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Transmettez la lumière

Des Prix Nobel qui ont reçu et donné la lumière

La bonne éducation des Laboratoires Bell

mardi 6 octobre 2009, par Picospin

Ces travaux ont des conséquences immédiatement exploitables dans les domaines de la communication sur de longues distances sans perte de signaux significative.

Transmissions sur de longues distances

Cette propriété rend cette technique particulièrement apte à la transmission d’informations sur des distances transatlantiques d’où la multiplication de la mise en place de câbles sous-marins. Ces derniers ne peuvent transmettre des images qu’à la condition expresse que les fibres optiques qui les composent soient arrangées dans un bon ordre géométrique de façon telle que chaque point à l’entrée du dispositif corresponde au même point ou « pixel » à sa sortie. En dehors de cette arrangement, les câbles optiques se contentent de transmettre de la lumière en raison du désordre géométrique entre les points d’entrée et de sortie. Cette application est aussi largement utilisée dans ce que l’on appelle l’endoscopie puisque les fibres optiques sont si minces qu’elles revêtent des dimensions plus petites que celle d’un cheveu ce qui les rend particulièrement adaptées à leur cheminement et leur circulation dans les anfractuosités les plus reculées et les plus cachées du corps humain où l’on peut détecter les anomalies de structure les plus discrètes comme celles de la moindre transformation cancéreuse du plus petit organe.

Des brèches dans les corps

C’est dire les portes qui s’ouvrent dans les corps dont aucun interstice, aucun organe, si minuscule qu’il soit n’échappe plus au regard inquisiteur du médecin, du chirurgien ou du radiologue. Ce dernier a maintenant à sa disposition une multitude d’outils pour partir à l’exploration du corps de l’homme comme autrefois Christophe Colomb était parti pour explorer les entrailles de la terre et en ramener une cartographie précise, des repères géométriques exacts et un dessin sans failles des limites inscrites sur notre globe ce qui permet maintenant d’en suivre les contours sans risque de se perdre, de heurter des récifs ou de se tromper de direction. Il en est de même dans les complexités anatomiques du corps humain comme le système nerveux avec ses replis, ses allers-retours, ses cachettes insoupçonnées et ses reliquats archaïques, structures primitives construites avant la construction des superstructures du néocortex que beaucoup de nos congénères nous envient comme le diraient certains savants et dignitaires de notre pays si fiers de leurs dons et réalisations dont nos voisins seraient fous de jalousie.

La route des coronaires

J’ai moi-même circulé avec un engin appelé angioscope à l’intérieur des artères coronaires, ces minuscules tuyaux artériels couvrant le muscle cardiaque qu’ils contribuent à alimenter en sang pour que l’oxygène indispensable à la vie puisse apporter au moteur, ce muscle cardiaque qui travaille toute une vie les aliments et éléments indispensables à son fonctionnement, autrement dit, le carburant. Peut-être un jour, utilisera-t-il l’électricité pour alimenter le moteur puisque cette dernière existe déjà à l’état naturel dans le cœur pour exciter ses fibres, transporter l’influx nerveux qui active cet organe 60 fois par minute pour chasser de ses cavités le sang destiné à être délivré aux divers organes qu’il rencontre sur son chemin. On a raison d’appeler cette structure et cette fonction l’activité électrique du cœur dont le circuit se niche dans de petites fibres spécialisées, capables de conduire l’influx nerveux comme ce dernier le fait tout au longe des axones et dendrites, ces minuscules arbustes qui reçoivent les signaux et les transmettent à leur voisins pour les propulser plus loin du cerveau à l’extrémité des jambes ou des bras pour qu’à toute excitation, ils répondent par des mouvements adaptés aux ordres donnés par le chef d’orchestre cérébral.

Observations directes

Les techniques d’observation à l’intérieur du corps ont conduit rapidement à la mise au point de méthodes d’ablations, de sections, de réparations sous le regard direct de l’œil en appliquant désormais une approche mini-invasive par laquelle avec l’aide d’instruments miniaturisés, les anciens délabrements de la peau et des muscles sont remplacés par de petits tunnels permettant l’accès aux cibles à réparer à l’aide d’outils microscopiques sans danger pour les patients soumis à de telles interventions. Ces dernières, du fait des ouvertures petites qu’elles requièrent, sont peu délabrantes pour l’organisme permettant ainsi une reprise rapide de l’activité physique et professionnelle. Cette avancée théorique allait donner le signal d’une révolution technologique, dont la première étape fut la fabrication d’une fibre optique de bonne qualité en 1970. Depuis, les continents et les mers sont sillonnés de telles fibres qui composent les artères de communication de notre monde "câblé". Remplaçant le film par des composants électronique, cette technologie va déclencher une révolution technologique protéiforme allant des grands télescopes des astrophysiciens aux appareils photo en passant par les micro-caméras des chirurgiens.

Une révolution

La révolution des fibres optiques a permis de transmettre des données (voix, images, chiffres) sous une forme numérique (une suite de 0 et de 1) de manière massive, sur une longue distance... à la vitesse de la lumière. La capacité des fibres optiques en termes de volume de données transmises est très supérieure à celle des ondes radio. C’est pourquoi l’essentiel des informations transmises entre machines et hommes le sont maintenant par des fibres optiques. Cette capacité supposait un préalable technologique, celui de fabriquer une fibre très pure. Défi qui ne fut atteint qu’en 1971, à partir de quartz fondu à 2000°C pour une fibre d’un kilomètre de long. Ce n’est qu’en 1988 que le premier câble transatlantique en fibre optique fut déposé au fond de l’océan.

Signaux numériques

L’invention inaugurale à l’origine de la diversification de ces méthodes d’investigation est le résultat de l’imagination d’Einstein, appelée CCD ou « charge-coupled device » dérivé du composant électronique semi-conducteur, à l’origine du signal numérique. Les heureux bénéficiaires du prix Nobel ont fait leurs armes aux « Bell Laboratories » qui a la particularité d’accueillir des physiciens de haut niveau, libres d’organiser leur recherche selon leur seul bon vouloir sans aucune obligation d’enseignement. Ce statut a permis aux meilleurs d’entre eux d’accéder au prix Nobel avec un pourcentage de réussit supérieur à la plupart des institutions scientifiques de la planète.