Étiquette : Sciences de la Nature

Faire des sciences avec Star Wars

 

Essai sur la Guerre des Etoiles vu du côté de la physique par Roland Lehoucq.

Avec de gros morceaux d’énergie dedans !

La puissance que produit le générateur principal [de l‘Etoile Noire] pour accumuler une telle énergie en quelques jours est tout simplement phénoménale : plusieurs centaines de milliers de fois supérieure à celle rayonnée par le Soleil tout entier … Plutôt pas mal pour un Empire qui va se faire rétamer par des oursons deux épisodes plus tard …  p. 37

Des bruits dans l’espace et des gens qui survivent à des minute passées dans le vide, la série de la  Guerre des Etoiles nous avait déjà habitué à des arrangements avec les lois de la physique. Mais qu’importe, puisque faire le relevé de ces incohérences n’est pas du tout l’objet de ce livre de l’astrophysicien et auteur de SF R. Lehoucq. Lui prend le problème par l’autre bout, en décrivant les prérequis au fonctionnement du monde inventé par G. Lucas.

Alors tout le monde n’y passe pas (même si l’on considère le rabougri « canon » qu’a souhaité conserver Disney comme base), mais l’auteur fait le choix de thèmes emblématiques pour donner naissance à un livre de 70 pages.

A tout seigneur tout honneur, R. Lehoucq commence avec la Force, vue comme un champ d’énergie. Mais si c’est un champ d’énergie comme peut le suggérer la télékinésie dont sont capables les Jedis, ce champs doit avoir une origine, une source d’énergie. Sont-ce les êtres vivants ? La matière noire ? Pourquoi pas puisque le vide intersidéral est lui-même chargé en énergie, certes très très faible mais pas nulle (p. 13). L’hypothèse des midichloriens (la tentative de scientifisation de l’épisode I) est-elle aussi étudiée. Si l’on suit ce qui se fait dans ce film, ce peuvent être des symbiotes présents dans le sang.

Délaissant l’origine de l’énergie de la Force, l’auteur veut ensuite savoir quelle est la puissance développée ou employée par un Jedi. Ainsi, sur Dagobah, Yoda utiliserait 100 kW (la puissance d’une voiture) pour soulever le X-Wing et Luke 1 kW pour soulever D2R2 (p. 21). Soit deux fois plus qu’un cycliste en plein effort ! Quant à ce que peut produire Palpatine, c’est très très loin au-dessus. On parle en centaines de mégawatts, soit ce qui est nécessaire à un TGV Duplex !

Autre attribut du Jedi, le sabre laser pose une série de problème qu’il faudrait résoudre pour pouvoir en fabriquer un sur Terre. Il faudrait d’abord pouvoir limiter le laser à une longueur utilisable (et qui ne traverse pas tout le vaisseau en étant activé) mais surtout trouver comment alimenter l’arme. Pour estimer la puissance nécessaire, R. Lehoucq se base sur le temps que met Qui-Gon Jinn pour faire fondre la porte blindée de l’épisode I (p. 27). Dans cet exemple, il faudrait une centrale nucléaire. Mais la puissance nécessaire n’est pas la difficulté la plus grande. Une centrale nucléaire, cela existe déjà. Le problème, c’est la durée. Et, accessoirement, la chaleur dégagée de l’ordre de 10 000°. La Force est là encore nécessaire. Mais quid de Finn alors, qui n’est pas un Jedi ? Enfin, un sabre laser nécessite d’être vu. Les vaisseaux doivent donc être très poussiéreux pour que l’on puisse voir le faisceau …

R. Lehoucq envisage ensuite le plasma pour remplacer le laser, avec d’autres inconvénients, comme des guides micromagnétiques assez sensibles (p. 31).

Le chapitre suivant monte en gamme dans les armes pour s’intéresser l’Etoile de la Mort. Sa taille est facile à déduire, mais la question de son alimentation nécessite un détour vers la théorie des trous noirs, producteurs d’énergie (p. 41) et les questions de gravité. A partir de la rapidité de la dispersion des débris d’Alderande, l’auteur arrive à la constatation qu’il faut l’énergie équivalente à celle rayonnée par 100 000 soleils (p. 37, ou 500 000 p. 42). Mais peut-on produire cette énergie avec de l’antimatière ? Avec un trou noir en rotation, ce serait peut-être possible, comme on peut le lire p. 44 avec un trou noir, petit et costaud, mais surtout monstrueusement massif et tournant sur lui-même 320 millions de fois par seconde …

La partie du livre s’intéresse aux véhicules plus communs utilisé dans cet univers. Il est à noter que le moteur à ion nous est déjà connu, il a été utilisé à partir de 1998 (p. 47). La vitesse luminique est forcément au programme, avec la possibilité de tunnels de creuser des tunnels dits de Krasnikov, dans un espace tordu (p. 49-50). Puis l’auteur se penche sur la lévitation du landspeeder de Luke sur Tatooine (il faut juste créer un champ gravitationnel avec une matière de la densité d’une étoile à neutron p. 54) et sur le design déficient des AT-AT sur Hoth. Mais on quitte très vite les véhicules pour être instruit sur l’exoplanétologie. Les deux soleils de Tatooine, Hoth et ses animaux au sang chaud, Naboo avec ses tunnels et son bouclier, les anneaux de Géonosis (qui devraient être très récents, de l’ordre de quelques semaines p. 65), la possibilité d’avoir une planète uniquement océanique comme Kamino et enfin, les problèmes que rencontre la planète Mustafar et son activité volcanique (comparée au satellite Io p. 68).

Dans la conclusion, et après constat fait de la maîtrise énergique très avancée qui a cours dans l’univers de la Guerre des Etoiles, R. Lehoucq replace ce monde fictionnel dans la théorie des trois types de civilisations de N. Kardashev (p. 70), allant de la civilisation ayant canalisé l’énergie planétaire (Type I), à celle maîtrisant celle produite par son système (Type II) pour arriver au dernier stade, profitant du rayonnement de millions d’étoiles. Pour l’auteur, l’Empire est au seuil de la phase III …

Ah, c’est si dommage que ce livre ne soit pas plus gros. On apprend tellement de choses, cela se finit bien trop vite. R. Lehoucq réussit à marier la pédagogie, appuyée sur des explications claires et des exemples de la vie quotidienne, à la précision et a l’humour. En bon scientifique, l’auteur renseigne aussi le lecteur sur les découvreurs des théories qu’il emploie. Mais il n’y a hélas pas d’illustrations, ce qui aurait grandement aidé, dans l’explication de l’énergie tirée du trou noir par exemple ou pour l’ergosphère de la p. 44. Mais si R. Lehoucq s’aventure hors de son domaine de prédilection, alors de petites distorsions dans la Force peuvent apparaître : il croit voire p. 55 des éléphantes à la bataille de Cannes entre Carthaginois et Romains en 216 av. J.-C. (ils sont déjà tous morts) et on peut toujours exécuter par électrocution aux Etats-Unis (p. 21). Petite remarque de forme, les dates de naissance des scientifiques toujours vivants cités dans ce texte ne prennent pas toujours la même forme.

Le livre est, on l’a vu, un grand plaisir à lire. Pour ceux qui, comme nous, le trouvent bien court, il y a les conférences filmées de l’auteur pour aller encore plus loin, très très loin.

(devenir Jedi par transfusion sanguine, en voilà un idée intéressante p. 18 … 8)

Antike im Labor

Kleopatra, Ötzi und die modernen Naturwissenschaften
Essai sur les techniques auxiliaires de l’archéologie par Stephan Berry.

Imhotep ! Imhotep !
Imhotep ! Imhotep !

Aujourd’hui, avec quelques rapides analyses d’ADN et un peu de mesures de C14, on peut répondre à toutes les questions que font surgir les recherches archéologiques. Ah, si c’était si simple … Parce que la mesure du C14 résiduel n’est pas forcément de beaucoup d’intérêt (marge d’incertitude trop grosse ou artefact trop ancien) et que l’ADN découvert sur l’os étudié n’est pas forcément celui dudit os, la technique issue des avancées des sciences naturelles a de nombreuses limites qu’il faut aussi connaître. Ces techniques, leurs utilisations dans des cas concrets mais aussi leurs limites sont l’objet de ce livre écrit en 2012 par Stephan Berry (docteur en biochimie).

Le livre s’ouvre sur un hommage à Pline l’Ancien, préfet de la flotte, érudit et encyclopédiste mort dans l’éruption du Vésuve en 79 ap. J.-C. On retrouvera cet auteur fondamental tout au long de cet ouvrage. Il en est même, avec d’autres auteurs antiques qui se sont intéressés aux choses de la Nature, l’une des scansions. La seconde rythmique est donnée par les encadrés qui parsèment les chapitres et qui ont pour but de préciser des notions telles que la génétique humaine ou la spectrographie de masse.

Le premier chapitre (sur les huit que compte l’ouvrage) explore ce qu’il est possible de faire à l’aide de techniques variées dans le domaine de la nourriture. Comment on peut reconstituer le contenu des amphores ou des lampes à huile grâce à la porosité de la céramique ou comment grâce à la génétique, on peut remonter aux céréales anciennes (et à leur géographie) sont deux des questions auxquelles l’auteur permet au lecteur d’apprendre des quantités de choses avec un maximum de clarté. La domestication des animaux et le régime alimentaire (grâce au contenu des momies par exemple) sont aussi les objets de ce chapitre. S. Berry signale la réutilisation ou l’adaptation de recettes antiques dans le domaine brassicole (p. 28).

Le chapitre suivant passe de la génétique des plantes à celle des humains, avec pour points saillant l’origine des indo-européens après la fin de la dernière glaciation (p. 35), en liaison avec la question de la langue. Il est fait mention des travaux portant sur l’origine des Etrusques (en utilisant la répartition par haplogroupes), tout en précisant que s’ils sont un élément à prendre en compte, ils ne peuvent à eux-seuls donner une solution définitive. La paléogénétique a aussi été utilisé dans l’étude de la plus célèbre momie non-égyptienne, Ötzi. Elle démontre (p. 49) qu’il n’appartient à aucun sous-groupe aujourd’hui encore existant du point de vue de son ADN mitochondrial …

Le troisième chapitre s’éloigne des humains pour considérer leur habitat et ce que l’analyse chimique des restes d’habitats peuvent apprendre à l’archéologue. Il est ainsi question des pierres des pyramides du plateau de Gizeh, des briques du camp légionnaire de Mayence mais aussi des avancées permises par les satellites (quand elles sont vérifiées par des fouilles surtout, p. 65). A l’image satellitaire, il faut aussi ajouter le radar, le géoradar et la magnétométrie qui permettent de reconstituer le paysage antique (Tyr, Alexandrie) même s’ils ne permettent pas par contre de coller des étiquettes sur les structures ainsi découvertes.

S. Berry s’attarde ensuite sur l’archéométallurgie et aux artefacts produits par le feu, où là encore l’analyse chimique peut être riche d’enseignements, comme par exemple pour ce qui est de débusquer les fausses statuettes de Tanagra (déjà fabriquées quand ces dernières étaient recherchées à la fin du XIXe siècle). Dans la collection berlinoise, il y a tout de même 20% de faux … Il est bien entendu aussi question de monnaies (p. 84-88).

Le sixième chapitre, dont le titre renvoie à Tintin, est centré sur la pharmacologie et la toxicologie. Il y est question de ce que les momies égyptiennes contiennent, comme produits de momification comme les autres, plus inattendus, comme la nicotine (alors que le tabac est un produit américain). L’auteur avance quelques explications, assez logiques (p. 97). La possibilité de la contamination moderne est ici la leçon à retenir (p. 96-97), avec le fait que l’on teste vraiment toute les nouveautés en matière d’imagerie médicale sur les momies. Dans ce même chapitre, il est aussi abordé la méthode de fabrication des papyrus ainsi que l’origine des produits de teinture (p. 106-109).

L’avant-dernier chapitre revient du côté du corps humain avec quelques considérations sur les maladies dans l’Antiquité. La peste (véritable ou supposée) y tient le premier rôle, avec un éclairage particulier sur la peste à Athènes qui emporta Périclès. Le passages des maladies des animaux à l’homme, tout comme les parasites, font partie du chapitre avant que l’auteur ne reviennent à Ötzi et aux analyses de son corps pour déterminer les causes de sa mort (Toutankhamon sert de point de comparaison) et son propos passe ensuite à la saisonnalité de la mort (à différentes époques), avec comme conclusion la dangerosité de vivre en ville, où trop de promiscuité conduit à une très grande mortalité juvénile dans la famille de l’empereur Auguste (p. 126).

Le dernier chapitre, qui contient la conclusion, est la suite logique du septième chapitre en passant à l’influence du milieu sur l’homme. Comme l’Homme n’a pas attendu le XXe siècle pour modifier son environnement, il est beaucoup de choses à dire. La tannerie créé des rejets, mais le travail de la mine aussi. En Jordanie, les animaux du Wadi Faynan ont encore aujourd’hui plus de cuivre dans leur sang que la normale, alors que l’exploitation du cuivre dans la vallée s’est arrêtée il y a 1500 ans (p. 133) … La vulcanologie et la climatologie sont les deux derniers thèmes abordés par S. Berry, toujours dans une optique antiquisante.

La première chose qui change, et de manière agréable, dans ce livre par rapport à d’autres ouvrages de vulgarisation ou pédagogiques, c’est que l’auteur cite les chercheurs et les inventeurs, tant archéologues que physiciens ou chimistes.  A cela s’ajoute une volonté pédagogique toujours renouvelée, parfois aidée d’un peu d’humour (p. 27, p. 72) qui fait de ce livre un plaisir à lire et qui permet l’assimilation de la quantité d’informations que nous livre l’auteur. Chaque technologie y est décrite, avec des exemples d’application mais surtout en expliquant quelles sont ses limites (on ne peut pas utiliser la technique du C14 pour des artefacts trop anciens ou trop jeunes, ou que la marge d’erreur peut annihiler son apport espéré). C’est donc un essai sur les techniques et sciences auxiliaires de l’archéologie, mais qui pour autant n’est de loin pas déconnecté de l’historiographie de l’archéologie (importante remarque sur le mésolithique, mal compris, p. 34) même s’il peut paraître un peu en retard sur la « nouvelle mode » de Google Earth en 2012 (p. 63). L’érudition de l’auteur est visible à chaque page (et plus encore à la p. 90 sur la cannelle) et fait oublier les petites redites (p. 95).

Un tableau très intéressant des possibilités actuelles des sciences et techniques en faveur de l’archéologie, pour le professionnel comme l’amateur éclairé.

(la thermoluminescence des céramiques, à jamais ma préférée … 8)