Le Cosmos et le Lotus
Livre de Trinh Xuan Thuan chez Albin Michel
4ème de couverture
Que nous dit vraiment la Science sur la nature
de l’univers, sur son origine et son futur ? Par quel
mystère le langage mathématique, pure création
de l’esprit humain, se révèle t-il aussi performant
pour nous décrire les phénomènes physiques,
de l’infiniment petit à l’infiniment grand ?
S’il existe un ordre du monde, ce que nous en disent la physique
quantique et la théorie de la relativité, est-il compatible
avec ce qu’enseigne le bouddhisme ? Et que peut-on en
conclure pour notre propre vie ? A ces questions passionnantes
et à beaucoup d’autres, le célèbre astrophysicien
Trinh Xuan Thuan répond ici d’une façon à
la fois personnelle et engagée, en s’appuyant sur les
événements de sa vie.
Son expérience l’a placé d’emblée
à la confluence de trois cultures : issu d’une
famille de lettrés vietnamiens imprégnée de
tradition bouddhiste et confucéenne, il a reçu une
éducation à la française puis une formation
scientifique à l’américaine. Une telle richesse
de points de vue lui permet d’apporter, non pas des réponses
toutes faites du haut de son savoir, mais des éléments
de réflexion accessibles à tous, qui nous font participer
à la grande aventure de l’astrophysique depuis un siècle
et nous interrogent autant sur le sens de la vie que sur la place
de l’homme dans l’histoire de l’univers. Entre le
cosmos que nous dévoile chaque jour la science et le « lotus »
de la sagesse orientale, Trinh Xuan Thuan nous invite à emprunter
une voie d’intelligence ouverte.
Extrait (p. 131-141)
Le monde n'est pas un rêve
et la lumière est son messager
et la lumière est son messager
La science résulte de la confrontation de l'homme avec le
réel. Elle se nourrit sans cesse d'observations et d'informations
tirées de la nature par des moyens divers, des expériences
de laboratoire aux instruments d'observation les plus perfectionnés.
Le point de départ de toute aventure scientifique est donc
le fait que le monde existe bel et bien, qu'il n'est pas un produit
de notre imagination. Le monde n'est ni un rêve ni une illusion.
Qu'il existe est un fait étonnant : « Pourquoi y a-t-il
quelque chose plutôt que rien ? » s'interrogeait déjà
le philosophe allemand Gottfried Leibniz. Le fait qu'une réalité
est bien là stimule chez le chercheur le désir d'entrer
en relation avec elle et ouvre la possibilité de la connaissance
du monde, donc de la science.
L'astronomie est la seule science où nous ne pouvons pas
faire d'expériences : nous ne pouvons ni recréer le
big bang en laboratoire ni concocter des étoiles dans des
éprouvettes. Alors comment connaître l'univers ? La
lumière vient à notre secours. Elle est le messager
du cosmos par excellence. Elle est ma compagne. C'est elle qui me
permet de communiquer avec le cosmos et de le connaître. C'est
elle qui véhicule les fragments de musique et les notes éparses
de la mélodie secrète de l'univers que l'homme tente
de reconstituer dans toute sa glorieuse beauté.
La lumière joue le rôle de messager cosmique grâce
à trois propriétés fondamentales. D'abord,
comme je l'ai déjà dit, elle ne se propage pas instantanément,
mais met un certain temps pour nous parvenir. Parce que la propagation
de la lumière n'est pas instantanée, nous voyons l'univers
toujours avec un retard, et les télescopes nous permettent
de remonter le temps et de reconstituer le passé.
La lumière porte aussi en elle un code cosmique qui, une
fois déchiffré, nous permet d'accéder au mystère
de la composition chimique des étoiles et des galaxies, ainsi
qu'au secret de leurs mouvements. Et cela parce que la lumière
interagit avec les atomes qui composent la matière visible
de l'univers.
La lumière n'est en effet perceptible que
si elle interagit avec un objet. Comble du paradoxe, elle qui éclaire
tout est par elle-même invisible. Pour qu'elle se manifeste,
il faut que son trajet soit intercepté par un objet matériel,
que ce soient les pétales d'une rose, les pigments colorés
sur la palette d'un peintre, la rétine de notre oeil ou le
miroir d'un télescope. Dépendant de la structure atomique
de la matière avec laquelle elle interagit, la lumière
est absorbée à certaines énergies très
précises. Si bien que si nous obtenons le spectre de la lumière
d'une étoile ou d'une galaxie – en d'autres termes,
si nous la décomposons avec un prisme en ses différentes
composantes d'énergie ou de couleur –, nous découvrons
que ce spectre n'est pas continu, mais haché en de nombreuses
raies d'absorption verticales, correspondant aux énergies
qui ont été absorbées par les atomes. La disposition
de ces raies n'est pas aléatoire, mais le fidèle reflet
de l'arrangement des orbites des électrons dans les atomes
de matière. Cet arrangement est unique pour chaque élément.
Il constitue une sorte d'empreinte digitale, de carte d'identité
de l'élément chimique qui permet à l'astrophysicien
de le reconnaître sans équivoque. C'est ainsi que la
lumière nous dévoile la composition chimique de l'univers.
La lumière permet aussi d'étudier les mouvements
des astres. Car rien n'est immobile dans le ciel. La gravité
fait que toutes les structures de l'univers – étoiles,
galaxies, amas de galaxies… – s'attirent et « tombent
» les unes vers les autres. Ces mouvements de chute s'ajoutent
au mouvement général de l'expansion de l'univers.
Tout est mouvement et changement. L'immuabilité aristotélicienne
des cieux est bien morte. Nous ne percevons pas cette agitation
frénétique parce que les astres sont trop distants,
et notre vie humaine trop brève. C'est de nouveau la lumière
qui nous révèle cette impermanence du cosmos. Elle
change de couleur quand la source lumineuse bouge par rapport à
l'observateur. Elle se décale vers le rouge (les raies d'absorption
verticales sont déplacées vers de moindres énergies)
si l'objet s'éloigne, et vers le bleu (les raies d'absorption
verticales sont déplacées vers des énergies
plus élevées) si l'objet s'approche. C'est en mesurant
ces décalages vers le rouge ou vers le bleu que l'astronome
parvient à reconstruire les mouvements cosmiques.
En collectant la lumière du cosmos grâce à
ces gigantesques réceptacles que sont les télescopes,
je tente de déchiffrer la mélodie secrète de
l'univers, avoir des ébauches de réponse et y voir
un peu plus clair. Mon coeur bat toujours à grands coups
quand le dessin exquis des bras spiraux d'une galaxie à des
milliards d'années-lumière s'esquisse sur l'écran
qui relaie le télescope. La lumière me connecte au
cosmos. Elle me permet de remonter dans le passé jusqu'à
des temps immémoriaux, et de voir le monde en train de naître.
Le monde est beau…
Dans l'esprit populaire, l'activité scientifique est souvent
considérée comme une entreprise purement rationnelle,
basée sur la seule logique et dénuée de toute
émotion, et la physique comme une science d'où toute
contemplation esthétique est bannie. Les jugements de valeur
n'y auraient pas droit de cité ; seuls compteraient des faits
précis, froids, impersonnels. Pourtant le scientifique que
je suis est tout autant sensible à la beauté et à
l'harmonie de la nature qu'un artiste ou un poète. Dans mon
travail, je me laisse souvent guider par des considérations
d'esthétique, qui viennent s'ajouter à celles d'ordre
rationnel. L'idée d'un travail scientifique dépourvu
de tout sentiment est on ne peut plus erronée. L'homme est
à la fois raison et émotion, et le scientifique, comme
quiconque, ne peut dissocier son affectivité de sa raison
quand il tente de dialoguer avec la nature. Les plus grands savants
ont exprimé un avis sans équivoque sur le rôle
que joue la beauté en science. Écoutons le mathématicien
français Henri Poincaré : « Le scientifique
n'étudie pas la nature pour un but utilitaire. Il l'étudie
parce qu'il y trouve du plaisir ; et il y trouve du plaisir parce
que la nature est belle. Si la nature n'était pas belle,
elle ne vaudrait pas la peine d'être étudiée,
et la vie ne vaudrait pas la peine d'être vécue. »
Je ne peux qu'y souscrire. Pour moi, le désir d'étudier
le réel est sans aucun doute motivé en premier lieu
par la perception de la beauté du monde.
Qu'est-ce que la beauté en science ? C'est
d'abord la beauté physique du monde, celle qui nous saute
aux yeux et qui nous éblouit. Ainsi, le Soleil n'est pas
seulement source de vie, de lumière et d'énergie ;
il est aussi source de splendeur et d'émerveillement. En
jouant avec les gouttelettes d'eau, les molécules d'air et
les cristaux de glace, en rebondissant à la surface des grains
de poussière, des arbres et des montagnes, en se reflétant
sur les eaux des océans et des lacs, ou en se faufilant dans
les nuages et les brumes, notre astre solaire est à l'origine
de spectacles naturels qui apaisent le coeur et mettent du baume
à l'âme. Une beauté qui nous console souvent
et parfois nous sauve.
Le monde n'était pas « obligé
» d'être beau, mais il se trouve qu'il l'est. Nous vivons
dans un monde de merveilles optiques, et le ciel est une toile majestueuse
où jouent couleurs et lumières les plus inattendues.
Pensez à l'arche multicolore d'un arc-en-ciel qui surgit
au milieu des gouttes de pluie à la fin d'un orage, et dont
la taille imposante, l'harmonie des couleurs et la perfection de
la forme circulaire constituent un pont entre la poésie et
la science et commandent l'admiration et la révérence.
À la spectaculaire beauté des couchers de soleil,
ce festival de tons jaunes, orangés et rouges qui illuminent
le ciel juste avant que l'astre disparaisse sous l'horizon. Quand
nous avons le blues, que la tristesse nous envahit, il suffit parfois
de regarder un ciel bleu, ensoleillé et dénué
de nuages pour que notre chagrin s'atténue. Les aurores boréales,
ces lumières diffuses dont les couleurs, les formes et les
mouvements semblent varier à l'infini, et que nous ne pouvons
observer que dans les zones de hautes latitudes, sont d'une magie
époustouflante. Nous vivons au milieu d'un monde exubérant
de variété et de diversité, où la nature
donne sans cesse libre cours à sa créativité
et son inventivité. Lors de mes fréquents voyages
aux observatoires du monde entier, je suis émerveillé
par les forêts de cactus dans l'aridité sauvage et
majestueuse du désert d'Arizona où se dresse l'observatoire
de Kitt Peak, ou la splendeur de la cordillère des Andes
chiliennes où se situe l'Observatoire européen austral.
Parce qu'elle est inépuisable, la magnificence de la nature
ne me laisse jamais indifférent.
…et ordonné
Mais la beauté du monde est davantage que
celle perçue par les yeux. Je ressens aussi intensément
une beauté d'ordre plus abstrait, que m'inspirent sa cohérence
et son ordre. Si l'univers était totalement chaotique, s'il
ne possédait aucune sorte de régularité, je
ne pourrais pas faire de science. Les succès époustouflants
de la science, rapportés et diffusés quasi instantanément
par internet, nous font oublier que c'est presque un miracle qu'elle
soit possible. C'est le cas parce que la nature présente
des régularités, parce que son comportement peut être
décrit par ce que nous appelons des « lois ».
Une loi est, selon le Petit Larousse, une «
proposition générale énonçant des rapports
nécessaires et constants entre des faits scientifiques ».
La beauté qui me captive vient du fait qu'à partir
d'un petit nombre de lois simples et synthétiques, la nature
a su créer l'extraordinaire complexité et variété
du monde. Le naturaliste Charles Darwin exprime admirablement cette
fascination quand il écrit dans L'Origine des espèces,
à propos de sa théorie de l'évolution des formes
vivantes : « À partir d'un commencement si simple,
un nombre infini de formes, toutes plus belles et plus merveilleuses
les unes que les autres, se sont développées et continuent
à évoluer. »
Le concept de « loi de la nature »
a mis longtemps à émerger. Il y a quelques dizaines
de milliers d'années, nos lointains ancêtres étaient
déjà conscients de la régularité des
phénomènes célestes qui montraient une constance
cruellement absente des affaires et relations humaines. La régularité
inexorable du Soleil à travers le ciel durant la journée,
la Lune qui change d'apparence à intervalles réguliers
pendant le mois, les saisons qui se suivent immuablement d'année
en année : cette ponctualité céleste, jamais
prise en défaut, était comme une sorte d'assurance
contre l'incertitude du lendemain. Le Soleil qui revient illuminer
le jour après les ténèbres de la nuit marquait
comme une renaissance après la mort.
L'homme antique voyait dans cette régularité des
cieux comme un gage de l'immortalité de son esprit. Les dolmens
et menhirs de Stonehenge en Angleterre, posés au IIIe millénaire
av. J.-C., à l'époque où le roi Hammourabi
régnait à Babylone et les pharaons du Moyen Empire
en Égypte, et alignés dans la direction des levers
et couchers de soleil à certaines époques de l'année,
sont des témoins silencieux de cette connaissance. Mais bien
des phénomènes naturels leur paraissaient aussi mystérieux
et imprévisibles. Ainsi les éruptions des volcans,
les tremblements de terre, les ouragans et autres tempêtes
semblaient arriver sans crier gare. L'homme des cavernes dotait
alors le monde d'esprits qui pouvaient avoir un comportement aussi
prévisible que fantasque. Nos ancêtres vivaient dans
un univers magique dans lequel l'esprit Soleil éclairait
l'esprit Terre le jour pour laisser place à l'esprit Lune
la nuit ; l'esprit Arbre lui donnait des fruits et il butait contre
l'esprit Pierre. L'univers était ainsi simple, familier,
à dimension humaine.
Cette familiarité et cette innocence disparurent avec l'accumulation
du savoir. Il y a environ dix mille ans, l'univers magique fit place
à l'univers mythique. Les esprits désertèrent
les arbres, les fleurs et les rivières pour laisser la place
à des dieux aux pouvoirs surhumains. Tous les phénomènes
naturels, y compris la création du monde, étaient
désormais les conséquences des agissements, amours
et accouplements, haines et déchirements de ces dieux.
Pourtant, au beau milieu de cet univers mythique,
vers le VIe siècle av. J.-C., survint le miracle grec qui
sema les germes de l'univers scientifique tel que nous le connaissons
aujourd'hui. Les Grecs eurent l'idée révolutionnaire
que les événements naturels ne relevaient pas seulement
des dieux, mais que la raison humaine pouvait aussi les appréhender.
Ils jetèrent un regard curieux et inquisiteur sur des sujets
aussi divers et variés que la structure de l'univers, la
composition de la matière, la nature du temps, la géométrie
et les mathématiques, les phénomènes biologiques,
météorologiques et géologiques. Mais pourtant
le concept de loi naturelle tel que nous le concevons aujourd'hui
leur était encore inconnu. Aristote expliquait le comportement
d'un système naturel non par des lois, mais en termes de
cause finale. Pour lui, un système physique, tout comme un
être vivant, avait un comportement téléologique,
c'est-à-dire qu'il se conduisait de manière à
atteindre un but. Le philosophe échafauda un système
élaboré de causalité en distinguant quatre
sortes de causes différentes. Ainsi, à la question
: « Pourquoi pleut-il ? », le philosophe grec ne répondit
pas simplement que la pluie tombe parce que l'air, en se refroidissant,
provoque la condensation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère
en gouttelettes d'eau qui tombent sur la surface de la Terre, attirées
par sa gravité, comme le ferait un météorologue
d'aujourd'hui ; il distingua entre la cause matérielle que
constituent les gouttelettes d'eau, la cause efficace qui fait que
la vapeur d'eau se condense en gouttes de pluie, et la cause formelle
faisant que les gouttes d'eau tombent sur la surface de la Terre.
Mais au lieu d'invoquer la gravité de la Terre pour expliquer
la chute des gouttes d'eau, Aristote fit appel à une cause
finale : les gouttes d'eau tombent sur la Terre parce que les plantes,
les animaux et les hommes ont besoin d'eau pour vivre et croître.
Aristote était intéressé par le pourquoi plutôt
que par le comment des choses. Pour lui, les lois physiques restaient
des constructions intellectuelles, et l'idée d'une science
basée sur l'expérimentation et l'observation lui était
étrangère.
La notion de loi qui nous est familière
fit son apparition en Occident avec l'émergence des religions
monothéistes. Les lois qui dictaient le comportement des
systèmes physiques ne leur étaient plus inhérentes,
mais imposées de l'extérieur par un Être suprême.
La nature devint un domaine gouverné par Dieu à coups
de décrets divins. Quand la science moderne émergea
en Europe au XVIe siècle, les premiers hommes de science
travaillaient dans la conviction que l'ordre et les régularités
de la nature reflétaient le vaste plan d'un Dieu créateur
et dispensateur de lois, et qu'ils exaltaient la gloire de Dieu
en révélant ce plan. L'astronome allemand et grand
mystique Johannes Kepler rechercha ainsi la perfection de Dieu dans
les mouvements des planètes. Pour le physicien anglais Isaac
Newton, l'univers était une vaste machine réglée
de façon extrêmement précise par un Dieu-ingénieur
rationnel. Dieu était source et garant de toute la rationalité
de la nature, rationalité qui permettait à la raison
humaine – elle-même don de Dieu – d'appréhender
le cosmos. Galilée introduisit la méthode scientifique
en affirmant que le but de la science est de rechercher des relations
quantitatives entre des phénomènes physiques a priori
déconnectés, et que cette recherche doit être
basée sur l'observation et l'expérimentation.
Parce que la machine, une fois remontée,
marchait d'elle-même, Dieu s'éloigna de plus en plus.
La raison régnait en maître, reléguant la foi
au second plan. Jusqu'au jour où Dieu ne fut plus nécessaire.
À la fin du XVIIIe siècle, en réponse à
Napoléon Bonaparte qui lui reprochait de n'avoir pas mentionné
une seule fois le Grand Architecte dans son ouvrage La Mécanique
céleste, le marquis Pierre Simon de Laplace s'écria
: « Sire, je n'ai pas besoin de cette hypothèse
! » Depuis, science et religion n'ont cessé de s'éloigner
l'une de l'autre. Aujourd'hui, la plupart des scientifiques étudient
les régularités de la nature, qu'ils appellent «
lois », sans se poser – du moins publiquement –
la question de leur origine.
L'esprit des lois
Les lois naturelles possèdent un ensemble de propriétés
généralement admises qui rappellent étrangement
celles attribuées à Dieu. Elles sont d'abord universelles,
s'appliquant partout dans l'univers. Je suis toujours admiratif
devant la grande unité de la nature quand je constate que
les lois physiques qui régissent une galaxie située
aux confins de l'univers dont la lumière a été
émise avant même que certains atomes de mon corps ne
soient fabriqués par l'alchimie nucléaire d'une étoile,
soient les mêmes qui s'appliquent à notre petit coin
de Terre, grain de sable dans le vaste océan cosmique. Où
que nous pointions nos télescopes dans l'espace, les mêmes
phénomènes physiques se présentent à
nous.
Source : Site officiel de Trinh Xuan Thuan
Autre ouvrage de Trinh Xuan Thuan :
Du Big Bang à l'Eveil
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