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On danse sur la lune

Le bal Apollon

mardi 21 juillet 2009, par Picospin

Tout cela à cause d’un dénommé Newton, d’un dénommé Galileo Galilei, d’un certain Monsieur Kepler et plus récemment d’un professeur Nimbus appelé Einstein qui non seulement s’est occupé de moderniser les concepts de ses prédécesseurs mais en les accompagnant au violon, instrument qu’il maitrisait aussi bien qu’il le faisait avec la physique qui était sa spécialité même s’il avait commencé sa carrière si modestement qu’il n’avait revendiqué aucun autre emploi que celui de chargé de l’étude des brevets à Zurich en Suisse avant d’accéder à la gloire.

Einstein parle

Qu’a-t-il dit ? Que la force de gravitation n’est pas une force au sens usuel que l’on donne à ce mot en physique, mais une manifestation de la déformation de l’espace-temps sous l’effet de la matière qui s’y trouve. Cette hypothèse est une conséquence de l’observation que tous les corps tombent de la même façon dans un champ de gravitation, quelle que soit leur masse ou leur composition chimique. Cette observation, a priori fortuite, en théorie newtonienne, et remarquablement vérifiée expérimentalement, est formalisée sous le nom de principe d’équivalence et amène naturellement à considérer que la gravitation est une manifestation géométrique de l’espace lui-même. La théorie ainsi construite, qui porte le nom de Relativité Générale, incorpore le principe de relativité, et la théorie newtonienne en est une approximation dans la limite des champs gravitationnels faibles et des vitesses petites devant celle de la lumière. En effet, les déformations de l’espace-temps prévues sous l’effet des corps massifs, quand ceux-ci ont une forte accélération, ne se propagent pas plus vite que la vitesse de la lumière, ce qui résout le paradoxe de l’instantanéité apparente de l’interaction newtonienne. Il en résulterait des ondes gravitationnelles, qui restent encore à observer. La gravitation étant la force dominante à l’échelle des distances astronomiques, la théorie newtonienne et einsteinienne ont été confrontées depuis leurs créations respectives aux observations de la structure à grande échelle de l’univers.

Gravitations

Aux échelles des étoiles et des galaxies, la gravitation newtonienne est suffisante dans beaucoup de situations, mais en difficulté quand elle doit offrir une description cohérente d’un univers homogène infini. Ce qu’en revanche la relativité générale est parfaitement capable de décrire mais en s’arrêtant aux frontières de la structure à grande échelle de l’univers. En ce cas, il faut lui adjoindre des hypothèses sur la répartition spatiale de la matière. A grande échelle, l’univers est remarquablement homogène (à plus petite échelle, la matière est répartie de façon non uniforme : l’espace entre les étoiles d’une même galaxie est essentiellement vide, tout comme l’espace entre les galaxies). Ce fait observationnel avait au départ été supposé par Einstein, qui lui avait donné le nom de principe cosmologique. Sous cette hypothèse, la relativité générale permet, assez facilement du reste, une modélisation cohérente de l’univers. Il existe cependant, outre la matière visible constituant les étoiles, et le gaz des galaxies, une matière noire aux propriétés et à la distribution encore mal connues. L’expansion de l’univers a été découverte par Hubble à la fin des années 1920. Elle indique que l’univers tel que nous le connaissons est issu d’une phase extraordinairement dense et chaude : le Big Bang, histoire confirmée par plusieurs observations quantitatives. Le destin de l’univers n’est pas connu avec certitude, car le comportement à long terme de la matière est incertain.

Expansion ou contraction de l’Univers ?

On a observé une accélération de l’expansion de l’univers, due à une force de répulsion à très longue distance, prévue comme une possibilité dans la Relativité Générale. Ceci semble être le signe probable que l’expansion durera indéfiniment, sans donner lieu à une phase de recontraction. La relativité générale est basé sur l’hypothèse d’une continuité de l’espace-temps et de la matière (entre autres pour construire le tenseur de densité d’énergie-impulsion). Cette deuxième hypothèse est clairement une approximation au regard de la physique quantique. La physique quantique qui explore l’infiniment petit, se heurte à la difficulté de l’expérimentation de la gravitation car les trois autres forces qui y règnent sont au moins considérablement plus fortes alors qu’il est déjà difficile d’expérimenter sur elles ; du coup les effets de la gravitation se perdent dans les inévitables imprécisions des mesures. Cette difficulté expérimentale n’a pas empêché les tentatives théoriques de construire une gravitation quantique, sans résultat susceptible à ce jour de vérification expérimentale. Si l’on ajoute à ces notions et hypothèses le potentiel gravitationnel, il est possible de retrouver le résultat connu des particules qui tombent. L’équation des ondes gravitationnelles peut s’interpréter comme la propagation d’une particule appelée graviton, jugée responsable de la gravitation, dont on peut déduire certaines propriétés comme sa masse nulle, son spin =2 sans que cela ait pu encore être vérifié expérimentalement malgré des tentatives de plus en plus sophistiquées.

Votre fille est muette ?

Voilà pourquoi « votre fille est muette » pourrait-on dire à l’issue de cette démonstration physique dont la compréhension des détails n’est pas à la portée de tout le monde, surtout pas de tous ceux qui on subi dans certains types d’enseignement la pesanteur d’une formation littéraire, fort éloignée de la logique mathématique et surtout physique. Reste que point n’est besoin de grands discours, ni surtout d’équations complexes pour comprendre que sur la lune, on se déplace plus facilement que sur notre terre ce qui permettrait déjà d’offrir un avantage considérable pour les gens qui tombent facilement et ont du mal à se relever comme par exemple les personnes âgées aux os fragiles, prompts à se briser au moindre choc. Point n’est besoin dans ces circonstances de réserver des billets fort onéreux pour les premières expéditions touristiques vers notre satellite bien aimé, inspirateur de tant de poèmes, de fééries et de songes. Les seniors devraient avoir la priorité pour se rendre sur place, s’y promener, y gambader, y danser la polka, le jitterburg, le be-bop ou le boogie-woogie. Cette solution permettrait d’une part d’envoyer nos parents et grands-parents dans le ciel sinon au ciel comme l’avaient fait les protagonistes du merveilleux film japonais "La ballade de Narrayama" avant qu’ils y soient dépêchés spontanément, et d’autre part de s’y amuser plus que sur terre et sans doute d’y vivre mieux, en apesanteur relative ce qui réduirait leurs dépenses énergétiques.

Questionnement éthique :

1. Fallait-il envoyer un vol habité sur la lune au prix très élevé des "frais de mission" d’un voyage interplanétaire et au risque d’une catastrophe comme celle survenue sur Challenger ?

2. Est-ce que l’on pouvait décemment empêcher l’humanité de rêver après tous les explorateurs de l’univers et se priver des découvertes éventuelles et de la reconnaissance de notre principal satellite ?

3. Faut-il continuer à investir des sommes fabuleuses pour faire rêver l’humanité au moment où les ressources sur terre se font rares et le chômage fait des ravages ?

4. Est-ce que la "mission globale" des hommes est susceptible de donner un sens à l’existence
humaine à un moment où le monde est devenu "désenchanté" ?