Site de vulgarisation scientifique d'Etienne Klein
"Il me plaît de penser que la physique est une sorte d’alpinisme intellectuel consistant à grimper jusqu’à des hauteurs himalayennes où le logos est rare et la vérité mutique."
Albert Einstein, c’est l’audace intellectuelle alliée à une fraîcheur déconcertante, c’est l’imagination ardente soutenue par une obstination imperturbable. Mais comment approcher une façon de penser et de créer à nulle autre pareille ?
Étienne Klein est parti sur ses traces, il s’est attaché aux époques et aux villes où le destin d’Einstein a basculé : Aarau où, à seize ans, Einstein se demande ce qu’il se passerait s’il chevauchait un rayon de lumière ; Zurich, où il devient ingénieur en 1901 et se passionne pour la physique expérimentale ; Berne où, entre mars et septembre 1905, il publie cinq articles, dont celui sur la relativité restreinte qui révolutionnera les relations de l’espace et du temps, tout en travaillant à l’Office fédéral de la propriété intellectuelle ; Prague où, en 1912, il a l’idée que la lumière est déviée par la gravitation, esquissant ainsi la future théorie de la relativité générale. Puis Bruxelles, Anvers et, enfin, Le Coq-sur-Mer où, en 1933, Einstein se réfugie quelques mois avant de quitter l’Europe pour les États-Unis. Définitivement.
Albert Einstein (1879-1955), c’est une vie d’exils successifs, arrimée à la physique. C’est un art du questionnement fidèle à l’esprit d’enfance. C’est un mystère qu’Étienne Klein côtoie avec autant d’affection que d’admiration.
D’où vient un univers ? Et d’où vient même qu’il y ait un univers ? Aura-t-il une fin ? Pourquoi les humains y sont-ils apparus ? Si ces questions nous obsèdent depuis toujours, celle de l’origine demeure la plus mystérieuse, d’où la profusion de discours – mythologiques, religieux ou philosophiques – qui tentent d’y répondre. C’est grâce à la science qu’on peut remonter l’histoire de l’univers à 13,7 milliards d’années, jusqu’à cette phase très dense et très chaude qu’on a appelée le big bang. Mais celui-ci n’est pas, comme on l’a imaginé, cette explosion originelle qui aurait créé tout ce qui existe. Cet instant zéro, peut-on le décrire, le penser, raconter d’où il peut bien provenir ? Et d’où serait venu l’univers d’avant le big bang ? Mystère ! […]
«Ettore Majorana m’est «tombé dessus» lorsque je commençais mes études de physique. Ce théoricien fulgurant a surgi dans l’Italie des années vingt, au moment où la physique venait d’accomplir sa révolution quantique et de découvrir l’atome. En 1937, il publia même un article prophétique dans lequel il envisage l’existence de particules d’un genre nouveau, qui pourraient résoudre la grande énigme de la matière noire. Ce jeune homme maigre, aux yeux sombres et incandescents, était considéré comme un génie de la trempe de Galilée. Mais de tels dons ont leur contrepoids : Majorana ne savait pas vivre parmi les hommes, et c’est la pente pessimiste et tourmentée de son âme qui finit par l’emporter. A l’âge de trente et un ans, il décida de disparaître et le fit savoir. Une nuit de mars 1938, il embarqua sur un navire qui effectuait la liaison Naples-Palerme et se volatilisa.» Etienne Klein est parti sur les traces de cette comète, à Catane, Rome, Naples et Palerme. Il a rencontré des membres de la famille Majorana, fouillé les archives, analysé l’ouvre, avec le secret espoir que ce scientifique romanesque cesserait enfin de se dérober.
D’où vient l’univers ? Et d’où vient qu’il y a un univers ? Irrépressiblement, ces questions se posent à nous. Et dès qu’un discours prétend nous éclairer, nous tendons l’oreille, avides d’entendre l’écho du tout premier signal : les accélérateurs de particules vont bientôt nous révéler l’origine de l’univers en produisant des « big bang sous terre » ; les données recueillies par le satellite Planck nous dévoiler le « visage de Dieu » ; certains disent même qu’en vertu de la loi de la gravitation l’univers a pu se créer de lui-même, à partir de rien… Le grand dévoilement ne serait donc devenu qu’une affaire d’ultimes petits pas ? Rien n’est moins sûr… Car de quoi parle la physique quand elle parle d’« origine » ? Qu’est-ce que les théories actuelles sont réellement en mesure de nous révéler ? À bien les examiner, les perspectives que nous offre la cosmologie contemporaine sont plus vertigineuses encore que tout ce que nous avons imaginé : l’univers a-t-il jamais commencé ?
Cet essai est né d’une rencontre avec des chefs indiens d’Amazonie. Que pensons-nous qu’ils ne pensent pas ? Que savent-ils que nous ignorons ? La science nous sauvera-t-elle, et son progrès n’est-il qu’heureux ? Ou bien est-elle devenue la cause de toutes sortes de méfaits ? Ces questions suscitent des débats d’autant plus vifs que les « accidents » se multiplient (nucléaire, dérèglement climatique, vache folle…). Pour Étienne Klein, c’est la question même du projet politique de la cité qui se trouve là posée. Galilée et Descartes sont ceux qui ont préparé l’avènement de la science moderne. Mais en mathématisant la nature, la science a instauré une hiérarchie que seul l’Occident reconnaît, avec l’homme en haut de l’échelle, et, réduits au rang d’entités utilitaires, les plantes, les arbres, les animaux… Cette conception a rendu possible l’exploitation de la nature. En un demi-siècle à peine, nous sommes passés d’un régime où science et technique étaient liées par de complexes rapports à l’empire d’une vaste technoscience, qui vise la seule efficacité. Cette efficacité n’est-elle pas en train de se retourner contre nous ? Allons-nous liquider la science au motif d’un mauvais usage du monde ?
Des particules élémentaires à l’Univers, du big bang aux accélérateurs de particules, en passant par la radioactivité ou l’énergie atomique, Etienne Klein nous guide dans un fascinant voyage au coeur de la matière. Comment expliquer que des matériaux aussi différents que le fer, l’eau ou l’oxygène soient composés de particules identiques ? Qu’est-ce que la radioactivité ? Quels processus ont généré l’Univers tel que nous le connaissons aujourd’hui ? En répondant à ces questions, l’auteur nous fait comprendre les lois qui s’exercent au sein de l’atome aussi bien que celles qui régissent le mouvement des galaxies.
Chose déroutante, décidément, que le temps. Nous en parlons comme d’une notion familière, évidente, voire domestique, « gérable ». Nous parlons même d’un « temps réel » pour évoquer l’instantanéité, c’est-à-dire le temps sur lequel nous n’avons aucune prise. Les physiciens, eux, l’ont couplé à l’espace, en ont fait une variable mathématique, abstraite, qu’ils intègrent dans des théories audacieuses, spectaculaires, mais si complexes qu’elles sont difficiles à traduire en langage courant. Certains disent même avoir identifié le moteur du temps. Quant aux philosophes, ils ne cessent depuis plus de deux millénaires de soumettre le temps au questionnement : est-il une sorte d’entité primitive, originaire, qui ne dériverait que d’elle-même ? Ou procéderait-il au contraire d’une ou plusieurs autres entités, plus fondamentales : la relation (de cause à effet, par exemple) ? Le temps s’écoule-t-il de lui-même ou a-t-il besoin des événements qui s’y déroulent pour passer ? S’apparente-t-il au devenir, au changement, au mouvement ? Et au fait, le temps a-t-il eu un commencement ? Aucune discipline ne parvient à épuiser, à elle seule, la question du temps. C’est pourquoi nous avons croisé les regards des philosophes avec ceux des physiciens. Et que se passe-t-il ? Sans aucun doute de belles et troublantes choses…
Certaines révolutions sont lentes et ne font pas couler de sang. Entre 1925 et 1935, la physique a connu un tel bouleversement : les atomes, ces petits grains de matière découverts quelques années plus tôt, n’obéissaient plus aux lois de la physique classique. Il fallait en inventer de nouvelles, penser autrement la matière. Une décennie d’effervescence créatrice, d’audace, de tourments, une décennie miraculeuse suffit à un petit nombre de physiciens, tous jeunes, pour fonder l’une des plus belles constructions intellectuelles de tous les temps : la physique quantique, celle de l’infiniment petit, sur laquelle s’appuie toujours la physique actuelle. Originaux, déterminés, attachants, pathétiques parfois, ces hommes ont en commun d’avoir été, chacun à sa façon, des génies. Dispersés aux quatre coins de l’Europe, à Cambridge, Copenhague, Vienne, Göttingen, Zurich ou Rome, ils se rencontraient régulièrement et s’écrivaient souvent. Leurs travaux se faisaient écho, suscitant l’admiration des uns, la critique des autres, jusqu’à ce qu’ils constituent un édifice formel cohérent. Ce livre rend hommage à quelques-uns de ces hommes remarquables : George Gamow, Albert Einstein, Paul Dirac, Ettore Majorana, Wolfgang Pauli, Paul Ehrenfest et Erwin Schrödinger.
En 1905 apparaissait une nouvelle physique qui allait révolutionner la façon de décrire la matière et ses interactions : la physique quantique. Avec elle s’ouvraient les portes d’un monde qui n’obéit pas aux lois de la physique classique : l’infi niment petit, avec ses atomes et ses particules. Elle obligea ses pères fondateurs, Einstein, Bohr, Heisenberg et Schrödinger notamment, à rediscuter le déterminisme et les critères de réalité de la physique classique, ainsi que la traditionnelle séparation entre observateur et objet observé. Pour la première fois dans l’histoire des sciences, une discipline exigeait même que soit mis en œuvre un travail d’interprétation afi n d’être comprise et appliquée : quelle sorte de réalité représente le formalisme quantique ? Aujourd’hui, quel crédit convient-il d’accorder aux diverses interprétations proposées depuis les années 1920 ? La physique quantique ne laisse pas d’intriguer, de fasciner, d’exaspérer parfois. Elle demeure pourtant méconnue, victime de stéréotypes : on l’invoque pour cautionner tel phénomène étrange, mais on néglige d’en décrire les principes fondamentaux. Quels sont ces principes qui trouvent des applications toujours plus fascinantes, du laser à la cryptographie quantique, en passant par la téléportation ? D’où provient cette incroyable efficacité de la physique quantique ?
Le temps est une « chose » introuvable dont l’existence ne fait aucun doute. Une « chose » dont tout le monde parle mais que personne n’a jamais vue. Nous voyons, entendons, touchons, goûtons dans le temps, mais non le temps lui-même. Contre toute attente, Chronos est un planqué, un caméléon qu’il faut débusquer sous nos habitudes de langage et de perception. Pour le déjouer, il va falloir l’effeuiller peu à peu, le déshabiller, le distinguer de ses effets les plus sensibles : la durée, la mémoire, le mouvement, le devenir, la vitesse, la répétition… Parce que les horloges ne mesurent pas forcément du temps. Parce que le temps est toujours là alors qu’on dit qu’il s’écoule. Et qu’il existe indépendamment de ce qui survient, se transforme, vieillit et meurt. Aujourd’hui, le regard le plus audacieux et le plus déconcertant sur le temps, c’est la physique qui le porte. De Galilée à Einstein, puis de l’antimatière aux supercordes, elle n’a cessé d’approfondir la question jusqu’à ouvrir des perspectives qui donnent le vertige : le temps a-t-il précédé l’Univers ? Comment s’est-il mis en route ? Pourrait-il inverser son cours ? l’interrompre puis le reprendre ? Existerait-il plusieurs temps en même temps ? Au bout du compte, le temps pourrait ne plus du tout se ressembler.