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Biblionet

Couverture de l'ouvrage "Le desitn de l'Univers"Le destin de l'univers.
Trous noirs et énergie sombre

par Jean-Pierre Luminet

Fayard 2006

présentation par Jean-Paul Baquiast
20/01/2009

 

 

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.

Nous avions en son temps présenté son ouvrage très remarqué, L'univers chiffonné, Fayard 2001.
http://www.automatesintelligents.com/biblionet/2001/mar/jp_luminet.html

On trouvera sur ce site un entretien avec l'auteur, qui complète utilement la présentation du livre

Pour en savoir plus
Jean-Pierre Luminet (site Wikipedia)
Interview par Futura-Sciences sur le modèle dodécaédrique de Poincaré

 

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.

 

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