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Les ingénieurs, le progrès et l’innovation

Je suis ingénieur. Je crois au progrès. Je déteste cette dénomination « d’innovation ».

Etienne Klein, que j’aime bien puisqu’il est ingénieur, physicien, philosophe des sciences, attaché au CERN et amoureux de la montagne, nous offre une discussion dans son dernier livre avec Denis Lafay sur le sujet Sauvons le progrès. J’ai pris un vrai plaisir à lire ce dialogue, ou plutôt cet essai, et j’ai besoin de m’exprimer à ce sujet ici…Etienne Klein mentionne que les ingénieurs s’expriment relativement peu dans notre société actuelle comparés aux chercheurs, artistes, sportifs, journalistes, économistes, etc. alors qu’ils sont des acteurs importants dans notre techno-société. En effet, cette « classe » est à l’origine de la plupart des objets et services que nous consommons et utilisons quotidiennement. En tant qu’ingénieur, j’ai donc voulu mettre mon grain de sel à ce sujet : les ingénieurs et le progrès.

Les ingénieurs sont près d’un million en France aujourd’hui et sont présents dans tous les secteurs, de l’écologie à l’automobile en passant par l’agro-alimentaire, la santé, la finance, l’énergie, le transport, le génie civil, les sports et loisirs, les télécommunications, la chimie, l’informatique et bien d’autres domaines encore. Cela représente autour de 3% des actifs mais imaginez que c’est près de 35 000 ingénieurs qui arrivent dans le monde du travail chaque année, contre moins de 10 000 au milieu des années 70. Certes, le titre « d’ingénieur » a beaucoup évolué depuis. Considérés comme des « savants » dans les années 50, ils sont aujourd’hui de « super techniciens » ou des « super commerciaux » dans une proportion significative (pas tous quand même) et le métier d’ingénieur a bien changé. Cependant, leur contribution au progrès de notre société est importante dans notre monde hyper-technologique. Mais au fait, c’est quoi un ingénieur aujourd’hui ? Quand on tape « ingénieur » dans Google image, la plupart des images montrent un bonhomme avec un casque et une cravate, étrange stéréotype complètement dépassé…

Le métier d’ingénieur

Il y a autant de métiers différents au sein des ingénieurs que de domaines dans le monde du travail. En fait, dans le terme d’ingénieur, il faut plutôt y voir un titre plutôt qu’une fonction ou un métier. Généralement cadres ou dirigeants mais pas toujours, les ingénieurs organisent le travail dans les entreprises, les organismes et l’industrie. Ils doivent avoir les compétences techniques et humaines nécessaires au bon déroulement des différents projets en gérant les aspects techniques, humains, commerciaux, budgétaires, environnementaux, etc. Idéalement, pour définir un ingénieur, j’aimerais donner cette réponse :

« Un ingénieur est une personne ayant suivi une formation scientifique théorique et technique lui permettant d’utiliser ses connaissances de manière à favoriser le progrès en améliorant le quotidien des citoyens ».

Progrès et innovation

Malheureusement, j’ai l’impression que ma définition ci-dessus ne s’applique pas à une part significative des ingénieurs français qui sont soumis à la loi du travail et de l’argent où les ingénieurs sont en quelque sorte cantonnés à appliquer des recettes de cuisine toutes faites et que la notion de progrès ne fait pas vraiment partie de leur mission de marchandisation. En revanche, depuis quelques décennies, « on » n’arrête pas de vanter l’innovation dans les entreprises et les grandes écoles. Je me souviens à ce sujet avoir suivi un cours dénommé « management de l’innovation » en école d’ingénieur il y a plus de 10 ans et cette expérience m’avait laissé pantois… Je trouve cette frénésie de l’innovation tout à fait inadéquate et surfaite. Je rejoins totalement Etienne Klein et Denis Lafay dans leur dernier ouvrage sur ce point lorsqu’ils expliquent que le progrès possède une portée bien plus grande que l’innovation. Le progrès prend en compte une « philosophie de l’histoire » et ambitionne d’améliorer notre avenir en prenant en compte le passé alors que l’innovation n’est qu’un levier parmi d’autres pour atteindre cet objectif.

Pourquoi ne parle-t-on plus de progrès mais d’innovation aux futurs ingénieurs ? Il est clair que désormais, on ne demande plus aux ingénieurs d’accroître les connaissances de l’homme et des entreprises pour permettre un progrès de notre société mais bien des innovations pour rester compétitif et augmenter les bénéfices dans une mondialisation sans pitié. C’est une fois de plus l’argent qui dirige… Je suis peut-être idéaliste (certains emploierons l’épithète de « naïf » à mon égard) mais je continue de penser que pour être heureux et s’accomplir dans son métier, la notion de progrès est primordiale contrairement à cette innovation tant acclamée et réclamée à tort et à travers. Pour moi (mais peut-être ai-je tort), le progrès est fait pour aider les hommes en améliorant la vie quotidienne dans notre société, alors que l’innovation est faite pour aider les entreprises et le capitalisme.

Ingénieur au CERN…

Dans mon métier d’ingénieur au CERN (organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire), je conserve cette idée de progrès autant que possible. Certes, le monde du CERN et le monde de l’entreprise n’ont à première vue pas grand-chose en commun, mais quand même ! Nous avons les mêmes contraintes de ressources, de planning, de stress, de protection de l’environnement, etc. Nous sommes une organisation internationale à but non lucratif ayant pour objectif de doter la communauté scientifique des hautes énergies d’instruments de hautes technologies pour augmenter la connaissance de l’homme sur la matière et ses interactions. En d’autres termes, nous ne vendons rien, nous ne faisons aucuns bénéfices et nous ne servons pas directement les intérêts de la population. En revanche, pour atteindre cette noble tâche (que certains pourraient qualifier d’inutile), nous favorisons le progrès de notre société pour 4 raisons :

  • la science fondamentale: L’augmentation de la connaissance de l’homme sur la matière permettra à d’autres personnes et entreprises de découvrir de nouvelles technologies dans l’avenir, parfois révolutionnaires. J’aime bien dire que « ce n’est pas en faisant de l’innovation sur la bougie que l’homme a découvert l’électricité pour mieux s’éclairer ».
  • les technologies: Pour fabriquer ces instruments scientifiques, comme les accélérateurs de particules, nous développons des technologies qui participent directement au progrès. Par exemple, la recherche et la fabrication d’aimants supraconducteurs de hautes technologies pour le LHC a favorisé la fabrication de machines IRM de résolution inconcevable il y a encore quelques décennies dans les hôpitaux.
  • le transfert technologique: Pour fabriquer certains composants en grande quantité, le CERN fait appel à l’industrie de ses pays membres en leur transférant directement les technologies nécessaires à leur fabrication.
  • la formation: Toutes les technologies et les savoirs développés au CERN retournent dans l’industrie et les entreprises des pays membres à travers les personnes formées au CERN qui retournent dans leur pays d’origine.

En une phrase pour conclure : vous autres ingénieurs, exprimez-vous et pensez au progrès, cela fait partie de la beauté de votre métier !

Histoire des grands scientifiques français

 

Si vous êtes amateur d’histoire des sciences, alors vous devez lire l’Histoire des grands scientifiques français de Eric Sartori. Le principe de ce livre est de retracer des biographies d’une trentaine de pages sur les scientifiques qui ont fait briller la science française depuis le 16ème siècle. Certes, le livre peut paraître chauvin au premier abord mais l’auteur se justifie relativement bien dans son introduction au sujet de ce choix. On assiste à quelques hauts et forts « cocoricos » et à l’encensement de Bonaparte mais il faut bien avouer que Napoléon a donné à la France un rayonnement scientifique exceptionnel en son temps, avec entre autre la création de l’école polytechnique sous l’impulsion de Gaspard Monge et d’autres en 1794.

On peut trouver dans ce recueil des mathématiciens (Cauchy, Poincaré…), des médecins (Paré, Bernard…), des physiciens (Pascal, Ampère,…), des chimistes (Lavoisier, Curie…), des naturalistes (Buffon…), des biologistes (Pasteur…) mais nombre d’entres eux sont bien évidemment un mélange de tout cela comme Pierre et Marie Curie pour ne citer qu’eux.

De nombreuses biographies se coupent et se recoupent, surtout autour de Laplace dans la grande époque napoléonienne et cela permet au lecteur de se faire une vision particulièrement large de cette époque stimulante pour la science française. Il est à noter que Laplace est particulièrement encensé par l’auteur mais cela provient du fait que Laplace est peu connu du « français moyen » alors qu’il a été un des plus grands scientifiques français au même titre qu’un Pascal ou qu’un Lavoisier. L’auteur commence d’ailleurs la biographie de Laplace ainsi : « Entre 1750 et 1850, la France connut une floraison de talents et de travaux scientifiques, comme aucune autre nation n’en a connu ou n’en connaitra jusqu’à nos jours. Laplace fut le grand patron scientifique de cette période».

Au congrès de Solvay de 1911, on trouve un quart de français (6 scientifiques sur 24) avec de gauche à droite : Marcel Brillouin, Maurice De Broglie, Jean Perrin, Marie Curie, Henri Poincaré, et Paul Langevin.

 Cet ensemble de biographies relativement courtes donne au lecteur une bonne idée de ce que pouvait être la science et la vie des scientifiques dans la société aux différentes époques avec ses avantages et ses inconvénients. Les aspects scientifiques comme les aspects politiques et sociaux sont abordés de manière agréable et cohérente. On découvre aussi des scientifiques français peu connus et qui sont pourtant à la source de révolutions scientifiques majeures comme Alexis Carrel qui est tout bonnement l’inventeur de la chirurgie vasculaire (le premier à avoir recousu une artère) et l’homme qui a rendu les greffes possibles (il a tout de même eu le prix Nobel mais peu de français le connaissent aujourd’hui).

 

Newton : calcul différentiel, gravité et optique

Voici un livre que je préconise à tout amateur d’Histoire des sciences : Isaac Newton, un destin fabuleux, de James Gleick aux éditions Quai des Sciences.

Cette biographie de l’illustre Newton nous replonge dans l’Angleterre du milieu du 17ème siècle encore moyenâgeuse où un homme d’origine modeste et destiné à être fermier dans la campagne environnante de Cambridge a révolutionné la Science. De mon point de vue, Newton a révolutionné les sciences dans le sens où c’est lui qui a séparé science et philosophie en deux approches bien distinctes, l’une basée sur la démonstration mathématique et l’autre basée sur la pensée et la réflexion. Newton fut certainement le dernier à cumuler les rôles de magicien, alchimiste, philosophe, métaphysicien, théologien, mathématicien et physicien. Après Newton, ce fut le siècle des lumières avec ses philosophes d’un coté  (Diderot, Rousseau, Voltaire, etc.) et ses scientifiques de l’autre (Euler, Bernoulli, Laplace, Lavoisier, etc.).

Dans ce billet, je veux simplement aborder brièvement les 3 principales avancées dues à Newton dans les sciences, à savoir le calcul différentiel, la mécanique et l’optique mais il faut souligner que Newton a passé une très grande partie de sa vie (et sûrement la plus grande partie de sa vie) à étudier l’alchimie ainsi que les différentes versions de la bible pour en retrouver les origines fondamentales.

Les Principia MathEmatica

La rédaction de son œuvre majeure et publiée pour la première fois en 1687 à Londres sont les Principes mathématiques de la philosophie naturelle (plus communément appelées Principia Mathematica). Ces Principia Mathematica abordent un grand nombre de sujets dont la célèbre théorie mécanique de Newton, en incorporant la théorie de la gravité universelle. Ces volumes furent réellement le point de départ de la physique moderne en se basant sur l’explication des phénomènes naturels par leurs mises en équations mathématiques, sans en expliquer leur origine métaphysique ou leur cause, c‘est ce que nous appelons aujourd’hui la Physique.

Première édition des Principia Mathematica avec les annotations manuscrites de Newton conservée à la bibliothèque Wren de Cambridge (1687)

Les Principia Mathematica ont été au début très peu diffusés en dehors de l’Angleterre (une centaine d’éditions seulement avaient été éditées) et il a fallu attendre le milieu du 18ème siècle pour avoir accès à ces 3 volumes fondateurs dans le reste de l’Europe comme par exemple avec la traduction française fameuse de Emilie du Châtelet en 1756 (Miss « Pompon Newton » selon Voltaire). J’ai moi-même eu la chance de tenir entre mes mains et de consulter une édition des Principia Mathematica de 1740 conservée à l’université de Valladolid en Espagne à la bibliothèque historique de Santa Cruz. Avec cette publication, Newton devint un des pères fondateurs de la physique, provoquant une rupture avec la Grèce antique d’Aristote et le cartésianisme de Descartes qui prévalaient alors comme références incontestables jusqu’à Newton.

Le calcul infinitésimal

Au milieu du 17ème siècle, les mathématiciens ne savaient guère appréhender les infinis, grands ou petits. Newton s’attaque à ce problème lors de la grande peste de Londres qui fait rage en Angleterre en 1665-1666 et aboutit à une méthode du calcul infinitésimal vers 1669. Malheureusement, il préfère ne pas publier ses résultats. Ce nouveau mode de calcul permet à Newton de calculer la pente (la tangente) de n’importe quelle courbe ainsi que son aire. C’est ce qu’on appelle aujourd’hui le calcul différentiel et intégral. Ces mêmes opérateurs permettront à Newton d’établir les relations nécessaires entre position, vitesse et accélération en mécanique (à moins que ce ne soit la mécanique qui l’ait amené à trouver le calcul différentiel). Il introduit alors la notation de la dérivée à l’aide d’un point au dessus des lettres (notation encore parfois utilisée).

Au même moment, en Allemagne, Leibniz invente également en 1674 et de manière indépendante le calcul différentiel à la différence qu’il mettra en place un système de notation extrêmement ingénieux et qui est toujours utilisé aujourd’hui : il notera la dérivée avec un « d » droit ou un Delta grec pour représenter une différence infiniment petite et le « S » allongée pour l’intégrale. Une bataille entre Newton et Leibniz fera alors rage pour revendiquer cet outil mathématique extrêmement puissant et constituant la base de l’analyse (la discipline mathématiques étudiant les fonctions).

Mécanique

La mécanique newtonienne est aujourd’hui la théorie mécanique la plus utilisée pour les problèmes courants des ingénieurs permettant de calculer les trajectoires, les vitesses et les accélérations lorsque les vitesses mises en jeu sont faibles devant la vitesse de la lumière (après c’est la relativité d’Einstein qui prend le relais).

Le centre de la mécanique développée par Newton est bien entendu la théorie de la gravitation universelle. Elle est qualifiée d’universelle car elle s’applique à tous les objets ayant une masse, du grain de sable au Soleil en passant par les pommes et la Lune: elle explique la trajectoire des boulets de canons, la rotation des planètes autour du Soleil et le mouvement des marées sur Terre à cause de la Lune.

Newton par Noémie

Newton comprend pour la première fois que plus la masse est grande, plus l’attraction est forte et qu’il est bien question d’attraction et non de pulsion comme il était alors question à l’époque. Newton révoque irrémédiablement la théorie de l’éther et des tourbillons de Descartes et clame que cette force d’attraction se propage dans le vide, ce qui déplaît fortement à l’époque. De plus, Newton ne donne pas d’explication de cette force mystérieuse qui s’exerce à distance (en passant, la transmission de la gravité est toujours un mystère et demeure la force la moins bien comprise). Newton identifie également que cette force est inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare les objets et retrouve les conjectures de Kepler par le calcul comme quoi les planètes décrivent une trajectoire elliptiques autour du Soleil. Il effectue même des corrections aux trajectoires de Kepler et permet à Edmond Halley en 1682 d’annoncer le prochain passage d’une comète en 1738 (soit 76 ans plus tard) qui deviendra la comète de Halley, la théorie de Newton sera alors à son paroxysme et fera l’unanimité sur le continent.

Optique

Newton était attaché à une théorie atomique de la lumière, à l’inverse de Huygens qui défendait une théorie ondulatoire (ils avaient en fait tous les deux raison selon la théorie quantique). La théorie défendue par Newton lui vaudra de nombreux débats et controverses à l’Académie Royale de Londres mais Newton fut le premier à comprendre que la lumière blanche était en fait une composition de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel puisqu’en passant dans un prisme, la lumière blanche se décomposait en des pinceaux de lumière de différentes couleurs et qu’il était alors impossible d’en extraire de la lumière blanche à nouveau (on pensait alors que c’est le prisme qui fabriquait les autres couleurs).

Fort de cette théorie, Newton pensait que les télescopes de l’époque utilisant des lentilles (lunettes de Galilée) étaient limités du fait que les couleurs n’étaient pas déviées de la même façon dans les lentilles incurvées. Il inventa alors un nouveau télescope, qualifié de Newton aujourd’hui, utilisant un miroir courbe et permettant un grossissement identique avec un télescope beaucoup plus compact qu’avec les lunettes de Galilée.

 

Un télescope Newton monté sur une monture équatoriale

Pour conclure

Je citerai simplement cette épitaphe et Alexander Pope (1730) pour conclure ce billet :

La Nature et ses lois
Restaient cachées dans la nuit
Et Dieu dit « Que Newton soit ! »
Et alors tout s’éclaircit.

C’est l’espace : le CNES a 50 ans !

Le Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) a 50 ans cette année et à cette occasion, il publie un ouvrage à mettre entre toutes les mains: C’est l’espace !

Le principe de ce bel ouvrage de 300 pages magnifiquement illustré est de recenser un ensemble hétéroclite de savoirs, d’histoires et de curiosités sous forme encyclopédique avec 101 entrées, de « Actualité » à « Vie ». D’une page à l’autre on voyage en ordre alphabétique, ce qui peut au début surprendre. On passera donc sans problème de Migration à Militaire puis à Mode. Au final, cette lecture parfois décousue permet au lecteur de tomber sur des articles assez inattendus et ce sont généralement de bonnes surprises.

Des sujets variés

Comme on peut l’attendre, les grands succès spatiaux comme Ariane ou Apollo avec le premier pas sur la Lune sont abordés mais les ratés sont aussi au menu comme l’article Désenchantement qui nous rappelle que la conquête spatiale est périlleuse. On gardera en mémoire l’explosion de la navette Challenger en 1986 qui a meurtrie l’Amérique. Au total, 21 astronautes sont morts en mission lors de 4 crashs depuis les débuts de l’aventure spatiale (en 1967, 1971, 1986 et 2003).

Il est bien sûr question des technologies spatiales et de science dans les articles, mais pas seulement. On y trouve des articles artistiques comme Architecture, Art Brut, BD, Chanson, Cinéma, Design, Mode, Publicité, Space Art, des articles politiques avec Bipolaire ou Europe ainsi qu’un grand nombre d’articles plutôt philosophiques tels Cieux et Spatialité. La science fiction est également de la partie avec des articles sur les Cyborgs, la TV, le Cinéma et la Littérature car la science fiction s’est souvent inspirée des technologies de l’espace, mais l’inverse est également vrai.

Personnellement, j’ai été très sensible aux textes des historiens qui nous rappellent que la conquête spatiale est passée par de très nombreuses étapes progressives et pas toujours très glorieuses comme l’histoire de la fusée nazie V2 assemblée par les détenues des camps de concentration et destinée à tuer des civils pendant la seconde guerre mondiale.  On verra d’ailleurs dans un grand nombre d’articles que cette fusée V2 à inspiré toutes les autres puissances spatiales et qu’elle réapparaît souvent.

Au fil des pages, des articles insolites peuvent aussi surgirent tel que Poste où l’on apprend que depuis les années 30, différentes compagnies postales prévoyaient l’envoi de courrier à l’aide de fusées. On s’étonnera de voir que la poste française avait conçu une fusée prototype en 1960 et qu’elle prévoyait d’envoyer le courrier vers la Corse en fusée dans les années à venir! Des articles permettent également de répondre à des interrogations légitimes telles que le Droit juridique dans l’espace ainsi que le Coût et l’organisation de ces gigantesques Projets. Mais ce sont surtout des articles qui nous font rêver en nous faisant des Promesses qui peuplent ce livre accessible à tous.

Cocorico

En dehors des Etats-Unis et de la Russie qui ont été les pionniers de l’espace, on parle évidemment de la France avant tout, puisque le CNES est une entité française et que ce livre se veut un peu comme le témoignage du CNES à la conquête spatiale française. On nous rappelle donc que la France a été la 3ème puissance spatiale mondiale après les USA et l’URSS en 1965 lors du lancement de son premier Satellite Astérix (Cocorico !).

On trouvera par exemple un article sur la base de Hammaguir en Algérie qui a été un terrain d’essai clef pour la France dans les années 50 et 60  ainsi qu’un article sur la venue de Gagarine en 1963 à Ivry-sur-Seine, commune alors communiste. Il est également question de l’antenne géante de Pleumeur-Bodou de 340 tonnes en Bretagne (le radôme), qui permit la première réception télévisuelle transatlantique le 10 juillet 1962 via le satellite Telstar.

Pour conclure

Pour conclure mon billet, j’utiliserai la même conclusion que l’article Cosmologie qui résume bien l’esprit de cet ouvrage qui fera sans doute des heureux à Noël: « Sans la physique, l’astronomie n’a pas de tête, sans le CNES, la physique n’a pas d’ailes. »

Plus d’infos avec des extraits: http://www.cnes.fr/web/CNES-fr/9642-c-est-l-espace-.php

Le point G existe t-il ?

Je préfère vous décevoir tout de suite : cet article ne va pas vous permettre de vous transformer en dieu du sexe, je suis désolé…

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Ce titre quelque peu accrocheur n’est autre que le titre d’un livre de vulgarisation scientifique publié aux éditions de l’Archipel.

L’auteur

David Larousserie est journaliste pour Sciences et Avenir et membre du C@fé des
sciences
avec son Blog AlaSource. Ce qui est original avec David c’est que c’est un journaliste scientifique avec une formation scientifique et non journalistique (le monsieur est polytechnicien et docteur en physique). Ce profil lui permet donc de parler de certaines choses qu’il connait de l’intérieur et d’apporter son regard affuté de scientifique sur la science moderne qui n’est pas toujours facile à comprendre, il faut bien l’avouer!

Pourquoi ce livre et pour qui ?

La question de savoir si le point G existe n’est jamais qu’une des 59 énigmes de la science qui sont traitées dans ce livre. En effet, le principe du bouquin, c’est de raconter ce que la Science ne sait pas expliquer. Plutôt qu’apporter des explications scientifiques à des phénomènes physiques, biologiques ou géologiques connus, ce livre nous rapporte les interrogations des scientifiques qui travaillent d’arrachent pied dans tous les domaines de la science. En fait, c’est ce que nous appelons communément la Recherche. Eh oui, la recherche, c’est faire la science de demain, et c’est ce que David a voulu transmettre aux lecteurs.

Ce livre a donc la même ambition que « Demain la Physique » dont j’ai déjà parlé dans ce blog, mais sans s’arrêter à la physique et en étant plus accessible pour tous grâce au style léger et agréable, le tout saupoudré de petites touches d’humour. Ce livre vraiment grand public intéressera autant les grands que les petits, de formation scientifique ou pas (contrairement à Demain la Physique qui se veut plus précis mais dédié à des lecteurs adultes ayant une formation scientifique).

Le contenu

L’auteur a réuni 59 énigmes de la Science d’environ 5 pages chacune. On y trouve donc de la physique, de la biologie, de la chimie, de la géologie, des mathématiques, de l’ethnologie, de la linguistique, de l’astronomie, etc. La liste n’est bien évidement pas exhaustive auquel cas il aurait fallu interviewer tous les chercheurs du monde. En tout
cas, la sélection m’a plue !

J’ai trouvé très original l’organisation des chapitres : l’ordre alphabétique, sans distinction de domaine. La lecture peut donc se faire dans n’importe quel ordre et pourrait paraitre chaotique mais au final, c’est très divertissant de passer du Boson de Higgs à la Bourse puis au Cerveau.

Certaines énigmes m’ont tout à fait étonnées étant persuadé que les scientifiques connaissaient déjà la réponse comme Dinosaures : Avaient-ils le sang chaud ou froid ? D’autres m’ont interpellées car je ne soupçonnais pas de telles questions comme Anguille : Comment rejoint-elle la mer des Sargasses ? (ou encore : le Yeti existe t-il ?). Il y a ensuite bon nombre de questions de physique relativement classiques
mais bien expliquées et de manière concise.

De plus, David s’intéresse pas mal au CERN (l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire) pour son travail de journaliste scientifique. Je l’ai d’ailleurs rencontré il y a quelques mois au CERN où il était venu interviewer plusieurs scientifiques. J’ai ainsi recensé 5 énigmes (Antimatière, Boson de Higgs, Espace, Matière sombre et Théorie du Tout) citant l’accélérateur de particules LHC comme pouvant apporter des éléments significatifs dans l’avenir pour résoudre en partie ces énigmes.

En conclusion, je conseille vivement ce livre à tout le monde.

Demain, la Physique

Je voulais absolument vous parler du dernier livre de vulgarisation scientifique que je viens de lire : Demain, La physique, édité chez Odile Jacob (la nouvelle version revue et augmentée fin 2009).

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 Le Principe

Cet ouvrage, rédigé par le gratin des physiciens français sous l’égide de l’Académie des sciences se veut original : parler de ce que les physiciens ne savent pas plutôt que de parler de la science « officielle » et statique qui a été figée à un instant donné dans des livres scolaires.

Quand je dis « gratin de physiciens » en parlant des auteurs, je pèse mes mots : pratiquement tous membres de l’Académie des sciences avec un prix Nobel (Albert Fert), tous les auteurs sont considérés comme faisant partie du fer de lance de la physique française. De plus, nombre d’entre eux sont d’excellents vulgarisateurs reconnus ayant déjà fait leurs preuves (voir par exemple ce billet que j’avais déjà fait sur un livre de Sébastien Balibar). Il est donc bien question de physique ici mais prise dans son sens large car la physique intervient dans de nombreuses disciplines de la science et c’est ce que ce livre nous montre élégamment : la physique est connexe à presque toutes les autres sciences comme la chimie, l’astronomie, la biologie, la climatologie, l’imagerie médicale, etc.

La volonté d’Edouard Brézin et Sébastien Balibar (qui ont dirigé la rédaction de cet ouvrage) a été de faire prendre conscience aux lecteurs l’ampleur de l’ignorance actuelle de la physique sur le monde qui nous entoure. Ils nous permettent ainsi d’entrevoir l’immense étendue et le potentiel de la recherche actuelle et future en physique. Eh oui, chaque nouvelle découverte entraine une ribambelle de nouvelles interrogations : c’est la science en marche ! Quand on voit la richesse et la quantité des découvertes du XXème siècle, on a du mal à imaginer toutes les nouvelles questions qui ont été soulevées et c’est précisément le but de ce livre de nous présenter certaines de ces questions.

 Pour comprendre l’état de connaissance de l’homme à un moment donné, il faut donc saisir l’évolution historique de la science : ses découvertes mais également ses échecs, ses incertitudes, ses questions, ses suppositions ainsi que ses ambitions ! En effet, un des objectifs principal de ce livre est également de démontrer à quel point la recherche fondamentale est un point essentiel au développement de toutes les technologies de pointes actuelles. Sans recherche en physique fondamentale, pas d’ordinateurs si petits et si puissants, pas d’Internet, pas d’IRM, pas de fibres optiques, pas de lasers, etc. Les auteurs ont d’ailleurs consacré deux chapitres spéciaux pour nous « raconter » l’histoire de la microélectronique et de l’imagerie médicale.

 Le contenu

Après un rapide aperçu de notre ignorance, la première partie parle de l’Univers et de ses lois, c’est-à-dire de l’astrophysique, de la physique des particules et de l’étude de notre bonne vieille Terre que nous ne connaissons pas si bien que cela.

Une deuxième partie traite d’un vaste sujet : la matière. On parle de l’épopée de la physique quantique, de la complexité de notre monde aux échelles microscopique et macroscopique avec les nombreuses questions que cela suscite. De plus, la compréhension (ou non) de certains états étranges de la matière que les physiciens ont qualifiée de « molle » est également traitée à la fin de cette partie.

La troisième partie traite la question du désordre. Le désordre a son importance en physique, que ce soit dans les matériaux pour les caractériser ou pour comprendre certains comportements aléatoires ou statistiques. La question de la prévision du climat est alors abordée dans ce contexte.

Enfin, la quatrième et dernière partie traite de certaines applications reines de la physique comme l’énergie nucléaire, la microélectronique et l’imagerie médicale.

  En Conclusion

Bref, je vous conseille vivement ce livre très bien écrit et surtout à la pointe de la recherche dans les différentes branches de la physique (et ce, sans qu’aucune équation ne soit retranscrite). Certes, la lecture peut parfois s’avérer ardue pour les néophytes mais certains passages peuvent être sautés sans problèmes (il y a d’ailleurs des petits encadrés de plusieurs pages pour aller un peu plus loin).

Bonn lecture et n’hésitez pas à laisser des commentaires si vous l’avez lu.

Les 100 mots du nucléaire

Voici un livre de la collection « Que sais-je ? » que je vous conseille vivement si le
mot nucléaire vous intrigue ou vous fait peur.

100mots nucleaire

Ce livre n’est ni un éloge ni une attaque du « nucléaire », il essaye simplement de définir aussi précisément que possible ce qui se cache dernière ce mot pouvant faire peur. Le but des auteurs est d’expliquer le plus scientifiquement possible les diverses utilisations de l’énergie nucléaire. Cependant, il est évident que les auteurs sont des pro-nucléaires, Anne Lauvergeon est présidente du directoire d’AREVA et Bertrand Barré est conseiller scientifique d’AREVA et président de l’Académie Internationale d’Energie Nucléaire.

Tous les mots en gras dans la suite du texte font partis des « 100 mots » revendiqués par le titre du livre.

Les bases de l’énergie nucléaire

 Les quatre premiers chapitres sont très bien écrits dans un style simple permettant à n’importe qui de mieux s’approprier le mot « nucléaire ». La matière est d’abord disséquée de manière à définir les bases (atome, molécule, noyau, électron, neutron, proton) pour ensuite expliquer de manière pédagogique ce qu’est cette chose étrange qui porte le nom d’énergie. On arrive alors à la description de la radioactivité et de ses différentes formes (alpha, beta et gamma) pour arriver finalement au principe de fission nucléaire qui est à la base du fonctionnement des centrales nucléaires.

Les centrales nucléaires

Cette deuxième grande partie nous explique le principe général de fonctionnement d’une
centrale nucléaire en détaillant chacun de ses organes et de ses constituants (turboalternateur, aéroréfrigérant, réacteur, cœur, combustible, crayon, poison, etc.).

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Les différentes filières de réacteurs sont ensuite présentées de manière à bien comprendre l’évolution des technologies et d’évaluer les avantages et les inconvénients de tous les types de réacteurs (réacteurs à eau sous pression, à eau bouillante, à eau
lourde
, à neutrons rapides, graphite-gaz, à haute température, etc.). On comprend alors la signification des fameux réacteurs de générations I, II, III et IV.

J’avoue avoir appris beaucoup de chose dans cette partie. Les explications sont relativement claires et assez succinctes. Il est alors facile d’aller chercher quelques compléments d’informations sur internet pour mieux comprendre les différentes technologies abordées.

La sécurité et la pollution

Cette troisième partie présente tout d’abord les aspects de sureté nucléaire et revient sur les différents incidents du passé (comme Three Miles Island ou Tchernobyl) en les analysant et en expliquant pourquoi de tels incidents ne peuvent pas se reproduire dans l’avenir.

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Le thème des déchets radioactifs arrive ensuite où le cycle du combustible est décrit, depuis la prospection jusqu’au stockage en passant par les techniques d’enrichissement et de recyclage. Cette partie est bien expliquée et on comprend bien ce que sont les déchets radioactifs et leur degré de nocivité mais j’aurai aimé trouver plus de détails dans les chiffres qui sont présentés.

Prolifération, Fusion et opinion publique

La dernière partie de cet ouvrage aborde le thème de la non-prolifération du nucléaire à travers le monde et explique les tenants et les aboutissants du traité de non-prolifération.

La fusion nucléaire contrôlée portée par le projet ITER est ensuite succinctement présentée pour donner une idée de cette technologie (qui n’est plus basée sur la fission) qui serait très prometteuse à long terme mais qui est toujours hypothétique.

Un dernier chapitre parle des rapports entre l’opinion publique et l’énergie nucléaire qui n’a jamais été facile et qui fait toujours l’objet d’un vif débat, particulièrement en Europe.

Pour résumer

Ce livre est d’après moi bien écrit et surtout très rapide à lire pour se faire une idée globale assez juste de la filière nucléaire en Europe. Il permet également de bien définir les différents termes en rapport avec l’énergie nucléaire de manière à utiliser les bons mots et les bons concepts dans les conversations et les écrits de chacun : Bref, à mettre en toutes les mains !

Voyage au cœur de la lumière

Je remercie Alex pour m’avoir offert le dernier livre de Trinh Xuan Thuan intitulé Voyage au cœur de la lumière (aux éditions Découvertes Gallimard) pour mon anniversaire, même avec 1 mois de retard !Ce livre retrace l’histoire de la lumière, comme si cette chose insaisissable qui a toujours éveillé la curiosité de l’homme était bien vivante !! On commence avec le « Fiat Lux » de la Genèse, pour continuer avec les réflexions lumineuses des Egyptiens, des Grecs, des Arabes et des lumières dans l’Europe du XVIIIième siècle. J’ai appris avec stupeur qu’on a longtemps pensé que la lumière provenait de notre œil, ce n’est qu’à Bagdad au Xième sièle qu’Alhazen formule l’hypothèse que la lumière est extérieure à l’homme !

Le deuxième chapitre expose brièvement l’opposition onde-corpuscule de la lumière en résumant toute l’histoire de la recherche de la nature de la lumière. Pourquoi se comporte t-elle parfois comme une onde (expérience des fentes d’Young) et parfois comme un corps (photons quantifiés) ? On démarre avec Huygens qui est le premier a formuler une théorie ondulatoire de la lumière, c’est aussi le premier à mesurer sa vitesse qu’il établi correctement autour des 300 000 km/s en 1678. On parle ensuite de Maxwell avec sa théorie électromagnétique  puis on bascule dans la physique quantique en
mentionnant les célèbres Einstein, Planck, Bohr et Feynman.



Le troisième chapitre parle astrophysique et cosmologie, les illustrations sont tout simplement époustouflantes et on a vraiment l’impression d’être un petit photon qui gambade dans l’Univers. On sent bien ici que Trinh Xuan Thuan est astrophysicien et il sait transmettre sa passion du cosmos au lecteur. Il fait bien évidemment référence au Big-Bang, au rayonnement fossile et à toute cette masse sombre et cette énergie noire qui baignent notre Univers mais qui ne nous envoie malheureusement pas de lumière !!

Le dernier chapitre, quant à lui, retrace l’apprivoisement de la lumière par l’homme. De la torche au LASER en passant par la lampe à huile, à pétrole et à gaz. La lumière commence à remplacer petit à petit l ‘électronique et devient la base de toutes les technologies.

On retrouve également en fin d’ouvrage divers textes historiques de Descartes, Huygens, Newton, Einstein et d’autres… En bref, je vous conseille cette lecture passionante, que vous soyez un lecteur averti ou non !

Carl Friedrich Gauss

J’ai lu récemment Les Arpenteurs du Monde, de Daniel Kehlmann , un écrivain allemand qui retrace de manière romancée la vie de Carl Friedrich Gauss (1777-1855), un des plus grands mathématiciens de tous les temps et de Alexander von Humboldt (1769-1859), un grand explorateur ayant fait de nombreuses découvertes en Amérique du sud.

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 Ce livre est un roman et non une biographie mais il s’inspire largement de nombreux faits réels sur la vie de ces deux génies allemands. J’ai entièrement redécouvert Gauss dont je ne connaissais que le nom et les théorèmes.

Ce génie n’a pas volé son surnom de « prince des mathématiques ». Issu d’une famille très modeste il a révélé très tôt des capacités intellectuelles extraordinaires. Il apprend à lire et à compter tout seul à l’age de trois ans et résout des problèmes par récurrence de manière spontanée a l’école primaire. Il redécouvre ensuite, seul, un grand nombre de théorèmes puis découvre de nouveaux théorèmes géométriques importants sur les polygones. Il formule également la méthode des moindres carrés, une méthode qui est très couramment utilisée de nos jours en science de l’ingénieur pour adapter des mesures pratiques à un modèle mathématique en minimisant le carré des erreurs entre pratique et théorie. Il formule également une conjoncture sur la répartition des nombres premiers qui sera démontrée plus d’un siècle après. Tous ces travaux furent effectués avant ses 18 ans !

 A 24 ans (c’est à dire à mon age), il publie une « bible de l’arithmétique », les Disquisitiones arithmeticae, qui constituent dès lors une référence mondiale sur la théorie des nombres. Il s’orienta ensuite dans l’astronomie où il fit de nombreuses découvertes, particulièrement sur le mouvement des corps célestes.

Il aurait également découvert de nombreuses choses sur les géométries non-euclidiennes mais ne publia jamais ses travaux de peur de passé pour un fou à cette époque. On entend par géométrie non-euclidienne les géométries qui ne se basent pas sur un espace plan à 2 dimensions mais sur un espace courbé. Dans de telles géométries, la somme des angles d’un triangle ne font pas 180° et 2 droites parallèles peuvent se couper. Ce sont ces géométries, extrêmement étudiées par Poincaré, qui permirent le développement de la théorie de la relativité au début du 20ième siècle où l’espace est considéré non plus plan mais courbe.

Il eut de nombreux élèves mais tous médiocres selon ses dires, il y en avait un qui était un peu moins mauvais que les autres, il s’appelait Wilhem Weber et découvrirent ensemble de nouvelles lois sur le magnétisme. Il y a également la découverte du théorème de Gauss en magnétostatique. D’ailleurs, aujourd’hui un flux magnétique se mesure en Weber (Wb) et un champ magnétique se mesure en Gauss (G). Il est important de souligner que toute la théorie de l’électromagnétisme est basée sur ce que l’on appelle les 4 équations de Maxwell, et que 2 de ces 4 équations sont de Gauss !

 Il eut également comme élève Bernhard Riemann, qui révolutionna l’analyse moderne et la géométrie différentielle, les élèves de classes préparatoires le connaissent bien !

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La chose pour laquelle il est peut être les plus connu c’est la fameuse « courbe de Gauss » en forme de cloche qui permet de représenter une loi Normale en statistique.

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Bref c’est un homme qui n’en est pas un tellement il a modifié la vision du monde et des mathématiques de son époque. Sa vie sentimentale fût un désastre et  c’était un personnage apparemment ignoble qui méprisait tout son entourage et ne voulait jamais sortir de chez lui. Si vous en avez l’occasion, lisez Les Arpenteurs du Monde, c’est un libre magnifique.

Science et littérature

La littérature parle plus de la science que la science ne parle de littérature, c’est certain (en même temps je ne vois pas comment placer un poème de Baudelaire dans une équation). Attention, je parle ici de la Science dans la littérature, pas des scientifiques qui publient leurs recherches sous formes de livres ou d’essais pour tous. Dans ce dernier cas, je préfère parler de vulgarisation scientifique, c’est à dire donner un aspect ludique et accessible à des contenus scientifiques complexes, dans l’objectif de répandre un savoir, ceci est bien différent et je l’ai déjà abordé dans plusieurs articles (voir Soyons vulgaires avec la Science ! ). Ici je parle des écrivains, romanciers, qui incorporent des éléments scientifiques à leurs écrits. On pense en premier à la Science-Fiction bien entendu, ce genre littéraire permettant d’explorer le futur ou d’autres mondes en se basant sur les technologies actuelles et en imaginant leurs évolutions. Il ne faut pas confondre science-fiction et fantastique, ce dernier étant un genre différent incluant des éléments « magiques » de natures non-expliquées (du style fantôme, forces surnaturelles) provoquant une cassure dans un monde « normal ».

On peut dire que depuis la Grèce antique jusqu’au XVIIième siècle beaucoup de scientifiques étaient aussi des philosophes et la séparation entre science et littérature n’était pas bien distincte. On peut citer Aristote, Archimède (IV et III av J.-C), Copernic (XVI), Galilée, Pascal, Newton, Descartes (XVII). Néanmoins, cette séparation est de plus en plus forte, notamment depuis les Lumières (XVIIIième siècle) où l’ensemble des connaissances sont appréhendées d’un point de vue scientifique « Le progrès passe par les connaissances et le bonheur par les sciences », puis au XIXième où l’arrivée de la vague romantique crée un véritable abîme entre littérature et science.

Désormais on trouve deux catégories de personnes mêlant la littérature et les sciences :

  • Les écrivains issus de formation scientifique (Lewis Carroll, Michel Houellebec…)
  • Les romanciers avides de l’extraordinaire et voulant incorporer des éléments scientifiques (Jules Verne).

On peut retrouver des descriptions de nouvelles technologies, des inventions, et des explications scientifiques actuelles. Jules Verne est évidemment l’exemple phare de cette réussite. Son éditeur disait en 1886 « Son but est, en effet, de résumer toutes les connaissances géographiques, géologiques, physiques, anatomiques amassées par la science moderne, et de refaire, sous forme attrayante et pittoresque qui lui est propre, l’histoire de l’Univers. »

 

 On peut aussi l’utiliser des connaissances actuelles et de les extrapoler dans l’avenir. Je pense au livre de H.G Wells « La machine à explorer le temps » écrit en 1895 (on ne rigole pas). Je ne fais pas allusion à la relativité et au voyage dans le temps vu que ce livre a été écrit avant la relativité mais à ce que découvre notre voyageur en 802 701. Il arrive dans un monde où l’homme a divergé selon deux branches (les Elois et les Morlocks) constituées d’un côté par des faibles décadents et de l’autre par des forts carnivores et brutaux. On ne s’étonnera alors pas que Wells a eu pour professeur d’anatomie Darwin. On retrouve alors dans ce livre de science-fiction une théorie qui a l’époque (et encore parfois maintenant) n’était pas reconnue, la théorie de l’évolution de Darwin. Je ne suis pas certain que tous les lecteurs de l’époque aient noté la présence de la théorie de l’évolution dans le livre mais on peut s’étonner de trouver la défense de théories hautement scientifiques dans de tels ouvrages. Après tout, ce n’est souvent qu’une question de temps pour que la science-fiction devienne science mais encore faut-il avoir de solides connaissances pour envisager des technologies possibles et non des aberrations comme on en trouve beaucoup. Je mets ma main à couper que le style de sabre-laser utilisé dans star-wars n’existera jamais tel qu’il est employé mais un engin de destruction comme l’étoile de la mort qui envoie un gros rayon pour exploser une petite planète, ça ne m’étonnerait pas plus que ça (dans un avenir assez lointain quand même).

On peut bien sûr mêler la science actuelle dans les romans, moi j’aime bien lire un policier où on peut trouver des explications sur les manipulations scientifiques pour retrouver le meurtrier (je pense particulièrement aux romans de Praticia Cornwell qui racontent les aventures de la médecin légiste Kay Scarpetta). On s’endort moins bête le soir et c’est toujours agréable d’apprendre en lisant un roman.


Bref, tout ce texte pour dire que la science utilisée à juste titre ou pas dans la littérature, ça ne peut pas faire de mal. En tout cas, cela permet de s’instruire dans certain cas, d’ouvrir l’esprit et de rêver un peu dans d’autre cas, de s’affranchir des œillères de scientifiques.