurs lois physiques propres. Dans des simulations sur ordinateur, les univers dont le développement initial a connu une phase d’expansion très rapide (inflation) sont les plus probables, et occupent donc les pics de ce diagramme. Ceux en expansion modérée – tel le nôtre – sont beaucoup moins probables, et gisent au fond des vallées.
Simulation d’ordinateur, A. Linde, Stanford University

Dans le Timée, Platon présente une déité – « Grand Architecte de toutes choses » – donnant une extension physique à une Idée :

« Lorsque Dieu entreprit d’ordonner le tout, au début, le feu, l’eau, la terre et l’air portaient des traces de leur propre nature, mais ils étaient tout à fait dans l’état où tout se trouve naturellement en l’absence de Dieu. C’est dans cet état qu’il les prit, et il commença par leur donner une configuration distincte au moyen des idées et des nombres. Qu’il les ait tirés de leur désordre pour les assembler de la manière la plus belle et la meilleure possible, c’est là le principe qui doit nous guider constamment dans toute notre exposition. »

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L’astronomie dans l’imaginaire collectif

Comment l’homme se forge-t-il des images mentales du cosmos, et quelle place ces représentations occupent-elles dans son imaginaire, qu’il soit scientifique, artistique, philosophique ou tout simplement populaire ?

Dans cet ouvrage d’épistémologie publié en 1938, Bachelard met l’accent sur le rôle des archétypes de la pensée dans la transition entre l’esprit « préscientifique » et l’esprit « scientifique ».

Il est intéressant d’analyser les différentes façons dont le cosmos est représenté dans la culture savante ou populaire, individuelle ou collective, et de les mettre en rapport avec le développement des connaissances astronomiques, afin d’y déceler ce que Bachelard appelait des « archétypes de la pensée ».

L’astronomie a souvent fécondé l’imaginaire collectif, au point d’imprégner notre quotidien, par le biais de mots de vocabulaire, des usages et représentations qui leur sont liés.

Prenons l’exemple de l’étoile – l’objet astronomique à la fois le plus familier et le plus transcendant. Le mot provient du latin stella, qui désignait tout ce qui scintille.

Nous devons aux Arabes d’avoir baptisé la plupart des étoiles les plus brillantes. Qui n’a pas entendu parler d’Aldébaran, de Véga ou de Bételgeuse, ne serait-ce qu’au travers de noms de marques ou de slogans publicitaires ? Et on ne compte plus les lieux, places, rues, chemins, enseignes, baptisés Sirius, Antarès, Procyon, Rigel, Deneb, Capella ou Algol. Quant aux motifs étoilés à cinq, six, huit, dix branches ou davantage, ils se retrouvent dans un immense éventail de réalisations humaines : sculptures, architecture des espaces publics, guides touristiques, drapeaux. Pensons aussi aux voûtes de tant de monuments – chapelles médiévales, cathédrales, tombeaux de rois et d’empereurs – qui rappellent la présence permanence de la voûte étoilée au-dessus de nos têtes. Notons l’utilisation très répandue du mot « zénith » pour baptiser salles de spectacles et centres de congrès. Le zénith astronomique est le point de la sphère céleste situé à la verticale au-dessus de la tête d’un observateur, tandis qu’au figuré, il désigne le degré le plus élevé. Peu de rapport a priori avec les vastes édifices de rassemblement populaire, sinon que les spectacles qui s’y déroulent mettent en scène des « stars » brillant de façon éphémère au firmament de leur carrière…

 

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La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (5) : Cassini

Suite du billet précédent La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (4) : Gassendi et fin

De la Provence à Paris : Cassini Ier

Concluons ce récit en évoquant plus brièvement la vie et l’œuvre de Gian-Domenico Cassini (1625-1712), astronome d’origine également provençale. Né à Perinaldo, alors dans le comté de Nice appartenant au Duché de Savoie, il est éduqué au collège jésuite de Gênes. Ses brillantes aptitudes le font remarquer d’un riche amateur de Bologne, le marquis Cornelio Malvasia. En 1644, ce dernier l’engage pour travailler à l’Observatoire de Panzano encore en construction. De nombreux instruments sont mis à sa disposition et il côtoie les pères jésuites Giovanni Riccioli et Francesco Grimaldi, deux astronomes de grande notoriété qui complèteront son éducation.

La qualité de ses observations et ses publications astronomiques de valeur lui valent d’être nommé professeur d’astronomie et de mathématiques à l’Université de Bologne, en 1650. Il a alors vingt-cinq ans.

Explication des mouvements planétaires selon Ptolémée dans un ouvrage de Cassini

Dans les états sous juridiction de l’église catholique romaine, il est obligé d’enseigner l’astronomie de Ptolémée. Cependant, après l’observation suivie de la comète de 1652-53, il est conduit à adopter le système géo-héliocentrique de Tycho Brahe, déjà favori des jésuites (il n’adhèrera au modèle copernicien que sur le tard).

Expert également en hydraulique et en ingénierie, Cassini acquiert une telle réputation que le sénat de Bologne et le pape le chargent de plusieurs missions scientifiques et politiques. Mais c’est l’astronomie qui l’occupe principalement. Il découvre la grande tache rouge de Jupiter en 1665, et détermine la même année la vitesse de rotation de Jupiter, Mars et Vénus.

La planète Jupiter et sa tache dessinée en Italie par Giovanni Cassini en 1666

Sa notoriété franchit les frontières et, en 1668, Colbert, qui recherche des savants étrangers pour la toute nouvelle Académie des Sciences parisienne, lui offre d’en devenir membre correspondant. Cassini accepte. Colbert l’invite alors à venir en France pour un séjour de durée limitée, afin de l’aider dans la construction du nouvel observatoire. Continuer la lecture

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (4) : Gassendi

Suite du billet précédent La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (3) : Peiresc

De l’astronomie à l’atomisme

Pierre Gassendi naît le 22 janvier 1592 près de Digne, dans les Alpes de Haute-Provence. Après avoir commencé ses études au collège de Digne, il suit des cours de philosophie à l’université d’Aix. En 1614, après l’obtention d’un doctorat de théologie à Avignon, il est nommé professeur de rhétorique et chanoine à Digne, puis professeur de philosophie à Aix, dont il semble avoir été chassé par la venue des jésuites. Il terminera sa vie le 24 octobre 1655 à Paris, après avoir été nommé, dix ans auparavant, professeur de mathématiques au Collège Royal (devenu depuis le Collège de France). Gassendi est le type même de l’humaniste polyvalent : il est à la fois astronome, mathématicien, philosophe, théologien et biographe[i]. Mais c’est en astronomie et en philosophie que ses travaux seront les plus durables.

Lieu de naissance de Gassendi à Champtercier, près de Digne. Lithographie de Victor Camoin, Musée Gassendi

Fils de cultivateurs peu aisés, Pierre Gassendi aurait dès son enfance contracté sa passion pour les choses du ciel en gardant les troupeaux de nuit. Toute sa vie il ne cessera d’observer, utilisant à la fois des lunettes et des instruments à pinnules. Pendant ce premier demi-siècle d’existence des lunettes, les deux méthodes se pratiquent en effet en parallèle : avec les lunettes on cherche à faire des découvertes, avec les instruments traditionnels comme le quart de cercle ou le rayon astronomique que l’on utilise à l’œil nu, on prend les mesures, ce que les lunettes ne permettent pas encore de faire[ii].

Dessin des taches solaires par Scheiner

Les taches solaires sont l’une des grandes nouveautés révélées par la lunette, mais dans un premier temps elles ne sont pas comprises. A l’époque de Gassendi, il faut multiplier les observations pour essayer de déterminer leur vraie nature. Les taches sont-elles sur la surface du soleil, ou de petits satellites tournant autour de lui ? Sont-elles des nuages, ou bien une imperfection de la lunette elle-même ? Gassendi commence ses observations en 1620 et en fait une longue série, avec un regain d’activité autour de 1626, l’année des premiers travaux de Christoph Scheiner (1575-1650) sur la question, qui prend les taches pour des satellites. Gassendi suit au contraire Galilée, en les considérant comme des marques sur la surface du soleil, et donc une preuve de la rotation de notre étoile. A partir de ses observations des taches, il détermine la vitesse de rotation du soleil, obtenant une estimation de 25 à 26 jours, résultat assez remarquable pour ces valeurs qui varient selon la latitude. Malheureusement, la plupart des observations solaires de Gassendi, faites avant la période où il a conservé systématiquement ses notes dans des cahiers, sont perdues. Par la suite, Gassendi devient l’un des premiers astronomes à comprendre l’importance que peut avoir un recueil d’observations. Le 27 septembre 1635, il écrit à Peiresc que « pour empêcher que ces papillotes ou plumitifs de mes observations ne s’égarent plus, j’ai commencé depuis quelque temps d’écrire le tout en une main de papier toute entière que j’ai cousue et couverte en parchemin à ce dessein. » Son diaire (journal astronomique) est né, en même temps que la reconnaissance de la nature essentiellement historique de l’astronomie, qui le poussera à organiser et préserver ses propres observations.

portrait de Gassendi, gravure de Claude Mellan – Musée Gassendi

J’ai parlé dans le billet précédent du projet d’atlas lunaire mené conjointement par Gassendi et Peiresc à partir de 1634. De septembre à décembre 1636, on peut suivre les observations de la lune dans le diaire de Gassendi. Hélas, la mort de Peiresc le 24 juin 1637 met un terme à la préparation de l’atlas. Le graveur Claude Mellan reste à Paris et Gassendi, très affecté, abandonne le projet. Comme il l’explique dans sa Vie de Peiresc, leur objectif, outre le pur intérêt astronomique, était d’ordre cosmologique, s’agissant de mettre en évi­dence le fait que le globe de la lune est sem­blable au globe terrestre, et d’avaliser l’intuition de Galilée sur la profonde unité entre la physique terrestre et la physique céleste. Continuer la lecture

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (3) : Peiresc

Suite du billet précédent (2) : L’apport de Galilée

Peiresc, le prince des curieux

Nicolas-Claude Fabri de Peiresc naît le 1er décembre 1580 à Belgentier, petite commune de Provence située entre Aix et Toulon. Sa vie nous est essentiellement connue par la biographie qu’en fit son grand ami Pierre Gassendi[i].

Le château de Peiresc à Belgentier (Var)

Adolescent, Peiresc est élève des jésuites dans leurs collèges d’Avignon puis de Tournon ; à l’âge de seize ans il y reçoit un enseignement d’astronomie, qui le passionne malgré l’austérité de cette science qui à l’époque se limite à inventorier les étoiles et, par des mesures d’angles à l’arbalestrille ou à l’astrolabe, à suivre leurs mouvements. Peiresc revient ensuite faire sa philosophie à Aix-en-Provence, puis se rend à Padoue pour étudier le droit, tout en suivant nombre d’autres enseignements.

L’humaniste Gian Vincenzo Pinelli, ami de Galilée et de Peiresc.

Il se lie rapidement avec l’humaniste italien Gian Vincenzo Pinelli (1535-1601), qui devient son maître et modèle. C’est de Pinelli, dont la bibliothèque aurait été la plus vaste du XVIe siècle, que Peiresc tirera son goût immodéré pour les livres et les cabinets de curiosité. C’est chez lui également qu’il rencontre pour la première fois Galilée, à qui Pinelli avait ouvert sa bibliothèque.

Après plus de trois ans passés en Italie et à la mort de Pinelli qui l’affecte profondément, Peiresc revient en France pour continuer ses études de droit. Il séjourne à Montpellier pour passer sa thèse de doctorat puis, après divers voyages à Paris, Londres et les Flandres, il est nommé conseiller au Parlement de Provence. L’astronomie va cependant rester l’une de ses occupations majeures : jamais il ne s’éloignera de cette discipline et, par périodes, lui consacrera toute son activité.

Portrait de Peiresc jeune

Dès l’automne 1604, Peiresc observe la rencontre des trois planètes supérieures Mars, Jupiter et Saturne, événement qui ne se produit que tous les huit cents ans et qu’on appelle la Grande Conjonction. En même temps paraît une étoile de la grandeur de Jupiter, qu’on voit plus d’un an à l’un des pieds de la constellation du Serpentaire. Peiresc n’ayant pas encore de globe céleste pour s’assurer du nombre des étoiles fixes, croit qu’il s’agit d’une étoile déjà répertoriée par les Anciens. Cependant, par les lettres qu’il reçoit quelques mois après, il apprend qu’il s’agit d’une nouvelle étoile, que Galilée observe en même temps que lui et dont l’apparition porte un coup de plus à la doctrine aristotélicienne de l’immuabilité du ciel des fixes. Ces « étoiles nouvelles » sont appelées de nos jours des supernovæ. Celle observée par Peiresc est connue sous le nom de « supernova de Kepler », car ce dernier l’observa pendant près d’un an et en tira d’intéressantes leçons.[ii] Continuer la lecture

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (2) : L’apport de Galilée

Suite du billet précédent : Montaigne

La révolution galiléenne

Au cours des soixante années qui suivent la publication du De revolutionibus, seule une poignée d’astronomes répartis en Europe mesurent l’importance de la thèse copernicienne et s’attachent à la défendre, voire à l’adopter et à l’améliorer : William Gilbert et Thomas Digges en Angleterre, Galileo Galilei dans la très catholique Italie, Georg Joachim Rheticus, Michael Maestlin, Christophe Rothmann et Johannes Kepler en pays luthériens. Ils doivent cependant faire face aux virulentes critiques adressées à la doctrine du double mouvement de la Terre, jugée absurde. Reprenant l’argumentation d’Osiander, la majorité des savants de l’époque ne retiennent en effet de l’œuvre copernicienne que l’ingénieuse fiction mathématique permettant de faciliter et d’améliorer les calculs d’éphémérides célestes. En témoignent les nouvelles tables astronomiques dites Pruténiques, élaborées en 1551 par Erasmus Reinhold et s’appuyant sur la théorie héliocentrique, qui s’avèrent légèrement supérieures aux séculaires Tables Alphonsines fondées sur le système géocentrique de Ptolémée.

Ce sentiment de défiance est conforté par le Danois Tycho Brahé (1546-1601), le plus célèbre astronome de son temps réputé pour l’extrême qualité de ses observations. S’il admire l’œuvre du chanoine polonais, il ne peut en aucune manière adhérer au géocinétisme, raison pour laquelle il propose en 1583 un modèle dit géo-héliocentrique, système mixte dans lequel la Terre est immobile, la Lune, le Soleil et les étoiles fixes tournent autour d’elle, mais les cinq planètes tournent autour du Soleil. Ce confortable et astucieux compromis, qui lui permet de rester fidèle aux principes de la physique aristotélicienne et à l’interprétation théologique de la Bible, recueille rapidement l’aval de la majorité des astronomes, des philosophes et des théologiens de l’époque, qu’ils soient catholiques ou réformés. Continuer la lecture

La révolution copernicienne chez les humanistes provençaux (1) : Montaigne

Début d’une série de billets adaptés d’un article paru en anglais dans la revue Inference

Le Soleil fixe au milieu des planètes

Dans le premier livre, je décris toutes les positions des orbes, ainsi que les mouvements que j’attribue à la Terre, afin que ce livre contienne pour ainsi dire la constitution générale de l’univers.
Nicolas Copernic, lettre-préface au pape Paul III, Des révolutions des orbes célestes, 1543 (trad. A. Koyré, Paris, Alcan, 1934)

Manuscrit du Commentariolus

L’œuvre princeps du chanoine polonais Nicolas Copernic (1473-1543), De Revolutionibus orbium cœlestium[i], publiée l’année même de sa mort, a été le fruit d’un long travail préparatoire présenté pour la première fois en 1515 sous forme réduite et manuscrite dans le Commentariolus[ii], diffusé uniquement auprès d’un cercle restreint d’intellectuels. Le traité astronomique complet de 1543 est considéré par les historiens modernes comme étant à l’origine de la vision moderne de l’univers. Il a pour objet d’attaquer, en vue de la remplacer, la thèse géocentrique consacrée par Aristote quelque deux mille ans plus tôt, et confortée par l’astronome alexandrin Claude Ptolémée dans son célèbre Almageste, prestigieux monument de science observationnelle et mathématique écrit dans les années 140 de notre ère, et qui depuis lors régnait sur l’astronomie occidentale et arabe.

Conscient des imperfections du système géocentrique de Ptolémée et soucieux de trouver une harmonie géométrique dans l’organisation du cosmos, Copernic réintroduit le système héliocentrique, modèle astronomique déjà évoqué dans l’Antiquité mais resté en sommeil, selon lequel le Soleil est au centre géométrique du monde tandis que la Terre tourne autour de lui en un an et sur elle-même en un jour. Ravalée au rang de simple planète, c’est-à-dire d’astre errant au même titre que Mercure, Vénus, Mars, Jupiter et Saturne, notre planète cesse ainsi d’occuper une position cosmologique privilégiée.

Dans la seconde moitié du XVIe siècle, le premier à mentionner le nom de Copernic en France est Omer Talon (1510-1562), un disciple de Petrus Ramus, dans les Academicae questiones de 1550 : la réception est plutôt favorable, car les ramistes sont hostiles à Aristote[iii]. En revanche, peu de ses contemporains prennent Copernic au sérieux, et les jugements sur l’héliocentrisme sont majoritairement négatifs. On lit notamment des railleries à l’égard de la thèse copernicienne chez les poètes de La Pléiade, comme le célèbre Du Bartas[iv] ou le moins connu Jean Bodin[v]. De fait, la doctrine de Copernic, jugée absurde car contraire à l’évidence sensorielle de l’immobilité terrestre, se répand très lentement ; le terme même de « révolution scientifique » qui lui est attaché n’a fait son apparition qu’au XXe siècle sous la plume de l’épistémologue Thomas Kuhn[vi].

Guillaume de Salluste seigneur du Bartas (1544-1590)

Il se trouve entre nous des esprits frénétiques
Qui se perdent toujours par des sentiers obliques
Et, de monstres forgeurs, ne peuvent point ramer
Sur les paisibles flots d’une commune mer.
Tels sont comme je crois ces écrivains qui pensent
Que ce ne sont pas les cieux ou les astres qui dansent
A l’entour de la terre, mais que la terre fait
Chaque jour naturel un tour vraiment parfait.
Guillaume de Salluste du Bartas, La Sepmaine ou création du monde, 1578.

Cependant, Michel de Montaigne (1533-1592) fait figure d’exception en soutenant, dans ses Essais, non seulement la thèse héliocentrique, mais en percevant aussi l’œuvre de Copernic comme une révolution scientifique en train de s’accomplir. Pour en comprendre les raisons profondes, il faut rappeler la position fondamentalement sceptique de Montaigne concernant la philosophie de la connaissance.

Le système héliocentrique de Copernic, déjà proposé dans l’Antiquité par Philolaos et Aristarque de Samos

Exercice de jugement sceptique sur l’astronomie

Montaigne reçoit une éducation humaniste dès son plus jeune âge ; il fait une carrière de magistrat, exerce la fonction de maire de Bordeaux et prend sa retraite à l’âge de trente-sept ans pour écrire et réviser, de 1571 à sa mort, les fameux Essais, qui sont des exercices de jugement. Continuer la lecture

Mes romans (7) : Ulugh Beg, l’astronome de Samarcande

Ulugh Beg, l’astronome de Samarcande

310 pages, JC Lattès, Paris, 2015 – ISBN 978-2709644839

CouvertureEn 1429, Samarcande, escale majeure de la route de la soie connaît une animation encore plus vive qu’à l’ordinaire. Le plus grand observatoire jamais conçu vient d’être inauguré. Les ambassadeurs du monde vont contempler un immense sextant de 80 mètres de haut et 40 mètres de rayon plongeant dans une fosse vertigineuse, un gigantesque cadran solaire dont les parois externes sont couvertes d’une vaste fresque représentant le zodiaque et qui recèle les plus perfectionnés des instruments de mesure du temps et de l’espace : sphères armillaires, clepsydres, astrolabes…
Le promoteur de ce prodige architectural, mais aussi le directeur de l’observatoire n’est autre que le prince et gouverneur de Samarcande, Ulugh Beg, le petit-fils du conquérant redoutable qui mit tout l’Orient à feu, de l’Indus au Jourdain : Tamerlan.
Amoureux des sciences et du ciel, piètre politique et militaire – ce qui lui coûtera la vie -, Ulugh Beg entouré des meilleurs astronomes de son temps, va calculer la position de mille étoiles et rédiger un ouvrage majeur : les tables sultaniennes qui fascineront les savants, les lettrés et les voyageurs du monde entier.
C’est l’histoire totalement hors du commun de ce savant poétique et rigoureux que Jean-Pierre Luminet nous invite à découvrir dans une fresque romanesque épique, au cœur d’un monde de grandes étendues désertiques, de cités au raffinement incomparable et de guerres permanentes où, cependant, l’homme continue plus que jamais sa conquête de la science et des étoiles.

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Mes romans : Les bâtisseurs du ciel (l’intégrale)

Les Bâtisseurs du ciel (l’intégrale)

EAN : 9782709636377Parution : 10/11/2010
1640 pages

Batisseurs-couvRassemblés en un volume, les quatre grands romans de Jean-Pierre Luminet consacrés à ceux qui ont totalement changé notre vision de l’univers : Copernic, Kepler, Tycho Brahé, Galilée, Newton.
« Au cours du XVIe et du XVIIe siècle, une poignée d’hommes étranges, des savants astronomes, ont été des précurseurs, des inventeurs, des agitateurs de génie. Ce qu’on ignore généralement – peut-être parce que leurs découvertes sont tellement extraordinaires qu’elles éclipsent les péripéties de leur existence – c’est qu’ils ont été aussi des personnages hors du commun, des caractères d’exception, des figures romanesques dont la vie fourmille en intrigues, en suspense, en coups de théâtre… »
La série Les Bâtisseurs du ciel est un hymne à la science, au plaisir et à la hardiesse.

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DOSSIER DE PRESSE

« Vulgarisateur surdoué et passionné, Jean-Pierre Luminet nous ouvre les portes de la nuit. »
Télérama

« Dans ses romans s’expriment toute la précision et la clarté du scientifique. »
Le Monde » Continuer la lecture

Les péchés d’Isaac Newton, né le jour de Noël 1642

Ce jour de Noël 2016 est propice pour rappeler quelques éléments de la vie et de la personnalité pour le moins étrange du jeune Isaac Newton. Celui qui deviendra le plus grand et plus influent savant de l’Histoire est né en effet le jour de Noël 1642 au manoir de Woolsthorpe, près de Grantham dans le Lincolnshire. Cette date est celle du calendrier julien encore en vigueur en Angleterre. Il le restera jusqu’en 1752, les Anglais préférant, selon Johannes Kepler, « être en désaccord avec le Soleil plutôt qu’en accord avec le pape »! Dans le calendrier grégorien, auquel le reste de l’Europe était passée depuis 1582, le 25 décembre 1642 correspond en réalité au 4 Janvier 1643. Mais l’histoire est trop belle pour ne pas être racontée le jour de Noël, car cette date on ne peut plus symbolique a joué un rôle capital dans la construction de la structure mentale pour le moins curieuse d’Isaac Newton.

Ma photographie du manoir de Woolsthorpe prise en septembre 2014, à l’occasion du tournage d'un épisode de la série Entre Terre et Ciel pour la chaîne Arte.
Ma photographie du manoir de Woolsthorpe prise en septembre 2014, à l’occasion du tournage d’un épisode de la série Entre Terre et Ciel pour la chaîne Arte.

Newton est né le même jour que le Christ. Et comme lui, son père était déjà aux cieux. N’a-t-il donc pas été engendré par les puissances astrales, du moins symboliquement ? Et l’anagramme de son nom, Isaacus Neuutonus, n’est-il pas Ieoua Sanctus Unus, « Yahvé seul Saint », comme il l’a lui-même souligné dans ses écrits ?

De fait, Newton sera profondément religieux toute sa vie, et passera plus de temps à l’étude de la Bible que de la science. Mais, selon les historiens, il était hérétique, adepte du socinianisme, de l’arianisme et de l’antitrinitarisme, trois formes ancestrales de ce que l’on nomme aujourd’hui l’unitarisme. Il parvint à cette conclusion non pas sur des bases rationnelles ou des doutes sur la foi, mais en interprétant à sa façon les anciennes autorités religieuses. Il se persuada que les documents révélés ne donnaient aucun support aux doctrines de la Trinité, lesquelles étaient dues, selon lui, à des falsifications tardives des Pères de l’Eglise. Pour lui, le Dieu révélé était un seul et unique Dieu.

Voici comment, dans mon roman La Perruque de Newton, j’ai tenté de traduire les linéaments de sa pensée mêlant théologie, numérologie et chronologie biblique.

« Il lui faut relever les altérations commises par Athanase, Grégoire et Jérôme sur les écrits bibliques, ces faussaires qui ont osé tricher avec les Écritures. Tout est là, pense-t-il. Toute la grande apostasie s’est passée en cet an 325, au concile de Nicée, quand les évêques ont décidé que le Père et le Fils étaient de la même substance et ont inventé la Trinité, cette nouvelle forme de polythéisme, et ils ont excommunié Arius, qui prêchait que le Père était Un. Certes, Jésus avait reçu le Verbe divin au temps de la Passion, mais ce n’était qu’un homme, un prophète, fût-il le premier d’entre eux. Newton ajoute donc à cette date le temps de vie des deux « témoins », comme il est dit dans Apocalypse 11-3 : 1260 jours, qu’il faut bien sûr convertir en années. Mais le résultat donne une date sans signification réelle, même en y ajoutant les 3 jours, ou plutôt les 3 ans, que durerait leur mort. Newton se plonge alors dans l’histoire des siècles obscurs qui ont suivi la grande apostasie du concile de Nicée. Une date arrête son attention : l’an 380, quand l’empereur Théodose se convertit à l’hérésie trinitaire et ordonne qu’elle soit la religion de tout l’empire romain. Or, 380 + 1260 + 3 = 1643 : la date de naissance d’un certain Isaac Newton à Woolsthorpe, à quelques jours près !

Ce choc des dates l’effraye d’abord, puis dissipe tous ses doutes : il est bien le nouvel Élu, le nouveau Messie venu annoncer la fin des temps. Le nouveau Christ donc, fondateur sacrifié d’une nouvelle alliance entre l’homme et le monde…

Newton ne peut se contenter d’enregistrer passivement cette coïncidence. Il doit n’y avoir qu’un seul Isaac, un seul Élu né le jour de Noël, un seul Prophète de la nouvelle philosophie naturelle. Il entreprend alors de démontrer, par une de ces minutieuses reconstitutions chronologiques dont il a le secret, que Jésus est né non pas à la date fixée par la tradition, mais au printemps. Et dans le manuscrit explicatif qu’il rédige dans la foulée, mais qu’il enferme soigneusement dans sa malle secrète, il laisse des blancs au milieu des phrases pour ne pas avoir à écrire le nom de ce nouveau rival, le Christ ! »

Portrait de Newton par Kneller
Portrait de Newton par Kneller

A cette époque réputée pour son intolérance religieuse, il existe peu de traces de l’expression publique des vues théologiques radicales de Newton, les plus notables étant ses refus de l’ordination et, sur son lit de mort, celui du dernier sacrement. Toujours est-il que Newton adoptera « un positivisme méthodologique », en vertu duquel il reconnaîtra l’autonomie du discours scientifique sans impliquer pour autant un renoncement à l’arrière-plan métaphysique et théologique. C’est ainsi que, bien que la loi universelle de la gravitation soit sa découverte la plus connue, Newton met en garde ceux qui verraient l’Univers comme une simple machine (à cet égard il voua toute sa vie une véritable haine théologique envers Descartes). Il affirme ainsi : « La gravité explique le mouvement des planètes, mais elle ne peut expliquer ce qui les mit en mouvement. Dieu gouverne toutes choses et sait tout ce qui est ou tout ce qui peut être ».

Dans un précédent billet de blog, j’ai conté l’épisode semi-légendaire de la découverte de la gravitation universelle à la suite de l’observation de la chute d’une pomme dans son verger de Woolsthorpe. Du pommier de Newton, passons donc maintenant aux péchés de Newton (pardon pour le mauvais jeu de mots, j’ai écrit ce billet en pleine nuit, après un dîner de réveillon bien arrosé !).

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On n’est pas sérieux quand on a 17 ans ? Questions d’un lycéen

Il y a quelques semaines,  un étudiant espagnol de 17 ans  en préparation d’un double diplôme  du bachillerato espagnol et du bac français (le Bachibac), m’a écrit pour me dire qu’il avait choisi pour son travail de recherche le thème de l’énigme de l’univers.  Voici le questionnaire qu’il m’a envoyé, et les réponses que je lui ai données.  Cela peut servir pour tous les jeunes du même âge… au cas où ils liraient mon blog! On n’est pas sérieux quand on a 17 ans, écrivait Rimbaud. Vraiment ?

1/ Pour quoi êtes-vous devenu un scientifique ?

J’ai longtemps hésité entre les disciplines artistiques, que j’ai aussi beaucoup pratiquées (littérature, musique, peinture), et les sciences. J’ai fini par choisir ces dernières compte tenu de mes études de mathématiques, et lorsque j’ai compris que la recherche scientifique pouvait être aussi créative et imaginative que la pratique artistique.

2/ Si vous devriez recommencer à zéro vos études, est-ce que vous choisiriez le même domaine ?

Probablement oui. Mais, si les conditions familiales avaient été favorables, je serai peut-être devenu compositeur de musique, pianiste ou chef d’orchestre.

3/ À votre avis, quelle est la relation entre la physique et la philosophie ?

Relation variable selon les époques. Essentielle depuis l’Antiquité jusqu’au siècle des Lumières, séparée jusqu’au milieu du XXe siècle. Mais comme la physique quantique et la relativité générale remettent en cause les concepts même d’espace, de temps, de matière et de réalité, on assiste à un regain d’intérêt de certains philosophes pour la science, même s’ils n’ont généralement pas les outils techniques pour la comprendre vraiment.

4/Beaucoup des scientifiques affirment que pour arriver à découvrir, savoir comme répondre aux questions déjà formulées n’est pas assez, savoir comment les formuler est aussi nécessaire. Qu’est-ce que vous en pensez ?

C’est évident. J’ajouterai même qu’un grand scientifique doit être capable d’imaginer des questions qui n’avaient jamais été posées auparavant. Continuer la lecture

La mort de Tycho Brahe (24 octobre 1601)

Hommage à Tycho Brahe, astronome danois mort le 24 octobre 1601 à Prague.

Le texte qui suit conte les derniers jours de la vie de Tycho Brahe. Il reproduit, agrémenté d’images, le dernier chapitre de mon roman La discorde céleste, paru en  2008 aux éditions J.C. Lattès, repris en Livre de Poche en 2009 et dans l’ouvrage complet Les Bâtisseurs du ciel (J.C. Lattès, 2010). Il existe également une traduction en espagnol, titrée El Tesoro de Kepler (Ediciones B, 2009)

couvDiscorde discordepoche
Batisseurs-couv tesoro

 Afin de mieux suivre le déroulement du récit, je donne en préambule un bref rappel sur les personnages mis en jeu (parfaitement historiques, bien qu’il s’agisse d’un roman)

Personnages

tycho_brahe1Tycho Brahé (1546-1601). Astronome danois, qui se fit connaître par la description de l’étoile nouvelle apparue en 1572. Il put ensuite mener ses travaux grâce à l’octroi par le roi Frédéric II de Danemark d’un domaine sur l’île de Hven, où il fit construire le mythique observatoire d’Uraniborg. Là, entouré d’étudiants, de savants et de princes, Brahé accumula pendant vingt ans des mesures à l’œil nu d’une incroyable précision, notamment sur les positions de la planète Mars. N’admettant pas le système de Copernic, il chercha un compromis et le combina à l’ancien système de Ptolémée : pour lui, les cinq planètes connues tournaient autour du Soleil, l’ensemble faisant lui-même le tour de la Terre immobile. Dépossédé de ses biens, il quitta le Danemark et, en 1599, devint le mathématicien impérial de l’empereur Rodolphe II à Prague. C’est là qu’il fut assisté par Johann Kepler, au cours d’une collaboration orageuse. A sa mort brusquement survenue en 1601, il fut enterré en grande pompe à l’église Notre-Dame de Tyn à Prague. Johann Kepler lui succéda comme mathématicien impérial et utilisa ses données pour développer ses propres théories sur l’astronomie.
Christine Brahé, née Jorgensdatter (1549-1604), fille de paysan et épouse morganatique de Tycho, survécut trois ans à son mari et fut enterrée auprès de lui. Les fils de Tycho Brahé, Tyge (1581-1627) et Jorgen (1583-1640), ne tinrent pas les promesses que leur père avait placées en eux, Tyge s’occupant des finances et Jorgen d’alchimie et de médecine. Ses filles Madeleine (1574-1620), Sophie (1578-1655) et Cécile (1580-1640) eurent une jeunesse délurée, tandis qu’Elisabeth (1579-1613), mise enceinte par le secrétaire de Tycho, Franz Tengnagel, dut épouser ce dernier dans la quasi-clandestinité.

keplerJohannes Kepler (1571-1630). Mathématicien, astronome et physicien, le plus prolifique de l’histoire avec Newton et Einstein. Il est surtout connu pour avoir découvert que les planètes ne tournent pas en cercle autour du Soleil, mais en suivant des ellipses. Ses innombrables découvertes passèrent à peu près inaperçues des autres savants de son temps, notamment de Galilée. Mais Newton en comprit toute la valeur, et elles lui fournirent la base de la découverte du principe de la gravitation universelle.. Issu d’un milieu extrêmement défavorisé, et après une enfance difficile marquée par la pauvreté et les maladies, Kepler réussit à rejoindre l’université de Tübingen, où Michael Maestlin l’initia aux doctrines de Copernic. Après avoir enseigné les mathématiques à Gratz, il fut appelé à Prague auprès de Tycho Brahé pour devenir son principal assistant et donner forme à ses milliers d’observations astronomiques. Mais Tycho Brahé n’étant pas copernicien, leur collaboration fut une longue discorde. À la mort de ce dernier en 1601, Kepler lui succéda comme astronome de l’empereur Rodolphe II. Il conserva la même fonction auprès de l’empereur Mathias (1612-19), puis auprès de Ferdinand II en 1619, et en 1628 auprès du duc de Wallenstein. Pris dans la tourmente de la Guerre de Trente Ans, il mourut épuisé par la fatigue et la misère.

barbara-kepler-detailBarbara Kepler, née Mulleck ou Müller (1573-1611) épousa Johann Kepler en 1597 à l’âge de 24 ans, après avoir déjà été deux fois veuve. Sa fille Regine, issue d’un premier mariage, fut élevée par le couple. Barbara eut avec Johann cinq enfants, dont deux moururent au berceau. Fière et acrimonieuse, Barbara harcela Johann toute sa vie, devint folle et mourut en 1611, suivie de près dans la tombe par un de ses fils.

rudolfiiRodolphe II de Habsbourg (1552-1612), petit-fils de Charles Quint, roi de Bohème et de Hongrie, puis Empereur du Saint Empire romain germanique de 1576 à 1612. Protecteur des arts et des sciences (Arcimboldo, Tycho Brahe, Kepler) mais introverti et mélancolique, sujet à des accès de folie. Féru d’ésotérisme, il s’entoura d’une cour de mages, alchimistes et astrologues. Son incapacité à régner fut le prélude à la guerre de Trente Ans.

Thaddeus Hajek

Thaddeus Hajek, dit Hagecius (1525-1600), humaniste, astronome et médecin personnel de l’empereur Rodolphe II qui le fit chevalier. Après avoir publié des travaux sur la supernova apparue en 1572 dans la constellation de Cassiopée, il eut une correspondance scientifique suivie avec Tycho Brahe, et joua un rôle important en persuadant Rodolphe II d’inviter Brahe (et plus tard Kepler) à Prague.

jesseniusJan Jesensky, dit Jessenius (1566-1621), médecin, philosophe et homme politique. Professeur d’anatomie à l’Université de Wittenberg, puis doyen de l’université de Prague, il effectua la première dissection publique d’un corps humain en 1600, en présence de l’empereur Rodolphe. C’est lui qui prononça l’oraison funèbre de Tycho, mentionnant la rétention d’urine comme cause de sa mort.

Pierre de RosenbergPetr Vok, baron Pierre de Rosenberg  (1539 –1611), puissant seigneur de la Cour de Rodolphe, représentant de la noblesse tchèques faisant partie des catholiques modérés. En 1601, en proie à des difficultés financières, il dut vendre à Rodolphe II le célèbre château familial de Krumlov.

Minkowitz, conseiller impérial de Rodolphe II.

Franz Tengnagel  (1576-1622), noble de Westphalie, « intendant » de Tycho à partir de 1595 à Hven, Wandsbeck et Prague. Intriguant, il épousa sa fille Elisabeth Brahe après l’avoir mise enceinte. A la mort de Tycho, il mena une carrière politique auprès des Habsbourg. En 1609 il écrivit une brève et prétentieuse préface au génial traité de Kepler, Astronomia Nova.

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Tycho avait assisté, l’après-midi, en compagnie de l’empereur et d’une bonne partie de la cour, à la première dissection en public d’un cadavre humain, par son ami le doyen de la faculté de médecine de Prague : le professeur Jessenius. A la fin de la leçon d’anatomie, Rodolphe, en proie à une profonde mélancolie, avait désiré s’isoler au lieu de débattre de cette séance avec l’aréopage de savants et d’artistes qui l’entourait toujours. Kepler, trop sensible, avait dû quitter l’amphithéâtre au premier coup de scalpel. Or, c’était avec lui que Tycho aurait aimé philosopher sur le sujet. Depuis le retour de son assistant, un mois après le mariage très discret d’Elisabeth et de Tengnagel, il ne pouvait plus se passer de lui, goûtant sa conversation plus que tout au monde, d’accord sur tout, sauf bien sûr l’héliocentrisme, auquel il résistait farouchement. Il arrivait à l’improviste dans l’appartement de Johann, s’invitait à table, couvrait Barbara et Régine de cadeaux et d’attentions, veillant à ce qu’elles ne manquent de rien. Et quand l’empereur le convoquait, ce qui arrivait de plus en plus souvent, il forçait Kepler à l’accompagner, malgré le peu de goût que celui-ci avait pour le cérémonial.

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Eclipses intellectuelles

Ceci est, inhabituellement chez moi, un petit billet d’humeur. Je m’y élève  avec quelque retard contre les égarements de certains technocrates de l’éducation nationale. Ils sont si nombreux, ces égarements,  que je n’en citerai qu’un ici.  La scène s’est déroulée en mai dernier, lorsque fut annoncé un passage de Mercure devant le Soleil se produisant le 9 de ce mois, événement astronomique intéressant et pouvant faire l’objet d’activités ludiques,  pédagogiques – et donc instructives – pour nos chères têtes blondes, brunes ou rousses. J’y ai d’ailleurs à l’époque consacré deux billets sur ce même blog, ici et .

Or, j’avais appris qu’une certain directeur académique des services de l’Éducation nationale pour la Haute Garonne, serviteur zélé du Ministère de la Déséducation Nationale, avait donné pour directive aux enseignants de garder les enfants en classe durant tout la durée du phénomène, par mesure de précaution cf. cette circulaire.

Le même genre de recommandation aberrante  émanant « d’en haut » – accompagnée d’un texte en tous points semblable – avait déjà été préconisée lors d’une éclipse solaire en  2015, et répercutée dans de nombreuses académies (dont celle de Nice) .

De nombreuses associations s’étaient élevées contre ce type de directives. Pour ma part, mon sang n’ayant fait qu’un tour, voici la lettre que j’avais illico adressée à ce gardien de l’ordre. Lettre évidemment restée sans réponse… Continuer la lecture

L’univers holographique (6) : Black Holism

Suite du billet précédent : L’univers holographique (5) : la quête des dualités ET FIN

Dans son livre, le brillant physicien canadien Lee Smolin s'élève contre l'hégémonie de la théorie des cordes et analyse les aspects sociologiques de la recherche fondamentale.
Dans son livre, le brillant physicien américain Lee Smolin s’élève contre l’hégémonie de la théorie des cordes et analyse les aspects sociologiques de la recherche fondamentale.

La correspondance AdS/CFT, et plus généralement les dualités holographiques, ont soulevé énormément d’enthousiasme dans la communauté des cordistes, suscité des milliers de publications et des centaines de thèses de doctorat – ce qui après tout constitue l’activité courante et « normale » de la recherche scientifique. On peut cependant rester perplexe devant un tel phénomène qui, au-delà de l’intérêt technique certain qu’il peut représenter, relève surtout d’une certaine dérive sociologique pointée du doigt par d’éminents chercheurs de la discipline[1].

Au crédit de la correspondance, il faut reconnaître qu’elle permet de troquer certains calculs difficiles, voire impossibles, contre des calculs plus faciles. A minima, la dualité holographique apparaît comme un intéressant outil de calcul en physique fondamentale. Le « dictionnaire » qu’elle propose entre le monde en espace-temps plat et le monde courbe où se trouve la gravitation fonctionne dans les deux sens. Certains calculs sont plus simples avec la supergravité que dans la théorie de jauge duale, de sorte qu’aucun de ces mondes n’est plus fondamental que l’autre. Mais ce n’est pas parce que l’on peut considérer des calculs plus simplement dans un espace-temps plat, sans gravitation et de plus basse dimension que celui de la théorie des cordes, qu’il en découle que la réalité cosmique est un hologramme ! On peut entièrement encoder la topographie 3D d’un terrain dans une carte 2D sur laquelle le relief est indiqué par des courbes de niveau (un encodage bien utile aux randonneurs), mais, selon le célèbre aphorisme d’Alfred Korzybski, il ne faut jamais perdre de vue que « la carte n’est pas le territoire »[2].

Une vue bien naïve de l'holographie appliquée à l'univers dans son ensemble, ce qu'on appelle en anglais du "wishful thinking"...
Une vue bien naïve de l’holographie appliquée à l’univers dans son ensemble, ce qu’on appelle en anglais du « wishful thinking »…

A son crédit également, et là je parle en ardent pratiquant de la théorie de la relativité générale classique dont nous célébrons cette année le centenaire[3], la dualité jauge/gravité a conféré à la théorie d’Einstein un statut beaucoup plus large. L’édifice intellectuel de la relativité générale a certes connu de remarquables succès au cours du siècle dernier, et fourni un édifice crucial pour toute la partie de la physique théorique traitant de la gravitation. La révolution conceptuelle qu’elle a entraînée sur la nature de l’espace et du temps a rendu la théorie populaire, au point qu’il serait difficile de trouver aujourd’hui une personne possédant un minimum de culture scientifique mais n’ayant jamais entendu parler de la théorie d’Einstein.

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L’univers holographique (5) : La quête des dualités

Suite du billet précédent : L’univers holographique (4) : la conjecture de Maldacena

Des centaines de chercheurs ont exploré les conséquences de la conjecture de Maldacena, avec l’espoir que la dualité jauge/gravité, sous sa forme la plus générale, puisse établir une sorte de dictionnaire pratique entre les propriétés d’un système physique en gravitation quantique, décrit par la théorie des cordes dans un espace courbe de dimensionnalité élevée (la Matrice), et un autre système physique, plus simple celui-là, décrit quantiquement par une théorie de jauge sur l’enveloppe de la Matrice – espace plat de dimensionnalité moindre. Il existe notamment une approche en théorie M développée en 1997 et baptisée BFSS[1], destinée à fournir une formulation numériquement calculable, qui a en outre le mérite d’établir un lien avec l’approche a priori différente de la géométrie non-commutative d’Alain Connes – pour plus de détails voir l’excellent billet de L. Sacco sur Futura Sciences.

L’avantage serait évident : certains calculs très complexes – voire impossibles – en gravité quantique pourraient être menés de façon plus simple dans le cadre de la théorie de jauge, comme on l’a vu dans le billet précédent  pour l’évaporation quantique d’un trou noir dans AdS5. Inversement, quand les champs de la théorie quantique sont fortement couplés (comme dans le plasma quark-gluon, voir ci-dessous), ceux de la théorie gravitationnelle interagissent faiblement et pourraient être plus facilement appréhendés mathématiquement. Cette dualité forte/faible permet ainsi d’explorer des aspects complexes de la physique nucléaire et de la physique de la matière condensée, en les traduisant en termes de théorie des cordes à haut degré de symétrie, plus aisément traitable.

Les possibles réalisations de la dualité jauge-gravité font aujourd’hui l’objet d’ambitieux programmes théoriques, rattachés à trois vastes domaines de la physique :

  • physique nucléaire, avec notamment l’étude du plasma quark-gluon (programme AdS/QCD)
  • physique de la matière condensée, avec l’étude des états exotiques de la matière (programme AdS/CMT)
  • relativité générale et cosmologie, avec les programmes Kerr/CFT et dS/CFT.

Développons brièvement chacun de ces programmes, en mentionnant leurs succès et leurs échecs. Continuer la lecture