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Le big-bang, l'univers et l'homme

De
271 pages
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Ajouté le : 01 janvier 0001
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EAN13 : 9782296296800
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LE BIG BANG, L'UNIVERS ET L'HOMME Si tous les matins du monde m'étaient contés...

Françoise Le GUENEDAL

Le Big Bang, l'Univers et l'homme
Sitous les matins
du monde m'étaient contés...

Editions L'Harmattan
5-7 rue de l'Ecole-Polytechnique 75005 Paris

(Ç)L'Harmattan, 1995 ISBN: 2-7384-2927-0

A Nathalie, Frédérique et Erwan

Préface
Yves Coppens
Quel mythe aurait osé raconter ainsi pareille histoire, celle d'une matière curieusement appelée inerte, qui se serait faite vivante puis pensante en une vingtaine de milliards d'années, dans un Univers agité jusqu'à la folie? Notre Planète, sans en avoir l'air, se déplace au moment où vous voulez bien me lire, à plus de cent mille kilomètres à l'heure autour du soleil qui, situé sur l'un des bras de notre Galaxie, tourne lui-même dans l'espace à la vitesse de un million de kilomètres à l'heure, l'ensemble se dirigeant deux fois plus vite encore vers cette région de l'espace que l'on appelle non sans humour Grand Attracteur. La plus extravagante des fictions se serait en effet immédiatement vue débordée par la seule et simple observation de la réalité. C'est cette observation du Monde, la façon dont il s'est formé et la manière dont il fonctionne - que l'on apelle la science - que Françoise Le Guénédal a choisi de nous décrire ici pour le plus grand de nos étonnements. Mais pourquoi sommes-nous donc étonnés? Sans doute d'abord à cause des échelles, l'échelle du
temps bien sûr, cosmique 'et géologique, immensément longue

par rapport à celle d'une vie d'Homme, échelle de ce l'on nomme aussi,et ce n'est pas innocent, Hl'infiniment petit" et Hl'infiniment grand". Dans chaque noyau microscopique de chacune de nos cellules, chacun de nos 46 chromosomes compte 3,5 milliards d'atomes. Il y a aussi cent cinquante milliards de soleils dans la Voie Lactée, une galaxie parmi les milliards de galaxies de l'Univers. Notre étonnement vient aussi de cet emmêlement troublant de l'espace et du temps qui fait que l'ont vieillit différemment dans un vaisseau spatial accéléré à une vitesse proche de 7

celle de la lumière ou sur une planète. Espace-temps qui fait que le ciel que l'on admire toujours et que l'on adore parfois estfait d'objets d' aujourd' hui et d'objets d' hie r témoins d'une réalité passée, dont les images, reflets d'il y a longtemps, très longtemps, pourraient fort bien nous être transmises si on savait les lire... Notre étonnement vient encore de cette matière qui n'est pas tout à fait vivante lorsqu'elle s'entoure un jour d'une membrane donnant naissance par pure génération spontanée à une vraie cellule personnalisée, cellule qui va croître, se multiplier et couvrir la Terre d'individus, tous parents mais tous différents, d'une incroyable inventivité. Et notre étonnement vient évidemment de cette émergence curieuse parmi toutes les formes vivantes d'un être apparu il y a seulement trois millions d'années, l'Homme chez qui, libre arbitre et conscience se font jour pour la première fois, réduisant d'autant le rôle de la biologie au profit de la connaissance, l'Homme qui perd ses instincts et gagne en dignité et qui peut-on imaginer avec toutes les réserves consciencieusement répertoriées par l'auteur s'engage dans les nouvelles conquêtes qui se présentent à lui, désormais en toute connaissanc~ de Vie, de Terre et de Galaxie. Tous ces étonnements sont ici à chaque page et Françoise Le Guénédal nous les offre avec l'enthousiasme qu'ils méritent et la passion qui est la sienne. Je lui suis particulièrement reconnaissant de m'avoir fàit le cadeau de leur introduction. Comme elle,je ne me lasserai certainement jamais de m'éveiller émerveillé chaque matin du monde. C'est bien ce que je souhaite - et je n'ai pas d'inquiétude à cet égard - à tous les lecteurs de cette extraordinaire histoire.

Yves COPPENS

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Avant-propos

Un jour, j'ai eu envie de retrouver les grands moments qui ont déterminé le cours de notre destin et façonné notre âme, de retrouver les traces de notre passé, nous qui ne sommes pas nés de parents inconnus... Je partis donc à la recherche de nos "ancêtres", non des Gaulois selon une longue tradition scolaire, mais de ces premiers hommes à avoir habité cet hexagone qu'on appelle aujourd'hui la France. Si j'avais su où cela allait m'entraîner! Bientôt ma curiosité m'obligea à élargir mon horizon non seulement à l'échelle de la France mais de la planète et de l'univers tout entier. C'est ainsi que, m'éloignant des sentiers battus, j'arrivai au "commencement", à cet instant où, il y a 15 milliards d'années, un gigantesque Big Bang a déclenché une longue chaîne de réactions physiques, nucléaires, chimiques et biologiques dont l'homme est à ce jour l'aboutissement le plus extraordinaire. Du moins à son point de vue! Il est certain que nous avons tous envie de comprendre l'uni vers et surtout pourquoi nous sommes là et d'où nous venons. Ces questions chevillées à la race humaine depuis la nuit des temps ne concernent pas seulement quelques savants, elles appartiennent à l'humanité tout entière. Faut-il cependant pour comprendre le monde être pourvu d'une solide formation scientifique et mathématique? On a longtemps pu penser que savants et chercheurs n'employaient un langage technique et abstrait que pour mieux conserver l'ésotérisme de leur caste et de leur savoir. 9

Aujourd'hui, il faut rendre hommage à tous ces astrophysiciens, ces chimistes, ces biologistes, ces paléoanthropologues... qui, ces dernières années n'ont pas hésité à vulgariser leur science, rendant accessible à la grande cohorte des "non initiés" dont je fais partie ce que nous connaissons du monde qui nous entoure. Si quelques questions fondamentales restent encore sans réponse, nous sommes cependant en mesure de comprendre maintenant les grandes étapes allant de l'explosion originelle à l'apparition de l'homme moderne en passant par la genèse de la matière, la formation des étoiles et de la Terre. Il est remarquable de constater que l'évolution du monde dépendait de constantes fondamentales, de nombres précis dont la valeur semble avoir été programmée et ajustée afin de rendre possible le développement de la vie. De là à en arriver à l'homme il n'y a qu'un pas, un pas de géant à vrai dire puisque l'univers mettra 15 milliards d'années pour le franchir. Cette longue période est le temps qui s'est écoulé depuis cet instant où, à la suite d'une formidable explosion dont le rayonnement résiduel est encore détectable sur Terre, tout l'univers s'est mis en marche. Même si par darwinisme interposé, l' homme a pu penser un moment que sa filiation n'était pas divine, elle n'en demeure pas moins comme nous allons le voir... céleste! En effet, entre les débuts de l'univers et de ces premières cellules vivantes apparues sur Terre il y a 4 milliards d'années, il y a eu aussi quelques "poussières d'étoiles" de ces astres dont la vie et la mort ont permis la genèse de la matière et de la vie ainsi que l'apparition de l'Homme. En réduisant au minimum la terminologie scientifique et en ordonnant dans un contexte chronologique les différentes phases de la formation de l'univers et du monde vivant, je vais essayer de présenter ces quinze milliards d'années, non comme une thèse ennuyeuse et rébarbative, mais comme un roman où chaque protagoniste excitera notre curiosité, nous plongeant au plus profond de nos racines, de ce monde riche et passionnant qui ne saurait laisser indifférent qui que ce soit. 10

Introduction

Août 1633 : Un savant, l'astronome italien Galilée, après un long procès, est condamné par l'Inquisition à l'incarcération à vie pour avoir soutenu la théorie de Copernic. Le propos était tout simple: ce n'était pas le Soleil qui tournait autour de la Terre mais notre planète qui tournait autour du soleil. L'homme par qui le scandale arrivait venait de déloger

de sa place centrale notre bonne vieille Terre!

;"'.

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Février 1990 : Un "fou dangereux", le biologiste Farouk Mohamed Ibrahim, professeur à l'université de Khartoum est arrêté et jeté en prison. Motif de l'arrestation: Ibrahim a enseigné à ses élèves les théories darwiniennes de l'évolutionnisme, ce qui pour les islamistes au pouvoir est un acte de terrorisme et une attaque directe contre l'enseignement du Coran. Entre ces deux procès, quatre siècles se sont pourtant écoulés! Ils évoquent bien l'emprise spirituelle et temporelle de nombreuses religions sur l'esprit des gens. Certes Copernic ou Galilée allaient à l'encontre de principes millénaires érigés en dogmes et jusque-là indiscutés. Adhérer à une vision aussi nouvelle de l'univers exigeait une véritable conversion mentale et métaphysique à laquelle l'Eglise comme l'ensemble du monde philosophique et intellectuel de l'époque n'étaient pas préparés. Délogé du centre de l'univers par Galilée, l'homme se consola un moment en pensant à sa "filiation divine". Darwin, en publiant en 1859 son traité De l'Origine des Espèces, ne lui laissa même pas cette illusion! Il lui fallait désormais admettre qu'il n'était pas apparu Il

dans sa forme actuelle au 6e jour de la Création mais avait émergé du creuset de l'évolution près de 4 milliards d'années après la formation de la Terre. Ses origines étaient donc beaucoup moins nobles qu'il ne le pensait car, dans cette perspective nouvelle, il avait pour ancêtres en remontant tour à tour dans le temps des primates, des reptiles, des poissons, des bactéries et même des algues. Une lady anglaise à qui le naturaliste venait d'expliquer nos lointaines origines se serait exclamée horrifiée: "Ainsi, nous descendrions du singe! J'espère bien que cela n'est pas vrai, mais si ça l'était, prions pour que ça ne s'ébruite pas" ! Ça s'ébruita! Bien que l'Eglise catholique soit devenue plus tolérante et qu'à la suite de Descartes on ait pris l'habitude de ne plus mélanger les "genres", l'affrontement fut inévitable. Aujourd'hui cette dernière essaie de s'adapter sachant que désormais elle doit tenir compte des acquis de la science. En tout cas, elle se prononce moins sur les sciences que sur leur usage et ne montre plus cette rigueur et ce fanatisme qu'à l'aube du troisième millénaire certains exégètes islamiques affichent toujours, prenant encore à la lettre les récits de la Genèse. De son côté le monde scientifique dans son ensemble rejette le diktat rationaliste né du siècle des Lumières et il semble même actuellement que le dernier must de certains chercheurs consisterait de plus en plus à voir la main de Dieu à l'origine du monde... Il est certes difficile de ne pas succomber à l'ancestrale tentation cosmogonique car il ne suffit pas de connaître les lois de la physique pour ne plus avoir d'angoisses métaphysiques! Dans cette perspective, il ne serait pas à exclure que nous nous acheminions progressivement vers une sorte de concordat entre la raison et la foi.

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CHAPITRE I HEppur si muove" ! HEt pourtant elle tourne" ! Galilée Très tôt le ciel a fait l'objet d'observations attentives et il est remarquable de constater que trois mille ans avant notre ère, les Mésopotamiens savaient déjà relever les positions des étoiles par rapport à l'écliptique, la route apparente annuelle du Soleil dans le ciel. Ils la divisèrent en 12 arcs de 30° auxquels ils donnèrent le nom de la principale constellation qu'ils contenaient. C'est là l'origine du zodiaque, tel qu'il a été conservé jusqu'à nos Jours. En relation avec la position du Soleil sur l'écliptique, les Mésopotamiens savaient calculer différents phénomènes comme par exemple la longueur du jour et par conséquent la date des équinoxes et la succession des saisons. Il est même probable qu'il découvrirent le cycle du Saros (période de 6585 jours) qui régit les éclipses de la Lune et du Soleil. Pendant un Saros, on compte en moyenne 43 éclipses de Soleil et 28 de Lune. Ils connaissaient les cinq planètes les plus proches de la Terre dont ils ont décrit les mouvements, apparitions et disparitions avec une étonnante précision. Leurs études astronomiques étaient cependant surtout motivées par la crainte que leur inspiraient certains phénomènes célestes tels que les éclipses ou l'apparition des comètes. Ils étaient persuadés qu'il était nécessaire de pouvoir les prédire pour mieux s'en protéger. 13

Leur contemplation du ciel avait donc de profondes résonances mythiques et ils s'adonnaient certainement plus à l'astrologie qu'à l'astronomie. Si les Egyptiens scrutaient eux aussi systématiquement le ciel, c'était vraisemblablement pour y découvrir des repères nécessaires à leur vie quotidienne plus que par une volonté réelle d'explication rationnelle de l'univers. Leur savoir astronomique fut assez limité en dépit de ce qu'on a souvent prétendu et les quelques inscriptions retrouvées dans les temples et les tombeaux ne ressemblent en rien aux tablettes astronomiques mésopotamiennes. Agriculteurs dont la vie était réglée par la crue du Nil, leur préoccupation première fut d'établir un calendrier adapté à leurs besoins. S'ils s'attachaient à observer le lever héliaque de l'étoile Sirius, c'est parce qu'ils avaient remarqué qu'après une période d'invisibilité de 70 jours, la réapparition de cet astre à l'est, juste avant le lever du Soleil, précédait toujours la crue annuelle du Nil. La Chine constitua elle aussi un foyer d'éclosion précoce de l'astronomie. Son étude remonte vraisemblablement à la dynastie Zhou (1112 à 222 av. J.-C.) qui adopta au Vlè siècle av.J.-C. la doctrine de Confucius. La dynastie suivante (221 à 206 av.J.-C.), plus portée sur les arts martiaux que sur les lettres, les sciences et la philosophie, entreprit l'unification de la Chine, symbolisée par la construction de la fameuse Grande Muraille. L'empereur Qin qui régna de 221 à 210 av.J.-C. donna son nom à cette dynastie et à la Chine et se fit enterrer avec plus de mille soldats d'argile, grandeur nature, représentant son imposante garde militaire. Ce prince, qui avait bouté les envahisseurs hors des frontières, se trouva rapidement en conflit avec la puissante société des lettrés confucéens issus de la dynastie précédente. En représailles à leur opposition, il fit brûler tous les livres de la Tradition. Cet autodafé fut certainement pour l'histoire culturelle de l'humanité un désastre aussi grand que l'incendie de la Bibliothèque d'Alexandrie. 14

Quelques années plus tard, sous la dynastie des Han, vers 200 av.J.-C., l'astronomie chinoise retrouva ses lettres de noblesse grâce à quelques documents sauvés et surtout à de nombreux emprunts faits à la culture grecque. C'est ainsi que de nombreux travaux astronomiques contemporains de cette dynastie ont été abusivement attribués à une période plus ancienne, afin de faire croire à l'antériorité de la culture chinoise sur les autres civilisations. Deux astronomes impériaux, Ho et Hi, auraient été condamnés à mort en 2155 av.J.-C. pour n'avoir su prédire une éclipse totale qui se produisit cette année-là. Il est peu probable que les astronomes chinois aient découvert avant Babylone, à une époque aussi reculée, le cycle du Saros et le mécanisme des éclipses. Sumériens, Egyptiens, Chinois, Hindous et peut-être même les dresseurs de mégalithes européens firent presque simultanément les mêmes observations. Ils étaient persuadés que l' homme était pris dès sa naissance dans l'engrenage d'un déterminisme universel contre lequel il était impossible - et même recommandé - de ne pas agir. Il est donc certain que, dans ses premières manifestations, l'astronomie a été étroitement associée à l'astrologie, aux croyances religieuses et aux nécessités immédiates de la vie quotidienne. Au VIè siècle av.J .-C., les Grecs furent vraisemblablement les premiers à essayer de comprendre les événements naturels, refusant de s'abandonner aveuglément au destin ou aux dieux. On a quelques raisons de penser que Pythagore fut le premier à proclamer que l'univers était sphérique et que la Terre en occupait le centre. Convaincu que tout était gouverné par des chiffres, "principe et source de toute chose", il ajouta cependant qu'ils étaient le reflet de la perfection de Dieu. Son inspiration cosmologique n'était donc pas pour autant exempte de préjugés métaphysiques! C'est de cette harmonie cosmique, mathématiquement ordonnée qu'un siècle plus tard, Platon et Aristote héritèrent. Reprenant le modèle pythagoricien, ils conçurent à quelques variantes près la première synthèse cosmologique connue à ce jour. 15

La Terre, centre de l'univers, acquit alors la forme mathématique la plus parfaite, celle d'une sphère. Cette sphéricité fut longuement contestée malgré de solides arguments en faveur d'une Terre ronde et non plate. Comment expliquer, disaient certains Grecs, le fait que l'on voit d'abord à l'horizon les voiles d'un navire avant sa coque? Vers 250, toujours avant notre ère, Eratosthène apporta une réponse à cette question. Il vivait à Alexandrie en Egypte et avait entendu dire qu'à Syène, petite ville du Sud, près d'Assouan, le jour le plus long de l'année, le 21 juin, les colonnes du temple ne projetaient pas d'ombre à midi comme à Alexandrie. Il pensa que, si la Terre avait été plate, toutes les colonnes, quel que soit le lieu, auraient dû projeter au même moment les mêmes ombres. Il conclut à partir de cette idée qu'elle était courbe, ce qui fut admis sans trop de contestations. Ensuite Eratosthène se mit en tête de calculer la circonférence de la Planète. Alexandrie et Syène étant deux villes situées sur le Nil, donc à peu près alignées selon un axe Nord-Sud; il les plaça sur un même méridien, c'est-à-dire sur l'un de ces axes fictifs qui font le tour de la Terre en passant par les pôles. Le 21 juin à midi, il mesura l'angle fait par l'ombre des colonnes d'Alexandrie avec la verticale et trouva 7°12. Il fit alors mesurer par des arpenteurs la distance séparant Syène d'Alexandrie et trouva 5 000 stades. Le stade est, rappelons-le, une mesure de la Grèce antique qui vaut environ 180 mètres. La distance entre les deux villes était donc de 900 km. La rotondité de la Terre étant acquise, sa circonférence fait par conséquent un angle de 360°. En faisant une règle de trois, Eratosthène put calculer la circonférence de la Terre, soit 39 690 km, résultat exact à 1 % près, ce qui est tout à fait remarquable, compte tenu des moyens de l'époque.

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Alexandrie

~ o
o 0)
3600

Nil

Centre de la Terre

_ _

J Syène

Ptolémée, vers 140 ap.J .-C., écrivit un traité d'astronomie, l'Almageste qui faisait la synthèse de toutes les connaissances acquises. Il plaça sur 56 sphères cristallines emboîtées les unes dans les autres la Lune, les cinq planètes alors connues, le Soleil et les étoiles et fit tourner ces sphères et tous les objets célestes qui y étaient accrochés dans un mouvement de rotation uniforme, quotidien et circulaire. S'il ne mentionna pas ce qu'il y avait au-delà de la dernière sphère, il précisa cependant que l'ensemble était mu par un moteur de nature "divine" ce qui évitait toute explication superflue. Il élaborait ainsi une cosmologie de l'univers qui, bien que partiellement fausse, allait faire autorité pendant presque deux millénaires. Cette conception ne fut même pas ébranlée lorsqu'au Ille siècle ap.J.-C., Aristarque de Samos suggéra que la Terre était vraisemblablement une planète comme les autres, tournant en même temps sur elle-même et autour du Soleil. Le déclin des Grecs marqua pour les sciences en général et l'astronomie en particulier une longue période de stagnation. Les Romains n'apportèrent rien d'original à cette discipline si ce n'est le calendrier julien. Ce furent les Arabes qui, par l'intermédiaire de l'Inde, 17

recueillirent l' héritage grec et le transmirent au monde occidental chrétien. Le christianisme trouva le modèle de Ptolémée et sa vision de l'univers tout à fait conformes aux Saintes Ecritures. Ce n'est que dix siècles plus tard que le moine dominicain saint Thomas d'Aquin ajouta quelques précisions qui lui semblèrent indispensables. Il plaça au centre de la Terre les feux de l'enfer et au-delà de la dernière sphère cristalline le ciel et le purgatoire. Dieu qui avait créé l'univers veillait en personne à sa bonne marche, secondé dans sa tâche par une armée d'anges qui faisaient tourner les planètes en les poussant autour du Soleil. En ce temps-là, la vision du monde semblait donc définitivement établie. Chaque chose avait sa place et tendait à y rester. La Terre était le centre du monde, l'homme était le roi de la Création, les planètes tournaient rond, les anges montaient aux échelles et, si les pierres jetées en l'air retombaient sur le sol, c'était... par nostalgie. Tout le monde se mêlait de tout: les moines faisaient de la physique et de l'astronomie, les savants discutaient la Bible. En 1543, un "illuminé", le moine polonais Copernic, vint bousculer cette belle ordonnance en publiant un traité d'astronomie De Revolutionibus. t En substance il déclarait que ce n'était pas le Soleil qui, comme on le croyait, tournait autour de la Terre mais la Terre qui tournait autour du Soleil. Comme on ne fait pas table rase de concepts admis depuis des siècles et peut-être aussi parce que l'Inquisition veillait, le Polonais crut bon de préciser que si les planètes tournaient autour du Soleil, c'est bien parce qu'elles étaient poussées par des anges. L'Eglise ne sembla pas réagir devant les affirmations de Copernic, peut-être à cause des "anges" mais surtout parce qu'il prit la précaution de publier son livre juste avant sa mort, précisant dans la préface que l'univers qu'il proposait n'était certes pas le réel mais un "simple modèle mathématique" ! L'honneur était sauf! 18

Pourtant la révolution copernicienne était en marche. Elle fit des émules fortement combattus d'ailleurs par l'Eglise. On assista à des procès retentissants et, en 1600, le dominicain Giordano Bruno fut condamné par l'Inquisition à mourir sur le bûcher. Il était accusé d'hérésie pour avoir osé prétendre que l'univers était fait d'une multitude de mondes, habités par une infinité de formes de vie qui, ajouta-t-il prudemment, n'en célébraient pas moins la gloire de Dieu. Malgré cette considération métaphysique, il fut tout de même condamné sans appel! Vers 1603, Galilée eut la curiosité d'observer le ciel par le petit bout d'une lunette, instrument d'invention tout à fait récente. Il découvrit une foule de choses nouvelles: Les taches du Soleil, les cratères de la lune, les anneaux de Saturne et surtout que la planète Jupiter était accompagnée de plusieurs petits satellites qui, chose extraordinaire, tournaient autour d'elle. Tout ne se mouvait donc pas autour de la Terre comme on le pensait! Cette observation troubla Galilée qui fut bientôt persuadé que Copernic, faisant tourner la Terre autour du Soleil, avait eu une intuition de génie. Bientôt ce ne fut plus pour lui une hypothèse ni un simple "modèle mathématique" mais une réalité cosmologique. C'est ainsi qu'il passa d'une représentation géocentrique de l'uni vers à une interprétation héliocentrique, affirmant même que ceux qui persistaient à croire le contraire étaient des "simples d'esprit" ! Le Saint Office de Rome lui fit un procès et il fut condamné à l'abjuration de ses principes et à l'incarcération, commuée en assignation à résidence en raison de son grand âge et peut-être surtout de la protection papale. Son seul acte de vaine rébellion sera s'ymbolisé par la phrase qui fera le tour du monde: HEppur si muove, (et pourtant elle tourne) l''
Il

mourut cinq ans plus tard, convaincu que "de toutes

les haines il n'en est pas de plus grande que celle de l'ignorance contre le savoir". De son côté, Kepler, malgré ses propres convictions 19

religieuses, porta le coup fatal à l'univers de Ptolémée et d'Aristote en affirmant que, d'après ses observations, les planètes ne décrivaient pas des cercles parfaits autour du Soleil mais des ellipses. Persuadé que le mouvement des planètes et leur distance au soleil, leur vitesse et leur temps de révolution n'étaient pas le fruit du hasard, il découvrait en 1609 après de laborieux calculs, trois lois qui allaient immortaliser son nom. Avec Kepler, l'astronomie devenait enfin une science rationnelle dépouillée de sa gangue mythique. L'astronome allemand n'ignorait cependant pas que, face à l'Inquisition, il était dangereux de soutenir l'héliocentrisme qui remettait en cause l'interprétation biblique. Dix ans s'étaient à peine écoulés depuis la condamnation de Giordano Bruno et la répression était particulièrement sévère en Allemagne où la propre mère du savant venait d'être accusée de sorcellerie. Emprisonnée pour ses croyances astrologiques et ses pratiques occultes jugées hérétiques, elle fut acquittée après six ans de procès, certainement plus en raison du titre de "mathématicien impérial" de son fils que du fait de son Innocence. Une partie des travaux de Kepler fut rassemblée dans un ouvrage qu'il intitula prudemment Le Songe, montrant bien par là qu'il fallait considérer son oeuvre plus comme un récit imaginaire que comme une réalité astronomique. Le Songe de Kepler nous convie en effet à un étrange voyage sur la lune dont la finalité est bien évidemment de démontrer le mouvement de la Terre et sa position par rapport au Soleil. Traité d'astronomie de haut niveau scientifique, l'oeuvre de Kepler ne sera publiée qu'en 1634, soit quatre ans après sa mort. A cette date, le système solaire était du point de vue cinématique décrit tel qu'on le connaît de nos jours. Il restait à en faire l'étude dynamique, c'est-à-dire à découvrir la force responsable de ce mouvement des planètes. Ce sera l'oeuvre de Newton au siècle suivant. Certes, la Terre n'était plus au centre de l'univers, certes, les planètes tournaient autour du soleil sur des orbites 20

elliptiques... mais alors, pourquoi ne tombaient-elles pas vers le Soleil et pourquoi continuaient-elles leur mouvement de révolution si, comme on venait de l'apprendre, il n'y avait plus d'anges pour les pousser? Cette question resta sans réponse jusqu'à ce qu'en 1666 Isaac Newton quitte l'université de Cambridge pour échapper à une épidémie de peste. Il se réfugia dans le Lincolnshire, dans le domaine familial où, pendant deux ans, il regarda tomber des pommes! On est en droit de penser qu'il ne fit tout de même pas que ça. Il observait aussi les arcs-en-ciel après l'averse et, certainement plus scientifique que poète, décida d'en percer le secret. Il faut dire qu'il s'était mis en tête de commencer ses recherches par l'optique, car selon le récit biblique de la Création du Monde, Dieu commença par la lumière. Fiat lux! Il se rendit vite compte que les gouttelettes de pluie décomposaient la lumière solaire en ses différentes couleurs: jaune, rouge, orangé, violet, vert, bleu et indigo. Il pensa que, si la pluie décompose la lumière en arcen-ciel, il devait être possible d'en faire autant à l'aide d'un prlsme. Il put ainsi démontrer que la lumière blanche était formée par le mélange de toutes les autres couleurs. Dans ses moments perdus, Newton inventa aussi le calcul infinitésimal, mais la chute des pommes fut un des grands moments de sa vie et de l'histoire de la science. Si la pomme tombe, pensa-t-il, c'est certainement parce que la Terre l'attire. Il en conclut que "la matière attirait la matière" et inventa à partir de cette idée la théorie de la gravitation universelle. En 1687, il publiait un ouvrage Les principes mathématiques de la philosophie naturelle où il proposait une loi selon laquelle tous les corps de l'univers s'attirent selon une force proportionnelle à leur masse et inversement proportionnelle au carré de leur distance. Cette force qu'il appela "gravitationnelle" était responsable de la chute des objets sur le sol comme du fait que nous 21

restons les pieds collés sur terre au lieu de tournoyer dans l'espace. Il acheva de jeter les bases de la mécanique céleste en reliant la loi de la gravitation universelle aux mouvements des astres dans le ciel. Il devint ainsi possible d'expliquer les marées et de calculer avec précision les mouvements de la Lune, des planètes et des comètes. C'est ainsi que l'astronome anglais Halley put prédire 75 ans à l'avance le retour de la comète qui portera son nom et que Galle découvrait en 1846 la planète Neptune à la position exacte prévue par les calculs de Le Verrier. La gravitation n'expliquait cependant pas pourquoi, malgré la forte attraction que notre planète exerce sur la Lune, cette dernière ne tombait pas sur la Terre. Rarement pris de court, Newton proposa une nouvelle théorie qui stipulait l'existence d'une autre force s'opposant à la force gravitationnelle. Cette force due au mouvement propre de la Lune sur son orbite était exactement égale et opposée à la force de gravité. Il l'appela "force centrifuge", il fallait y penser! Après Newton les découvertes astronomiques vont se succéder grâce à la construction d'appareils de plus en plus performants. L'astronomie longtemps limitée au système solaire s'étendit progressivement au domaine stellaire. En ]715, Halley découvrait que les étoiles n'étaient pas fixes sur la sphère céleste mais animées de mouvements propres. Grâce à un nouvel instrument, le télescope, Herschel découvrit en 1781 les étoiles doubles après avoir recensé des milliers d'étoiles nouvelles et des nébuleuses. Il établit la première description spatiale de la Voie Lactée. En découvrant en 1676 que la lumière avait une vitesse finie, l'astronome danois Romer révolutionna la façon d'appréhender l'univers. A l'époque du cartésianisme triomphant, il était impensable que cette dernière puisse avoir une vitesse. Elle se propageait "instantanément", conception partagée 22

aussi bien par les philosophes que par les savants. Vers le milieu du XVIIe siècle, le doute s'empara pourtant de certains esprits. Romer avait remarqué en étudiant les satellites de Jupiter que l'un d'eux, 10, avait un comportement curieux. Il avait constaté un retard de 10 mn entre l'apparition de deux éclipses consécutives de ce satellite. Il s'était aperçu que ce décalage se produisait lorsque la Terre dans son orbite autour du Soleil se trouvait à une distance maximale de la planète géante. Perplexe il s'interrogea sur la cause de ce phénomène et pensa que la lumière mettait d'autant plus de temps pour parcourir la distance entre 10 et la Terre que cette dernière était plus éloignée de Jupiter. Si cette hypothèse était exacte, la lumière avait forcément une vitesse et ne se propageait pas instantanément. C'est ce qu'il affirma peu après à l'Académie des Sciences de Paris devant une pléthore de savants éberlués. Il estima même cette vitesse à 200 000 km par seconde, chiffre qui parut inconcevable à l'époque. Comment imaginer en effet que la lumière fasse 5 fois le tour de la Terre en une seconde? Par la suite ce chiffre sera affiné jusqu'à ce qu'en 1976 l'Union astronomique internationale adopte la valeur de 300 000 km par seconde. La vitesse de la lumière est un million de fois supérieure à celle du son qui est de 360 mètres par seconde. Cette différence explique pourquoi, lors d'un orage, les éclairs sont visibles avant que le bruit du tonnerre ne nous parvienne. Il est certain que la notion de vitesse de la lumière a révolutionné notre manière d'appréhender l'univers. Lorsqu'elle était représentée comme un phénomène instantané, on pensait voir la réalité quand on observait le ciel. Après la découverte de sa vitesse finie, la lumière nous parvenant d'un astre mettra d'autant pl us de temps que cet astre est plus éloigné. Si la Lune située à 380 000 km de la Terre nous apparaît telle qu'elle était il y a une seconde 1/4, nous voyons le Soleil qui est à 150 millions de km de nous comme il était il y a... 8 minutes. 23

La lumière qui nous parvient de l'étoile polaire est partie il y a environ 450 ans, à l'époque du roi Henri IV. Quant à celle de la galaxie d'Andromède, notre plus proche voisine, elle est vieille de plus de 2 millions d'années. Le ciel que nous voyons n'est donc pas le ciel d'aujourd'hui mais un puzzle hétérogène d'astres de tous les âges... un peu comme si l'on nous présentait sur la même page d'un Iivre, sans indication de dates, Lucy, un homme de Cro-Magnon, Vercingétorix, Charlemagne, François 1er,de Gaulle et Elisabeth II d'Angleterre. Il est évident que de nombreux astres observés depuis la Terre sont déjà morts alors que nous ignorons l'existence d'étoiles très lointaines dont la lumière ne nous est pas encore parvenue et qui existent pourtant depuis des millions, peutêtre des milliards d'années. En 1859, l'Allemand Gustav Kirchoff mettait au point l'analyse spectrale, méthode qui sert à reconnaître les différents composants d'une source lumineuse, d'un astre par exemple. Ainsi, le spectre lumineux d'une étoile correspond aux différents atomes qui la composent. Ce spectre se présente comme une série de raies ressemblant étrangement à un "code-barres". A chaque raie correspond un élément chimique différent, déterminé par la longueur d'onde qu'il émet. Les atomes d'hydrogène par exemple émettent un rayonnement de type radio dont la longueur d'onde très caractéristique est de 21 cm. Ainsi l'analyse du rayonnement émis par une étoile nous permet de sa voir de quels éléments cette dernière est composée: hydrogène, hélium, carbone... Le premier spectre d'étoile photographié fut celui de Véga en 1871 par l'astronome américain Draper. Quelques années auparavant, vers 1842, Doppler et Fizeau, un Autrichien et un Français, avaient remarqué que le son comme la lumière subissaient des "effets" particuliers en fonction du mouvement de la source émettrice. Doppler avait noté que le son émis par un objet en mouvement était plus aigu quand l'objet s'approchait d'un observateur et plus grave lorsqu'il s'en éloignait (exemple du train qui entre en gare). 24

Le Français Fizeau avait remarqué de son côté en analysant la lumière au spectroscope que, comme le son, cette dernière subissait une modification allant non du grave à l'aigu, mais du rouge au bleu, selon que la source lumineuse s'éloignait ou se rapprochait. En termes techniques cela signifie que, pour un observateur immobile, la longueur d'onde d'un objet en mouvement apparaît décalée. Si la source d'ondes se rapproche, l'observateur voit défiler plus rapidement le front d'ondes et inversement si elle s'éloigne. Ainsi, une radiation lumineuse apparaît décalée vers le bleu ou le rouge selon que cette dernière s'approche ou s'éloigne de l'observateur. L'interprétation de l'effet Doppler-Fizeau sur les galaxies par l'astronome américain Hubble allait donner ses lettres de noblesse à la spectroscopie, science qui allait révolutionner l'astronomie classique. L'ingénieur américain Jansky fut le premier à capter en 1931 un rayonnement radioélectrique d'origine extra-terrestre provenant - on le saura plus tard - de la Voie Lactée. Cette découverte fit apparaître que les ondes lumineuses sur lesquelles s'est fondée l'astronomie parce que nos yeux y sont sensibles ne constituaient pas l'unique rayonnement émis par les astres. Ceux-ci émettent aussi des ondes radioélectriques dans le domaine de l'invisible (infrarouge et radiofréquences). Cette découverte inaugura une nouvelle branche de l'astronomie, la radioastronomie qui enrichira les connaissances de l'univers en autorisant la découverte d'objets nouveaux tels que les quasars en 1960 ou les pulsars en 1967 . C'est aussi grâce à la radioastronomie que le rayonnement thermique du fond du ciel prédit par Gamow fut découvert en 1965 par Penzias et Wilson et que l'exploration des régions de l'espace lointain, invisible même avec les plus grands

télescopes, a pu se faire.

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Ces nouvelles méthodes, spectroscopie, radioastronomie... vont permettre d'étudier l'aspect physique, la composition chimique et le rayonnement des astres selon des techniques perfectionnées qui ouvrent grandes les portes à une nouvelle 25