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Biblionet
Le
destin de l'univers.
Trous noirs et énergie sombre
par Jean-Pierre Luminet
Fayard 2006
présentation par Jean-Paul Baquiast
20/01/2009
NDLR.
Nous avons pensé utile de situer le livre de Jean-Pierre
Luminet par rapport à deux ouvrages l'ayant précédé
(texte provisoire).
L'Astronomie
populaire
Il
est évident que l'astronomie, comme toutes les sciences,
a considérablement évolué depuis 1880,
année où paraissait un grand livre de référence
en français du à Camille Flammarion, «
Astronomie populaire », chez Marpon
et Flammarion, Editeurs à Paris, Galerie de l'Odéon.
Camille Flammarion était un érudit polyvalent(1).
Il s'était intéressé également,
comme beaucoup de bons esprits de son temps, au spiritisme.
Ses intérêts scientifiques étaient très
étendus, mais ce fut l'astronomie qui inspira l'essentiel
de sa carrière. Il n'hésita pas, non seulement
à observer lui-même en utilisant les instruments
de l'époque, mais à le faire au cours d'ascensions
en aérostat. Ses talents furent reconnus par de nombreux
honneurs. C'était également un écrivain
à la fois élégant et infatigable.
Pour
toutes ces raisons, ceux qui s'intéressent
aujourd'hui à l'histoire des sciences
devraient lire l'Astronomie populaire. Ils y trouveront
non seulement un vaste panorama des connaissances de la
fin du 19e siècle sur « le ciel », mais
aussi en filigrane un inventaire des réponses que
la société cultivée attendait des astronomes
pour mieux se comprendre elle-même. D'une façon
générale, on y admirera le talent pédagogique
de l'auteur et le respect qu'il éprouve
pour le lecteur, car il n'hésite pas à
lui fournir de nombreux éléments scientifiques
qu'un vulgarisateur plus pressé aurait passé
sous silence ou déformés. Les illustrations
sont nombreuses et précises, au regard des techniques
éditoriales de l'époque.
L'ouvrage
de 840 pages comporte cinq Livres, la Terre, la Lune, le
Soleil, les mondes planétaires, les Comètes
et les étoiles filantes, les Etoiles et l'univers
sidéral. Le lecteur d'aujourd'hui n'est
pas totalement dépaysé par la description
des astres à laquelle procède l'ouvrage.
Les « savants » de l'époque les
avaient déjà observés avec une précision
étonnante, vu qu'ils ne connaissaient que les
instruments optiques, complétés il est vrai
par les débuts de l'analyse spectrale renseignant
sur les composants chimiques des corps célestes.
Au-delà
de la Voie lactée, c'est-à-dire au-delà
de ce que l'on nomme aujourd'hui notre galaxie,
l'ouvrage est moins disert, puisque les instruments
y atteignaient les limites de l'observable. L'ouvrage
n'aborde ce que l'auteur nomme l'univers
sidéral qu'à la fin du Livre consacré
aux étoiles, Chapitre X, p . 804. Il se borne à
constater que, parmi les étoiles, regroupées
au sein de la Voie lactée ou éparses à
ses frontières, se trouvent des amas d'étoiles
ou constellations et ce qu'il nomme des nébuleuses
irréductibles. Il n'en estime pas la distance
avec précision, sinon « à des trillions
de lieues ». Le lieue est une ancienne mesure
valant environ 4 km, qu'il préfère manifestement
à ce qu'il appelle le « temps approximatif
mis par la lumière pour nous parvenir d'un
astre lointain », c'est-à-dire notre
temps-lumière. Il fait donc de grossières
erreurs, ne connaissant avec suffisamment de précision
que la distance qui sépare la Terre des autres corps
du système solaire.
Parmi
les nébuleuses, il distingue celles « vraisemblablement
constituées d'étoiles que les progrès
de l'optique permettront un jour de distinguer »,
qu'il nomme des nébuleuses stellaires, et celles
composées de nuages de poussières ou de «
gaz cosmiques », identifiés par l'analyse
spectrale, et qu'il pense être des restes de la matière
primitive. Au sein des nébuleuses d'étoiles,
il signale l'existence de nébuleuses «
organisées en spirales » dont il décrit
la plus spectaculaire, dans « la constellation
des Chiens de Chasse ». Elle a été,
nous dit-il, observée et dessinée par lord
Rosse, et est composée de « myriades d'étoiles
» située sans doute à « 100.000
ans du passé », c'est-à-dire, pour
lui, proche sinon incluse dans la Voie lactée(2)
. Il s'agit en fait de la galaxie d'Andromède. On
sait que sa distance est estimée aujourd'hui entre
2,4 et 2,9 millions d'années lumières. La
distance correspondant à « 100.000 ans
du passé », ou 100.000 années lumières,
équivaut à peu près au diamètre
de notre galaxie et à celui d'Andromède. Camille
Flammarion n'avait pas réalisé que cette nébuleuse,
comme d'autres également identifiées à
l'époque, se trouvaient hors de la Voie lactée,
dans l'espace cosmique. Il n'envisageait pas vraiment que
le ciel soit peuplé de nombreuses autres «
Voies lactées», le terme de galaxie n'existant
pas alors.
Néanmoins,
on sera surpris de voir que l'auteur, dans le dernier
quart de l'ouvrage, multiplie des hypothèses
audacieuses, que nous qualifierions aujourd'hui de
cosmologiques, sans évidemment pouvoir les appuyer
sur des éléments précis, concernant
notamment l'éloignement et à la vitesse
des étoiles visibles. Il suppose que tous les soleils
peuplant la Voie lactée sont probablement entourés
de planètes peut-être semblables à la
nôtre, abritant vraisemblablement des vies. Sous l'Inquisition,
cette affirmation l'aurait conduit au bûcher.
La
nouvelle Astronomie
«
La Nouvelle Astronomie, Science
de l'Univers », ouvrage collectif dirigé
par Jean-Claude Pecker et publié chez Hachette en 1971,
soit environ un siècle après l' « Astronomie
populaire », nous présente comme l'indique son
titre une Astronomie véritablement nouvelle, celle
d'un Univers s'étendant bien au-delà du visible
et ayant fait l'objet grâce au progrès des techniques
instrumentales enregistré depuis le début du
20e siècle d'études scientifiques de plus en
plus nombreuses et riches. Pour interpréter les résultats
des observations, la nouvelle Astronomie, que nous appellerions
aujourd'hui cosmologie, fait appel à la grande révolution
conceptuelle introduite par Einstein au début du siècle,
c'est-à-dire la théorie de la relativité,
restreinte et généralisée. On sera surpris
par contre de voir que la physique quantique n'est pas encore
vraiment évoquée, pour essayer de comprendre
les états ultimes de la matière, notamment aux
alentours du Big bang.
La Table des matières montre l'évolution
de la discipline, mais aussi celle des conceptions que l'on
se faisait de l'univers il y a 30 à 40 ans.
Les 4 premiers chapitres de la Première partie sont
consacrés à l'histoire de l'astronomie
et à celle des instruments. L'ouvrage étudie
ensuite, classiquement, le Soleil, les planètes et
le système solaire, les étoiles et le milieu
interstellaire. La Terre, remarquons le, n'est pas
analysée en tant que telle, de nombreuses autres
sciences dont la géophysique ayant pris le relais
de l'astronomie pour essayer de comprendre le fonctionnement
de notre planète. Jusque là, Flammarion, s'il
avait pu lire ce livre, aurait certes beaucoup appris, mais
il n'aurait pas été trop surpris. Par
contre, à partir du chapitre 9, consacré aux
galaxies et ce que les auteurs nomment la métagalaxie,
il aurait pu mesurer le progrès des connaissances,
dont Hubble fut indéniablement le héros emblématique.
Mais
l'ouvrage ne se limite pas à cela. Il comporte
deux autres parties aussi fournies, consacrées à
l'évolution et à l'exploration
de l'univers. Il revient sur l'évolution
des astres examinés dans la première partie,
celle du Soleil, des étoiles et des galaxies. Plus
généralement il se situe résolument
dans ce que l'on nomme désormais l'évolution
cosmologique. Il examine à cette fin la faune des
objets célestes exotiques, jeunes ou anciens, tels
que décrits notamment par les instruments de la radio-astronomie
devenue indispensable depuis leurs progrès lors de
la seconde guerre mondiale. Dans les hypothèses explicatives,
cependant, les auteurs évitent de mentionner les
hypothèses relevant de ce que l'on nomme aujourd'hui
la cosmologie théorique, non susceptible de vérification
expérimentale. Ainsi une demi-page seulement (p.
307) est consacrée au concept encore récent
de trou noir, résultant de la « poursuite
de l'effondrement gravitationnel d'une étoile
à neutrons ». « Nous ne connaissons
actuellement qu'un seul objet qui semble (peut-être)
se comporter comme un trou noir, dans la source de rayons
X Cyg X1 » écrit l'auteur de l'article.
Il évoque cependant « une spéculation
», selon laquelle « tout se passerait comme
si l'univers était un immense trou noir
».
Le
livre se termine par une description de l'état
de l'astronautique de l'époque, certes
un peu datée mais qui rappelle tristement au lecteur
d'aujourd'hui que sur beaucoup de domaines essentiels,
tels l'exploration de la Lune et des planètes,
les progrès réalisés depuis 1970 sont
faibles au regard de l'explosion contemporaine des
technologies. Celles-ci auraient pu faire progresser considérablement
en trente ans la connaissance de l'univers, si elles
n'avaient pas été affectées à
d'autres finalités, notamment aux programmes
du spatial militaire.
Le
destin de l'univers
Venons-en
maintenant à l'ouvrage de Jean-Pierre Luminet, «
Le destin de l'univers. Trous noirs et énergie sombre
», publié chez Fayard en 2006.
Nous avons déjà présenté l'auteur
dans cette revue. Mais ce dernier livre donne la pleine
mesure de son talent, jusque là un peu dispersé
dans une quinzaine d'ouvrages et publications plus spécialisées.
Il s'agit bien entendu d'une compétence scientifique,
mondialement reconnue aujourd'hui, mais aussi d'un talent
pédagogique hors pair. Ce gros livre de 580 pages,
abondamment illustré, aborde les questions les plus
complexes sans les rendre insurmontables pour des lecteurs
non spécialistes. Il s'inscrit donc dans la veine
des deux ouvrages que nous venons d'évoquer, et plus
particulièrement dans celle de Camille Flammarion.
Jean-Pierre Luminet a en effet écrit seul ce livre,
ce qui représente un tour de force compte tenu du
temps qu'il a été obligé de consacrer
ce faisant à d'autres travaux. Certes, il a disposé
des ressources de la documentation moderne, mais comme ce
sont pratiquement toutes les disciplines scientifiques qu'il
a décidé d'aborder pour rendre l'ouvrage aussi
complet que possible, on imagine sans peine la somme de
travail qu'il y a investi.
La
Table des matières, là encore, nous montre bien
le passage de l'Astronomie, telle que conçue par Camille
Flammarion et Jean-Claude Pecker, à ce que nous appellerions
volontiers pour notre part une hyperscience du cosmos. Il
ne s'agit certes pas encore d'une science aussi hyper que
nous pourrions la souhaiter(3).
Nous y reviendrons. Mais néanmoins, cette hyperscience
aborde des disciplines de la physique expérimentale
et de la physique théorique sans laquelle aujourd'hui
la cosmologie ne saurait exister, et dont il faut nécessairement
connaître les principes quand on prétend formuler
le moindre avis pertinent sur l'univers et son évolution.
Elle s'appuie par ailleurs sur des gammes d'instruments d'observation
de plus en plus diversifiés et puissants, en astronomie
optique, radioastronomie et sondes spatiales, sans oublier
l'informatique et les nouvelles mathématiques.
Le
livre ne reprend pas la présentation classique du
cosmos, commençant par l'étude des planètes
du système solaire et du soleil lui-même. Il
aborde d'emblée la théorie, avec le
rappel des précurseurs qui depuis Galilée
jusqu'à Newton puis Einstein ont jeté
les bases de la physique et de l'astrophysique moderne.
Mais c'est l'étude de la gravitation
et de ses conséquences qui le conduit au cœur
de son sujet : les modèles d'espace-temps de
l'univers et les divers objets cosmiques aujourd'hui
identifiés, découlant de l'influence
de la gravité sur les formes de matière-énergie
apparues dans l'histoire de l'univers à
la suite du Big bang.
Parmi
celles-ci figurent désormais, à une place
qui pour lui est fondamentale, les trous noirs, dont il
est un des grands spécialistes. Le livre ne se limite
pas aux astres, aussi exotiques soient-ils. Il présente
aussi et nous invite à tenter de comprendre ce que
sont les deux autres grandes composantes de l'univers,
aujourd'hui observées mais non encore expliquées,
la matière noire et l'énergie sombre.
Dans le dernier chapitre, le destin de l'univers,
il aborde les diverses hypothèses conduisant à
imaginer l'avenir de celui-ci et sa place dans un méta-univers
dont il ne serait qu'un aspect, peut-être infime.
Les conjectures relatives au multivers sont donc présentées
et analysées.
Une
autre grande différence entre l'ouvrage de Jean-Pierre
Luminet et celui de Jean-Claude Pecker est que la physique
quantique, dans ses différentes interprétations,
y est constamment évoquée. On ne peut plus
en effet aujourd'hui traiter de la physique des particules
ou des états ultimes de la matière sans s'appuyer
sur elle. Mais comme le savent nos lecteurs, relativité
et physique quantique sont encore incompatibles aux petites
échelles. Jean-Pierre Luminet évoque donc
les perspectives de la gravitation quantique, notamment
sous la forme de la théorie des cordes et de la gravitation
quantique à boucles. Nous sommes encore là
dans la théorie, mais il n'exclut pas, comme beaucoup
de physiciens, que des preuves expérimentales puissent
un jour être apportées à certaines hypothèses,
notamment après l'entrée en fonctionnement
du LHC du Cern.
Nous
avons dans cette revue fait plusieurs fois allusion à
ces diverses questions cosmologiques, en présentant
à nos lecteurs des ouvrages ou des entretiens qui
en traitaient. L'actualité scientifique est constituée
en partie d'observations ou d'interprétations ayant
trait à l'univers. Ce mois-ci même, nous évoquons
par exemple une observation faite à l'observatoire
germano-britannique d'ondes gravitationnelles GEO600 pouvant
conforter la thèse selon laquelle l'univers visible
serait un immense trou noir(4).
Mais le foisonnement est si grand que n'importe quelle personne
prétendant se tenir au courant non seulement de l'actualité
de l'astronomie mais de celle de la cosmologie a besoin
d'une mise en perspective et d'un retour aux sources. C'est
ce que fait excellemment l'ouvrage de Jean-Pierre Luminet.
Il peut rebuter certains par la complexité de quelques
développements, nécessitant un minimum de
culture scientifique (encore que les équations, bête
noire des éditeurs, en soient absentes). Mais l'extraordinaire
richesse des illustrations et schémas, l'extrême
lisibilité du texte, les coups d'œil aux arts
dont on sait que l'auteur est expert, font de cet ouvrage
la véritable somme qu'il conviendrait de conseiller
à tous, notamment aux étudiants des diverses
facultés (et à leurs enseignants). On ne peut
pas, après l'avoir lu, regarder le monde de la même
façon. C'est bien là que, selon nous, Jean-Pierre
Luminet s'inscrit dans la tradition d'un Camille Flammarion
ou avant ce dernier, de grands philosophes et savants issus
des Lumières.
Le
prix du livre, justifié par sa qualité du
livre (52 euros), a peut-être éloigné
un certain nombre de personnes. Ce prix le situe dans la
catégorie des « beaux livres » à
offrir lors des fêtes, alors qu'il devrait être
considéré comme un instrument de travail quasi
quotidien. Cela serait dommage, la même somme étant
allégrement dépensée en notes de restaurant.
Nous noterons pour notre part le peu de publicité
donné par Fayard à l'ouvrage. Nous sommes
obligés d'avouer à notre honte que nous ignorions
l'existence du livre avant ces dernières semaines,
alors qu'il est en vente depuis plus de deux ans. Nous aurions
été très heureux pourtant de pouvoir
signaler son existence dès sa parution.
Vers
l'hyperscience
Revenons
sur un point important, que n'évoque pas Jean-Pierre
Luminet, mais qui nous parait essentiel. La cosmologie d'aujourd'hui
impose de critiquer les conceptions d'une science qui s'enfermerait
dans les regards disciplinaires spécialisés
et dans le dogmatisme. Nous avions commencé à
aborder cette question en présentant les travaux
du cosmologiste Aurélien Barrau, théoricien
des multivers(5). Sans prétendre
à la compétence des astrophysiciens, expérimentaux
ou théoriciens, il est évident que chaque
citoyen se voulant informé de l'état du monde
et de son avenir devrait être au fait des recherches
et des hypothèses en astrophysique. Ceci plus particulièrement
s'il s'intéresse au développement des sciences,
des technologies et de leur influence sur les grandes politiques
publiques. Les nouveaux instruments d'observation, grands
équipements, grands programmes notamment spatiaux,
indispensables aux progrès non seulement de l'astrophysique
et de la physique, mais aussi de pratiquement toutes les
autres sciences, ne seront financés que si l'opinion
perçoit leur importance à travers des thèmes
ayant toujours parlé à l'imagination des hommes.
Sinon les astrologues continueront à récolter
seuls les épargnes.
Mais
pour cela, il faut susciter la curiosité à
l'égard des grands enjeux de connaissance. Si ceux-ci
restent confinés dans des travaux de laboratoires
ou dans des communications scientifiques spécialisées,
nul ne verra l'intérêt de rapprocher les points
de vue et susciter des convergences. L'intérêt
considérable que présentent de vastes synthèses
comme celles auxquelles procède Jean-Pierre Luminet
est qu'elles créent une tension dramatique, un véritable
suspens qui, nécessairement, dans des sociétés
relativement réactives telles que les nôtres,
obligent ceux qui en ont les moyens à rechercher
des réponses. L'exigence d'unification est certes
inhérente à la démarche scientifique
occidentale elle-même, mais elle a besoin d'être
mise en scène. Si, dans le cas de la gravitation
quantique évoquée plus haut, les citoyens
et les organismes de recherche se désintéressaient
du sujet sous prétexte qu'aucune perspective d'unification
entre relativité et physique quantique n'apparaissait
crédible à court terme, la science dans son
ensemble ne progresserait pas. L'unification doit également
viser à rapprocher la science de la philosophie et
de l'esthétique, sources traditionnelles d'heuristique,
comme l'a bien compris Jean-Pierre Luminet.
Un
état bien fait de l'avancement de la cosmologie,
comme celui qui nous est présenté par ce livre,
n'est pas seulement un stimulant aux sciences physiques,
mais aussi à de nombreuses autres sciences et technologies
dont le concours est indispensable pour que les spécialistes
puissent, en collaboration, préciser des points qui
demeurent encore obscurs. Il suffit de parcourir l'ouvrage
pour se rendre compte du rôle des apports actuels
ou futurs de la chimie, de la biologie, des systèmes
dits artificiels, sans oublier ceux de la philosophie, de
l'art et de l'éthique. Ce serait un tel effort de
synthèse, provenant de la réunion d'un grand
nombre de disciplines, très à rebours des
particularismes universitaires, que dans un premier temps,
nous pourrions qualifier d'hyperscience.
Mais
nous pensons qu'il faut aller plus loin. Comme indiqué
dans notre article précité consacré
au thème de l'hyperscience, il nous parait aujourd'hui
indispensable, y compris en cosmologie où un «
réalisme » de principe parait incontournable
(Neptune, dit-on, existait avant que Le Verrier ne calcule
sa position. L'astre survivra à la disparition de
l'humanité), de commencer à critiquer,
pour le relativiser, le regard de l'observateur associé
à l'instrument. C'est bien évidemment ce qui
découlera, dans des cas particuliers, du recours
désormais systématique à la physique
quantique pour l'étude des états dits ultimes
de la matière. Mais c'est aussi ce qu'imposera, pensons-nous,
le développement des neurosciences. Celles-ci obligent
à réfléchir à la façon
dont les perceptions du monde extérieur provenant
des sens sont intégrées en systèmes
de représentation, au niveau des cerveaux individuels
et des cerveaux collectifs. On envisage de plus en plus
le développement de cerveaux (au sens non de brain,
mais de mind) qui seraient "répartis"
dans les sociétés technologiques(6).
Nécessairement,
ces capacités de représentation, autrement
dit les modèles du monde en découlant, sont
fonction des limites au moins actuelles des supports technologiques
et neurologiques. Si cependant, de nouvelles hypothèses
surgissent, c'est parce que ces supports technologiques
puis neurologiques évoluent. Il en résulte
des représentations du monde inconscientes, qui se
forment dans les corps et les cerveaux, jusqu'à entrer
en conflit darwinien avec les « idées »
dominantes. Ce sont sans doute de telles nouvelles représentations
du monde, dont nous ne sommes pas encore conscients, qui
impulsent la production, cette fois- ci consciente, de nouvelles
hypothèses et de nouveaux paradigmes. Nous sommes
persuadés que des ouvrages tels que celui de Jean-Pierre
Luminet participent à cette mystérieuse alchimie.
Notes
(1) Sur Camille Flammarion, voir http://fr.wikipedia.org/wiki/Nicolas-Camille_Flammarion
(2) Andromède vue par Lord Rosse,
dans L'Astronomie populaire numérisée par Gallica
http://visualiseur.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k94887w.table
. Cherchez page 814
(3) http://www.automatesintelligents.com/echanges/2009/jan/hyperscience.html
(4)http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2009/94/holographic.htm
(5) http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2007/oct/barrau.html
(6) Voir Andy Clark, "Supersizing
the Mind: Embodiment, action and cognitive extension",
Oxford University Press.
Jean-Pierre
Luminet est directeur de recherche au CNRS, astrophysicien
à l'observatoire de Paris-Meudon, spécialiste
mondial pour ses travaux sur la cosmologie et la gravitation
relativiste. Il a publié un grand nombre d'ouvrages
et d'articles. 