Étienne Klein

Tout n’est pas relatif

© Flammarion, 2017
© Flammarion, 2020, pour la présente édition

ISBN numérique : 978-2-0815-2116-2

ISBN du pdf web : 978-2-0815-2118-6

Le livre a été imprimé sous les références :

ISBN : 978-2-0815-1097-5

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Présentation de l’éditeur :
Peut-on marcher sur l’eau ? L’homme « produit-il » vraiment de l’énergie ? Est-il possible d’expliquer l’origine de l’Univers ?
À travers 23 textes joliment ciselés, Étienne Klein combat avec humour et rigueur le relativisme ambiant et nous invite à voir le monde autrement. Qu’ils traitent de science, de politique, du langage ou encore de progrès, ces billets montrent en filigrane que non, décidément, tout n’est pas relatif. À la façon des théories d’Einstein, notre quotidien est lui aussi sous-tendu par des invariants et des absolus qu’il importe d’identifier.

Physicien, docteur en philosophie des sciences, Étienne Klein est directeur de recherche au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA). Il a écrit plus d’une trentaine d’ouvrages et est également le producteur de l’émission « La Conversation scientifique » sur France Culture.
Illustrations de Charles Berberian, Grand Prix d’Angoulême en 2008 avec Philippe Dupuy et auteur d’une cinquantaine d’albums à succès.

Du même auteur
dans la même collection

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Les Tactiques de Chronos.

Le Temps et sa flèche (avec Michel Spiro).

Matière à contredire.

Tout n’est pas relatif

La situation qui est aujourd’hui la nôtre est tendue : nous savons tous que le passé ne peut revenir et que l’avenir pourrait n’être ni rose ni radieux. En une sorte d’annonciation de notre condition d’hommes et de femmes ainsi bloqués dans le présent, Hannah Arendt citait (dans La Crise de la culture) cette parabole de Franz Kafka :

« Il a deux antagonistes. Le premier le pousse de derrière, depuis l’origine. Le second barre la route devant lui. […] Son rêve, cependant, est qu’une fois […] il quitte d’un saut la ligne de combat et soit élevé, à cause de son expérience du combat, à la position d’arbitre sur ses antagonistes dans leur combat l’un contre l’autre. »

Ce rêve (ou plutôt, cette utopie ?) qu’évoque l’auteur du Château me fait penser à celui du chroniqueur au journal La Croix que je fus pendant six mois, de janvier à juillet 2016. Pris par mon propre travail, mes lancinants sujets de réflexion, l’urgence du présent, je tentais une fois par semaine de me mettre en résonance avec l’actualité avec l’espoir fou de la surplomber, de m’en écarter par le haut pour mieux la voir. En toute modestie, j’ambitionnais par ce stratagème d’insérer l’événement, toujours présenté comme ponctuel, dans la longue ligne du temps, en seulement trois mille six cents signes non négociables.

Parfois, une sorte d’évidence s’imposait, par exemple lorsqu’une découverte scientifique majeure – la première détection des ondes gravitationnelles – venait d’advenir. En d’autres occasions, le lien entre le sujet de ma chronique et ce qui était développé ailleurs dans les journaux était moins direct : tantôt il s’agissait de déployer, en une sorte d’écho amplifié du présent, ce qui semblait à peine faire signe, sans vacarme, presque en silence, en évitant autant que possible de céder à ce que Vladimir Nabokov appelait « le démon des généralités » ; tantôt d’user de l’air du temps comme d’un prétexte permettant de porter un regard scientifique, par essence décalé, sur ce qui n’a a priori rien à voir avec la science.

S’organisait ainsi un jeu de perspective avec le temps qui passe, grâce à un mélange plus ou moins paritaire d’objectivité et de subjectivité : écrire une chronique, ce n’est jamais que jeter quelques phrases entre le monde et soi-même, dans l’espoir qu’elles veuillent bien capter quelque chose du flux des choses.

Mais laisser ainsi une petite place à la subjectivité ne veut pas dire sombrer dans le plus débridé des relativismes. La vérité a beau être l’anagramme de relative, s’il était si vrai que « tout est relatif », la valeur de cette affirmation, première victime d’elle-même, ne serait que… relative.

Paul Valéry et Albert Einstein, qui s’admiraient mutuellement, se rencontrèrent à plusieurs reprises au cours des années 1920. Un jour, le penseur-poète, persuadé que le père de la théorie de la relativité produisait des idées à une cadence d’essuie-glaces, osa lui poser la question qui lui brûlait les lèvres depuis longtemps : « Lorsqu’une idée vous vient, comment faites-vous pour la recueillir ? Un carnet de notes, un bout de papier… ? » La réponse le déçut sans doute, l’auguste physicien se contentant de lancer : « Oh ! Une idée, vous savez, c’est si rare ! »

Cette réponse témoigne de l’extrême modestie d’Einstein. Car en réalité, des idées, il en a bel et bien eu, et bien plus qu’une, et bien plus que la plupart des autres physiciens, et pas n’importe lesquelles ! C’est un beau jour de 1907 qu’il eut celle qui fut à ses yeux « la plus heureuse de sa vie » : « J’étais assis sur ma chaise au Bureau fédéral de Berne. Je compris soudain que si une personne est en chute libre, elle ne sentira pas son propre poids. J’en ai été saisi. Cette pensée me fit une grande impression. Elle me poussa vers une nouvelle théorie de la gravitation. »

La théorie de la relativité générale

a fait de l’Univers un authentique

objet physique

Qu’est-ce à dire ? Ce qu’Einstein venait là de comprendre, c’est que lorsque nous tombons en chute libre, tout ce qui est proche de nous (parapluie, chapeau) tombe comme nous puisque la vitesse de chute des objets est la même pour tous les objets. Nous avons donc l’impression que toute pesanteur a disparu dans notre voisinage alors même que nous sommes en train de subir la loi de la pesanteur. Tout se passe en somme comme si la chute était un moyen d’éliminer localement la gravitation qui en est pourtant la cause…

Einstein prolongea aussitôt cette idée en énonçant le « principe d’équivalence » selon lequel il y a une sorte d’équivalence entre accélération et gravitation. Huit années plus tard, il y a très exactement un siècle, à l’issue d’un travail acharné sur les conséquences physiques et mathématiques de ce principe, il publia plusieurs articles présentant une théorie révolutionnaire de la gravitation, qu’il appela « la théorie de la relativité générale ». Selon cette nouvelle conception, l’espace-temps n’est pas rigide mais souple, dynamique, courbé, et la gravitation n’apparaît plus comme une force proprement dite : son action sur un corps n’est qu’un effet de la déformation de la géométrie à l’endroit où se trouve ce corps.

Tout cela peut sembler compliqué, mais Einstein savait trouver des façons simples d’expliquer ses travaux. Lorsque Eduard, son second fils, lui demanda pourquoi il était devenu si célèbre, il obtint cette jolie réponse qui résume l’essentiel de l’affaire : « Quand un scarabée aveugle marche à la surface d’une branche incurvée, il ne se rend pas compte que le chemin qu’il suit est lui aussi incurvé. J’ai eu la chance de remarquer ce que le scarabée ne peut pas voir. »

Très puissante, la théorie d’Einstein modifia aussi le statut même de l’Univers. Aux XVIIIe et XIXe siècles, nombreux furent les savants et les philosophes à considérer que l’Univers était une notion trop vague pour être prise au sérieux : en tant que totalité englobant la réalité physique, jugeaient-ils, elle est vouée à demeurer hors de toute saisie scientifique possible ; elle peut à la rigueur être un objet de spéculations métaphysiques, mais elle ne pourra jamais s’émanciper de la mythologie où elle a toujours été inscrite. Or, en fournissant les outils conceptuels permettant de décrire les propriétés globales de l’Univers, la théorie de la relativité générale a fait de l’Univers un authentique objet physique, précisément défini par sa structure spatio-temporelle et sa composition en matière et en énergie. L’Univers cessait d’être une idée vague pour devenir une chose prosaïquement descriptible, une sorte d’objet qu’on peut mettre en équations et dont certaines propriétés sont mesurables.

Voilà pourquoi nous nous devons de célébrer dignement le centenaire de l’une des plus belles constructions intellectuelles jamais réalisées. Elle fut l’aboutissement d’une idée simple et en effet « heureuse », qui avait éclaté comme une bulle particulièrement féconde dans le cerveau d’un génie.

J’ai découvert sur Internet des vidéos de jeunes gens qui, après s’être élancés depuis le bord d’un lac, ont l’air de courir sur l’eau pendant quelques secondes. Faut-il croire ce qu’elles montrent ?

Il y a quelques années, une équipe de physiciens dirigée par Yves Couder prouvait qu’on peut faire « marcher » de l’eau sur l’eau, plus précisément des gouttes d’eau sur une surface d’eau1. Qu’est-ce à dire ? Prenez un récipient plein d’eau. Agitez-le de bas en haut et de haut en bas, d’une façon la plus régulière possible. Sans cesser de le secouer, laissez tomber, à l’aide de votre troisième main, une goutte d’eau sur la surface liquide : vous aurez peut-être alors la surprise de voir la goutte rebondir. Comment comprendre cela ? Par le fait, nous explique Yves Couder, qu’à certaines fréquences d’agitation, la couche d’air présente juste avant le contact entre la goutte d’eau et la surface du liquide n’a pas le temps de s’évacuer, de sorte que la goutte rebondit sur cette couche d’air avant même de toucher l’eau, un peu comme si elle était sur un trampoline.

La goutte qui rebondit peut également marcher sur la surface de l’eau. Cela s’explique d’une façon très simple : à chaque fois qu’elle s’approche du liquide, la goutte crée une onde qui se manifeste par l’apparition de petites vagues concentriques qui se propagent à la surface de l’eau. Dans certaines conditions, notamment de fréquence et d’amplitude du mouvement de la surface du liquide, la goutte retombe sur le côté d’une vaguelette, puis à nouveau sur le côté d’une autre vaguelette qui l’entraîne encore plus loin, et ainsi, de proche en proche. On voit alors la goutte se translater, de rebonds en rebonds, selon une trajectoire rectiligne. Autrement dit, de l’eau peut marcher sur de l’eau, pour peu qu’on l’aide un peu.

Mais bien sûr, la question qui nous intéresse est de savoir si nous pourrions, nous, marcher sur l’eau, nous autres qui sommes des gouttes d’eau si grosses qu’elles feraient déborder n’importe quel vase.

La patte du lézard doit quitter

l’eau en moins

de 50 millisecondes

Une première idée serait de prendre exemple sur les gerris, ces punaises d’eau à six pattes munies de poils hydrophobes qui, elles, marchent bel et bien sur l’eau. Comment y parviennent-elles ? La surface de l’eau se comporte comme une mince pellicule élastique. En réponse à la déformation que lui fait subir l’insecte, cette pellicule exerce une force dont l’amplitude est d’autant plus grande que le périmètre de la surface en contact est élevé. Un calcul simple montre que pour un homme, il faudrait un tour de pied de plusieurs kilomètres pour que ce mécanisme lui permette de se promener sur l’eau. Par conséquent, avec nos pointures de pied qui plafonnent à 46, nous ne pouvons guère espérer parvenir à copier les gerris…

À tout prendre, il vaudrait mieux s’inspirer des basilics, ces petits lézards d’Amérique tropicale qui courent sur l’eau à la vitesse de dix kilomètres par heure. L’observation de la mécanique de leurs pas montre qu’ils se décomposent en trois phases2.

Le lézard frappe la patte à plat sur l’eau, un peu comme lorsqu’un plongeur fait un « plat ». En réaction, l’eau exerce une force sur la patte et la ralentit.

La patte s’enfonce néanmoins très rapidement dans l’eau, si rapidement que l’eau ne la recouvre pas instantanément. Un trou d’air de plusieurs centimètres de profondeur se forme donc brièvement dans l’eau, au-dessus de la patte.

Le basilic retire sa patte très rapidement, avant que le trou d’air ne se remplisse d’eau. Cette dernière condition impose que le rythme des foulées soit très rapide. De fait, la patte du lézard doit quitter l’eau en moins de 50 millisecondes.

Quid de l’homme ? Choisissons-en un de 70 kilogrammes avec une plante de pied de 300 centimètres carrés. Un petit calcul montre que pour imiter le basilic, il lui faudrait avoir une vitesse d’au moins 80 kilomètres à l’heure…

La morale de cette histoire, c’est que pour marcher sur l’eau, il faudrait courir très vite, plus vite que n’importe quel être humain. Cela relève donc bien de l’impossible, c’est-à-dire du miracle au sens classique du terme. Alors, avant de croire les vidéos de courses sur l’eau que l’on peut voir sur Internet, mieux vaudrait aller vérifier qu’il n’y a pas quelque planche cachée sous la surface…