Avec les mots de l écrivain, le talent du poète, Carlo Rovelli nous fait apercevoir le mystère du monde, la beauté du monde, une beauté à couper le souffle.
Ces « sept leçons » donnent un aperçu rapide des aspects les plus importants et fascinants de la grande révolution qui a bouleversé la physique au XXe siècle, et surtout des questions et des mystères que cette révolution a soulevés.
Elles nous emmènent dans le monde enchanté des grandes
idées de la physique actuelle : de la relativité générale d’Einstein à la physique quantique, des particules élémentaires à l’architecture de l Univers, de la gravité quantique à la nature du temps et de la conscience.
Un éblouissement !
Traduit en vingt-quatre langues, les Sept brèves leçons de physique sont un best-seller mondial.
Cette biographie de Carlo Rovelli a été publiée sur le site du CNRS.
Professeur à l’Université de la Méditerranée à Marseille et directeur de recherche au CNRS. Physicien franco-italien spécialisé en gravité quantique, Carlo Rovelli est directeur de recherche au CNRS au Centre de Physique Théorique de Luminy à Marseille. Il est également professeur à l’Université de la Méditerranée depuis 2007, et professeur associé au département d’histoire et de philosophie des sciences de l’Université de Pittsburgh, aux États-Unis.
Carlo Rovelli est internationalement réputé pour être le principal auteur, avec Lee Smolin, en 1988, de la Théorie de la Gravitation Quantique à Boucles qui propose une unification de la Théorie de la Relativité Générale et de la Mécanique Quantique. En 1995, il reçoit l’International Xanthopoulos Award pour ses contributions à la physique théorique. Par la suite, il formule, avec Alain Connes, une hypothèse selon laquelle le temps n’existe pas dans la théorie fondamentale, mais émerge seulement dans un contexte thermodynamique ou statique. Par ailleurs, son écoulement serait une illusion due à une connaissance incomplète. Le chercheur a aussi travaillé sur l’histoire et la philosophie de la science. Il a notamment écrit un livre sur le philosophe grec Anaximandre, qui a été publié en France en juin 2009.
Dans Sept brèves leçons de physique, Carlo Rovelli nous emmène en voyage. Un voyage à travers la matière, à travers le cosmos, à travers l’infini grand, et l’infiniment petit. On se sent pousser des ailes, on s’élève.
Dernières sorties, avis, extraits et résumés.
Le talent de vulgarisation du scientifique nous permet d’appréhender des concepts scientifiques qui pourraient paraître franchement obscures : théorie de la relativité générale, quanta, architecture du cosmos, particules, chaleur des trous noirs…
Ce court essai inclue également une autre leçon… une leçon de modestie. Celle du scientifique tout d’abord qui reconnait avec humilité les limites de notre savoir, tout en parcourant, anecdotes à l’appui, les grandes révolutions ayant marquées le siècle passé. Et celle du lecteur, qui fasse à l’immensité du cosmos et à la brièveté de sa vie de simple mortel ne peut que s’incliner devant la nature qui nous entoure.
C’est facile à lire, merveilleusement raconté avec douceur et poésie. On prend de la hauteur. Ça fait du bien. Et c’est probablement pour cela que ce petit livre est devenu un best seller mondial.
Adolescent, Albert Einstein a passé un an à ne rien faire. Si on ne perd pas son temps, on n’arrive nulle part, chose que les parents d’adolescents oublient souvent […] Albert lisait Kant et suivait quelques cours à l’Université de Pavie, pour se divertir, sans être inscrit ni passer d’examens. C’est de cette façon qu’on devient un vrai scientifique.
Puis il s’était inscrit à l’Université de Zurich et s’était immergé dans la physique. Quelques années plus tard, en 1905, il avait adressé trois articles à la principale revue scientifique de l’époque, les Annalen der Physik. Chacun de ces trois articles valait un prix Nobel. Le premier montrait que les atomes existent vraiment. Le deuxième ouvrait la voie à la théorie des quanta, dont je parlerai dans la prochaine leçon. Le troisième présentait sa première théorie de la relativité, celle qu’on appelle aujourd’hui la « relativité restreinte », la théorie qui explique que le temps ne s’écoule pas de manière égale pour tout le monde : des jumeaux se retrouvent avec des âges différents si l’un des deux a voyagé à grande vitesse. (p.12)
Lorsque Einstein meurt, Bohr, le grand rival, a des mots d’admiration émue. Lorsque, quelques années plus tard, Bohr meurt, quelqu’un prend une photo du tableau de son bureau : on y voit un dessin. Il représente « la boite à lumière » de l’expérience mentale d’Einstein. Jusqu’au bout, la volonté de se confronter et de comprendre. Jusqu’au bout, le doute. (p.29)
Dans la première moitié du XXe siècle, Einstein a décrit la trame de l’espace et du temps avec la théorie de la relativité, tandis que Bohr et ses jeunes amis ont saisi par des équations l’étrange nature quantique de la matière. Dans la seconde moitié du siècle, les physiciens ont bâti sur ces fondements, en appliquant les deux nouvelles théories aux domaines les plus divers : du macrocosme de la structure de l’Univers au microcosme des particules élémentaires. (p.31)
Lorsque meurt son grand ami Michele Besso, Albert Einstein écrit à sa famille une lettre émouvante : « Michele a quitté ce monde bizarre, un peu avant moi. Cela signifie rien. Les gens comme nous, qui croient en la physique, savent que la distinction entre passé, présent et futur n’est pas autre chose qu’une illusion persistante. » (p.69)
Dans l’univers décrit à la leçon précédente, la lumière et les objets se déplacent. La lumière est constituée de photons, les particules de lumière comprises par Einstein. Les objets sont constitués d’atomes. Chaque atome est un noyau entouré d’électrons. Chaque noyau est constitué de protons et neutrons, étroitement comprimés. À leur tour, protons et neutrons sont faits de particules plus petites, que le physicien américain Murray Gell-Mann a baptisées « quarks », en s’inspirant d’un mot apparemment dénué de sens tiré d’une phrase dénuée de sens – « Three quarks for Mister Mark ! » – qui figure dans Finnegans Wake de James Joyces. Tous les objets que nous touchons sont ainsi faits d’électrons et de quarks. (p.39)
Pour l’instant, voilà tout ce que nous savons de la matière. Une poignée de types de particules élémentaires, qui vibrent et flottent continuellement entre l’existence et la non-existence, qui pullulent dans l’espace même quand il semble ne rien y avoir, qui se combinent à l’infini comme les vingt lettres d’un alphabet cosmique pour raconter l’immense histoire des galaxies, des étoiles innombrables, des rayons cosmiques, de la lumière du Soleil, des montagnes, des bois, des champs de blé, des sourires des jeunes gens dans les fêtes, et du ciel noir et scintillant d’étoiles, la nuit. (p.46)
Une autre des conséquences de la théorie, et une des plus spectaculaires, concerne le début de l’Univers. Nous savons reconstituer l’histoire de notre monde jusqu’à une période initiale où il était très petit. Mais auparavant ? Les équations des boucles nous permettent de reconstituer l’histoire de l’Univers encore plus en amont. Ce que nous trouvons, c’est que, lorsque l’univers est extrêmement comprimé, la théorie quantique engendre une force répulsive, avec pour résultat que le Big Bang, la « grande explosion » initiale, pourrait avoir été en réalité un Big Bounce, un « grand rebond » : notre monde pourrait être né d’un univers précédent qui était en train de se contracter sous son propre poids, jusqu’à s’effondrer dans un espace très petit, avant de « rebondir » et de recommencer à se dilater, pour devenir l’univers en expansion que nous observons autour de nous. Le moment du rebond, lorsque l’univers a la taille d’une coquille de noix, est le royaume de la gravité quantique : espace et temps ont disparu, et le monde s’est dissous en un nuage probabiliste que les équations parviennent toutefois à décrire. Et la dernière image de la troisième leçon se transforme en :
Notre Univers a pu naître du rebond d’une phase précédente, en passant par une phase intermédiaire sans espace et sans temps. (p.57)
Or cette chaleur des trous noirs est un effet quantique sur un objet, le trou noir, qui est de nature gravitationnelle. Ce sont les quanta individuels d’espace, les grains élémentaires d’espace, les « atomes d’espace » qui, en vibrant, chauffent la surface d’un trou noir. Ce phénomène implique à la fois la mécanique statistique, la relativité générale et la science de la chaleur. Si nous commençons à comprendre quelque chose à propos de la gravité quantique, qui combine deux des trois pièces du puzzle, nous n’avons pas encore le moindre brouillon de théorie capable de relier les trois pièces de notre savoir fondamental sur le monde – Quanta, Gravité et Thermodynamique – et nous ne comprenons pas bien encore pourquoi ce phénomène se produit. (p.73)
Nous pensions être au centre du cosmos, mais ce n’est pas le cas. Nous pensions être une espèce à part, parmi les animaux et les plantes, mais nous avons découvert que nous descendons des mêmes ancêtres que tous les autres êtres vivants autour de nous. Nous avons des arrière-grands-parents en commun avec les papillons et les edelweiss. Nous sommes comme un fils unique qui grandit et apprend que le monde ne tourne pas autour de lui comme il le croyait quand il était petit. Il doit accepter d’être un parmi les autres. En nous regardant dans les autres et dans les autres choses, nous apprenons qui nous sommes.
À l’époque du grand idéalisme allemand, Schelling pouvait penser que l’homme représentait le sommet de la nature, le point suprême où la réalité prend conscience d’elle-même. Aujourd’hui, avec ce que nous savons sur le monde naturel, une telle idée nous fait sourire. Si nous sommes spéciaux, nous le sommes comme est spécial chacun pour lui-même, chaque maman pour son enfant. Certainement pas pour le reste de la nature. Dans cet immense océan de galaxies et d’étoiles, nous sommes un minuscule coin perdu ; parmi les arabesques infinies de formes qui composent le réel, nous ne sommes qu’un gribouillis parmi tant d’autres. (p.78)
Je pense que notre espèce ne durera pas longtemps. Elle ne semble pas avoir l’étoffe des tortues, qui ont continué à exister semblables à elles-mêmes pendant des centaines de millions d’années, des centaines de fois plus que nous. Nuus appartenons à un genre d’espèce à la vie courte. Nos cousins se sont déjà tous éteints. Et nous causons des dommages. Les changements climatiques et environnementaux que nous avons déclenchés ont été brutaux et ne nous épargneront guère. Pour la Terre, ce sera un petit bip insignifiant, mais je ne pense pas que nous en sortirons indemnes – d’autant que l’opinion publique et les politiques préfèrent ignorer les dangers que nous courons actuellement, et mettre la tête dans le sable. Nous sommes sans doute la seule espèce sur Terre consciente du caractère inéluctable de notre mort individuelle : je crains que, bientôt, nous devenions également l’espèce qui verra consciemment arriver sa propre fin, ou du moins la fin de sa civilisation. (p.89)
Illustration by Rose Wong
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