How much do I want to read more? 7/10

How refreshing to read such an inspiring person. His biography is easy to read and very inspiring. He shares with us his passion for the cosmos, and that is such an eye-opening. We learn many wonders about the infinity of our world. We just can't see the world the same after this fantastic journey.

How much did I like it: 8/10

We can only see the world in a different way after reading and pondering the extraordinary concepts exposed in this book.
An eye opener, that encourage to think about fudamental and eternal questions.


Mon emploi du temps quotidien était semblable à celui de tout adolescent vivant dans une grande ville, ponctué par l’école, le sport – le tennis et la natation au Cercle sportif de Saigon – et les sorties avec les amis. À l’affût de la culture pop française et américaine, nous attendions avec impatience les derniers 45 tours venus de France ou le dernier numéro de Salut les copains qui nous informait de la mode yé-yé et des derniers tubes français. En particulier, j’appréciais beaucoup les chansons de Françoise Hardy, que j’ai eu la chance de connaître bien plus tard à Paris.

Mais mon plus grand plaisir était la lecture, qui me permettait d’échapper à la pesanteur de mon corps et de vagabonder par l’imagination. Mon père était un amoureux des livres et la bibliothèque de la maison était excellemment fournie, pleine d’œuvres littéraires françaises et vietnamiennes.

Cela me permit de fréquenter non seulement les grands auteurs français – Dumas, Hugo, Verne, Saint-Exupéry me passionnaient – mais aussi de découvrir les écrivains du monde entier. Les détectives Sherlock Holmes et Hercule Poirot, sous la plume d’Arthur Conan Doyle et d’Agatha Christie, me séduisaient particulièrement. Le processus de reconstitution du crime et de découverte du coupable, dicté d’abord par l’intuition puis par une déduction logique et rationnelle, m’attirait instinctivement. Je me rendrais compte bien plus tard que c’est le processus même de la découverte scientifique en astronomie : l’événement astronomique étant survenu il y a des millions voire des milliards d’années auparavant, le chercheur, tel Sherlock Holmes, arrive sur la scène bien longtemps après que le « crime » a été commis ; c’est à lui d’examiner soigneusement la scène des faits, de rassembler les indices les plus significatifs et d’élaborer un scénario qui les intègre de façon cohérente.

J’ai obtenu mon baccalauréat français, section mathématiques élémentaires, en 1966, avec mention « très bien ».

Mais vers quelle spécialité allais-je m’orienter ? Devrais-je poursuivre des études littéraires ou scientifiques ? J’étais aussi doué dans les deux domaines.

Finalement, ce furent mes lectures qui m’aidèrent à faire mon choix.

il y en avait plusieurs sur la vie d’Albert Einstein qui avaient attiré mon attention. Comment je vois le monde, où le physicien parle de sa science et de ses choix philosophiques et politiques, était mon livre de chevet. J’étais fasciné par le parcours de cette figure majeure du XXe siècle.

J’appris avec étonnement et émerveillement que les grandes découvertes scientifiques du siècle dernier – l’expansion de l’univers et la physique quantique – et les révolutions technologiques qui ont profondément modifié notre existence – la bombe atomique ou le laser – portaient toutes la marque de son génie.

J’éprouvais une admiration sans borne pour l’inventeur de la relativité, ce symbole de l’intellect pur, ce prototype du professeur distrait aux cheveux ébouriffés, perdu dans ses pensées et au visage empreint de bonté et d’humanité. Son non-conformisme, sa tendance naturelle à se rebeller contre l’autorité et les idées reçues, son engagement pour les causes humanitaires, tels son opposition à l’armement atomique ou son militantisme en faveur d’un État palestinien vivant en coexistence pacifique avec Israël, frappaient mon imagination. Son sens passionné de la justice et de la responsabilité sociale me séduisait.

Je pensais que devenir scientifique, c’était un peu comme prononcer ses vœux et devenir moine. L’exemple d’Einstein me montrait que ce n’était pas nécessairement le cas.

C’était décidé : je suivrais ses pas, je deviendrais physicien. La science me convenait bien ; curieux de nature, fasciné par le fonctionnement de l’univers, je me posais sans cesse des questions sur le comment et le pourquoi des choses. Et puis il y avait une raison beaucoup plus pratique à ce choix : dans un pays en voie de développement comme le Vietnam, le scientifique possède considérablement plus de prestige social que le littéraire, et ses chances de trouver un emploi bien rémunéré après avoir obtenu son diplôme sont plus grandes.


Comment le général de Gaulle m’envoya en Suisse…

Sur leurs conseils, je m’inscrivis au lycée Louis-le-Grand qui m’accepta en classe préparatoire pour la rentrée de septembre 1966. Mais le destin intervint.

Juste avant mon départ pour Paris, le général de Gaulle prononça le 1er septembre 1966 son fameux discours de Phnom Penh, lors d’un voyage au Cambodge. Dans son allocution, le président français disait haut et fort qu’il fallait faire du Sud-Est asiatique une zone neutre (« non alignée », selon les termes du Général) et libre de toute influence étrangère. En d’autres termes, les États-Unis devaient se désengager immédiatement du Sud-Vietnam et laisser les Vietnamiens régler entre eux un conflit interne. Rétrospectivement, l’histoire a donné raison à de Gaulle. Mais sa déclaration ne fut pas du goût du gouvernement de Saigon, lequel, bien conscient que sans l’appui des troupes américaines il ne pouvait résister militairement à son voisin du nord, décida de rompre les relations diplomatiques avec Paris. Il était désormais interdit à tout ressortissant vietnamien de se rendre en France, a fortiori pour y poursuivre des études. Mes plans si soigneusement élaborés tombaient brusquement à l’eau !

Outre le choc culturel, l’éloignement de la famille et le froid de l’hiver suisse, ce qui me frappa le plus dans ma nouvelle vie, ce fut l’indicible sentiment de sécurité que je ressentais dans mon nouvel environnement. Depuis ma naissance, j’avais toujours vécu dans une atmosphère de guerre. Je ne savais pas ce que pouvait signifier vivre dans un pays en paix.

À Lausanne, je m’étais inscrit dans la section « ingénieur physicien » dans l’espoir de pouvoir approcher cette physique fondamentale qui m’attirait tant.
On ne me formait pas tant à faire de la recherche qu’à appliquer des recettes toutes faites à des situations particulières. Après quelques mois de cours, il fallait se rendre à l’évidence : ce n’était pas la voie que je souhaitais suivre.


… et comment la neige me fit choisir le soleil californien

Mais où aller pour me former à la physique au plus haut niveau ? J’avais caressé depuis longtemps le rêve de me rendre aux États-Unis.

le MIT (Massachusetts Institute of Technology) à Boston, le Caltech (California Institute of Technology) à Pasadena et l’université de Princeton dans le New Jersey.

Outre que la ville de Princeton revêtait une signification spéciale pour moi, car Einstein, mon héros de jeunesse, y avait travaillé à l’Institut des études avancées (Institute for Advanced Studies) pendant les vingt-deux dernières années de sa vie

le désir de me faire enseigner la physique par les esprits les plus brillants du monde était trop fort. Et puis, à dix-huit ans, on a toutes les audaces. J’envoyai donc aux trois universités une demande d’admission.

Comme je m’y attendais, les universités américaines, ne pouvant pas jauger le niveau de mes connaissances, me firent passer une longue série de tests. Je réussis les examens de mathématiques et de physique, et obtins des résultats moins brillants mais néanmoins décents en anglais.

Et non seulement je fus admis dans les trois universités, mais toutes m’offrirent une bourse !

Les résultats dépassaient toutes mes espérances. Je n’avais maintenant que l’embarras du choix. Devrais-je aller à Caltech sur la côte ouest des États-Unis, ou choisir le MIT ou Princeton sur la côte est ? Je ne pouvais les différencier par leur niveau académique : chacune des trois, j’en étais persuadé, me donnerait une formation en physique de premier ordre.

Finalement, c’est pour une raison tout à fait futile que je choisis d’aller en Californie : ayant grandi dans un pays tropical et découvert en Suisse que le froid n’était vraiment pas à mon goût, j’avais envie de soleil.

Caltech était en quelque sorte la Mecque de la science mondiale. La qualité de l’enseignement et de la recherche qui y étaient pratiqués était extraordinaire. Les professeurs étaient tous des chercheurs de réputation internationale, des maîtres incontestés dans leurs domaines respectifs. Un grand nombre avaient été élus à l’Académie des sciences américaine, et cinq d’entre eux avaient été récompensés par le prix Nobel. Il y avait sur le campus de très grands physiciens, tels Richard Feynman, Prix Nobel de physique 1965, l’un des fondateurs de l’électrodynamique quantique (la théorie des interactions entre les électrons et les photons), considéré comme l’un des physiciens les plus brillants et les plus créatifs de sa génération ; ou encore Murray Gell-Mann, Prix Nobel de physique 1969, inventeur du quark, composante fondamentale de la matière.

Moi qui aspirais à apprendre la physique fondamentale, je ne pouvais être mieux loti !

Autre privilège suprême, je pouvais frapper à tout moment à la porte de n’importe lequel d’entre eux, et tous ces grands esprits prenaient le temps de me parler !

Et j’étais tout aussi stupéfait de la liberté incroyable dont faisaient preuve les étudiants, certains allant pieds nus, tout débraillés, à des cours donnés par un prix Nobel !

Pour moi, c’était une question de swim or sink : soit j’apprenais vite à nager dans ce nouveau monde, soit je coulais. Je décidai de nager et appris à parler anglais en un trimestre, non pas en prenant des cours intensifs, mais par osmose, en le pratiquant.


Des professeurs hors norme

Richard Feynman était l’un de mes professeurs favoris. Il me fallut quelque temps pour m’habituer à son fort accent new-yorkais du Queens, mais cela en valait la peine. Il commençait toujours par détendre l’atmosphère de la classe en nous racontant une anecdote sympathique, ce qui nous mettait tout de suite à l’aise. Il avait un humour décapant et adorait nous poser des colles.

Il avait une conception tout à fait personnelle et originale de la physique fondamentale. Il regardait inlassablement la nature avec des yeux neufs, loin des sentiers battus, et réinterprétait tout – mécanique classique, électromagnétisme, gravitation, mécanique quantique – à sa manière.

En l’écoutant, nous nous sentions devenir plus intelligents tellement il nous subjuguait, ce qui, lorsque nous nous retrouvions seuls dans nos chambres, face à nos devoirs, ne nous empêchait pas de sécher !

En plus du professeur et du chercheur hors norme, nous admirions aussi en lui une personnalité extraordinaire, qui dévorait la vie à pleines dents, jouait du bongo, s’adonnait à la peinture et était grand amateur de jolies femmes.

Einstein disait : « La tâche suprême du physicien est de découvrir ces quelques lois élémentaires universelles à partir desquelles le cosmos peut être déduit par la pure raison. »

Cette démarche dite « réductionniste » tente de ramener la richesse et la beauté du monde aux seules particules, champs de force et interactions. Elle suppose que toute la complexité du monde – le parfum des lavandes, le rouge des coquelicots des champs, les feux rougeoyants d’un coucher de soleil – peut être expliquée en fonction du comportement de ses composantes fondamentales.

Selon lui, la variété ahurissante des particules subatomiques ne pouvait se comprendre que si la matière était constituée d’une particule encore plus élémentaire que le proton et le neutron, une particule qu’il baptisa du nom de « quark ».
Avec l’invention du quark, Gell-Mann réordonna le monde des particules.


L’ombre de Hubble

L’université possédait le plus grand télescope du monde à ce moment-là, celui du mont Palomar à quelque cent kilomètres au sud de Los Angeles, avec un miroir de cinq mètres de diamètre.

L’histoire avait commencé au début du XXe siècle, en 1908, quand Andrew Carnegie, le magnat de l’acier, finança la construction sur le mont Wilson, non loin de Los Angeles, d’un télescope d’un mètre cinquante de diamètre, puis d’un autre de deux mètres cinquante en 1922, qui allaient bientôt changer le visage du monde.

Il faut comprendre que la lumière constitue le lien principal entre l’homme et le cosmos, et que la tâche première de l’astronome est de recueillir cette lumière afin de déchiffrer le code cosmique qu’elle porte. Les grands télescopes permettent de voir des astres de très faible luminosité. Or voir faible, c’est voir loin dans l’espace, ce qui veut dire voir tôt car la lumière met du temps pour nous parvenir.

un tic-tac d’horloge, et la lumière a déjà fait sept fois le tour de la Terre !
elle se déplace à pas de tortue à l’échelle du cosmos. Ainsi, nous voyons la Lune avec un peu plus d’une seconde de retard, le Soleil après huit minutes, la plus proche étoile après un peu plus de quatre années, et ainsi de suite.

l’univers finissait-il avec notre galaxie, la Voie lactée, ensemble d’une centaine de milliards de soleils rassemblés par la gravité en un disque de quelque quatre-vingt-dix mille années-lumière de diamètre, ou s’étendait-il considérablement plus loin ?

Existait-il d’autres systèmes comparables à notre galaxie au-delà des limites de cette dernière, d’autres « univers-îles », comme le pensait déjà, en 1775, le philosophe allemand Emmanuel Kant ?

En 1924, il entreprit de mesurer la distance de la nébuleuse d’Andromède avec le télescope de deux mètres cinquante nouvellement construit du mont Wilson. Il obtint une distance de neuf cent mille années-lumière jusqu’à la nébuleuse (aujourd’hui les calculs la portent à 2,3 millions d’années-lumière), soit bien au-delà de la Voie lactée. Andromède devint une galaxie, sœur jumelle de la nôtre.

Les portes de l’univers extragalactique s’ouvrirent toutes grandes. L’univers se peupla soudainement d’une multitude de galaxies. Les univers-îles de Kant devenaient réalité. Nous savons aujourd’hui que notre Voie lactée n’est qu’une galaxie parmi les cent milliards que contient l’univers observable.

En d’autres termes, il suffisait de mesurer le rougissement de la lumière d’une galaxie pour en déduire sa vitesse de fuite.

En 1929, il annonça sa deuxième grande découverte : si toutes les galaxies lointaines fuyaient la Voie lactée, ce mouvement ne se faisait pas au hasard. Et l’astronome d’énoncer ce qui est maintenant connu comme la « loi de Hubble » : la vitesse de fuite d’une galaxie est proportionnelle à sa distance de la Terre. Une galaxie trois fois plus distante s’éloigne trois fois plus vite, une galaxie dix fois plus distante s’éloigne dix fois plus vite. Et ce mouvement de fuite est le même dans toutes les directions. Bien qu’elle semble extraordinaire et fantastique, la conclusion était inéluctable : l’univers est en expansion.

Autre conséquence capitale du fait que la vitesse de fuite d’une galaxie variait en proportion de sa distance avec la Terre : l’univers a eu un début.

D’où l’idée d’une grande déflagration initiale, le « grand boum » ou, en anglais, le big bang, qui donna lieu à l’expansion actuelle de l’univers. Hubble posa ainsi le premier pilier observationnel de la théorie du big bang.

Situées aux confins de l’univers, ce sont des galaxies qui hébergent en leur cœur un monstrueux trou noir d’une masse de plusieurs milliards de fois celle du Soleil. Et c’est ce trou noir qui, du fait de son insatiable voracité, en déchiquetant et en dévorant à tout-va les étoiles de la galaxie hôte, est responsable de la luminosité fantastique du quasar.

Cette lumière fossile provient de la nuit des temps (trois cent quatre-vingt mille ans après l’explosion primordiale) et baigne l’univers tout entier. Son existence nous dit que ce dernier est parti d’un état extrêmement chaud et dense. Avec l’expansion de l’univers, la lumière fossile constitue l’une des deux pierres angulaires de la théorie du big bang. C’est sa découverte qui lui a rallié la majorité des scientifiques.

En 1967, autre grande découverte : celle des pulsars, des cadavres d’étoiles constituées entièrement de neutrons et qui émettent un rayonnement radio sous la forme d’un étroit faisceau balayant l’espace à la manière du pinceau lumineux d’un phare sur l’océan.
Chaque fois que le faisceau radio balaie la Terre, un signal lumineux est détecté par nos radiotélescopes. Ces pulsations séparées les unes des autres par le temps que met l’étoile à faire un tour sur elle-même surviennent avec la régularité d’un métronome, et c’est pourquoi l’étoile à neutrons est également appelée « pulsar » (de l’anglais pulse, « pulsation »).

Je revois encore la salle de classe où un de mes professeurs avait installé un écran géant sur lequel les images se formaient en direct, pixel par pixel sous nos yeux, à mesure que les signaux radio atteignaient la Terre. C’était un sentiment indicible que de voir Mars révéler pour la première fois à l’humanité son vrai visage.
Je découvrais avec émerveillement, en même temps que mes camarades de classe, la surface rocailleuse, aride et désertique de la planète rouge.


Premiers pas dans la recherche

J’ai fait le premier dans le laboratoire de William Fowler, futur Prix Nobel de physique 1983, et père de l’astrophysique nucléaire. C’est lui qui a explicité comment tous les éléments lourds sont générés à l’intérieur de cette espèce de centrale nucléaire qu’est une étoile.
Plus lourds que l’hydrogène et l’hélium, éléments légers fabriqués lors du big bang, ils constituent les bases de la vie et sont responsables de toute la beauté et de la complexité du monde.

Autrement dit, en décrivant en détail les réactions nucléaires responsables de l’alchimie créatrice des étoiles, Fowler a démontré que nous sommes tous faits de poussières d’étoiles !

Pendant l’été 1968, j’intégrai le laboratoire d’un physicien, Gordon Garmire, qui pratiquait ce que l’on appelle l'« astronomie X ».

Il faut savoir que la lumière à laquelle nos yeux sont sensibles ne constitue qu’une faible partie de toute la gamme possible de celles qui composent ce que le physicien appelle le « spectre électromagnétique ».

La lumière est caractérisée par son énergie ; par ordre d’énergie décroissante viennent la lumière gamma et la lumière X, qui traversent nos corps ; la lumière ultraviolette, invisible elle aussi mais qui brûle notre peau et peut causer des cancers ; notre chère lumière visible ; la lumière infrarouge, que nos corps émettent en permanence et qui permet aux chiens de nous voir la nuit, car leurs yeux y sont plus sensibles ; et la lumière radio, qui véhicule nos programmes detélévision favoris depuis la station émettrice jusqu’à nos postes.

Notre astre de vie, le Soleil, rayonne surtout dans le visible, et la sélection naturelle nous a pourvus d’yeux qui y sont sensibles pour faciliter notre évolution. Mais l’univers n’est pas soumis à cette contrainte et il ne se prive pas de manifester sa créativité en se servant de toutes les lumières possibles : les rayons gamma révèlent la mort explosive d’étoiles massives, et les rayons infrarouges dévoilent des pouponnières stellaires enfouies dans des cocons de poussière.

Ainsi, quand la matière gazeuse d’une étoile tombe vers un trou noir, sa température est portée à des millions de degrés Celsius, ce qui lui fait émettre une lumière très énergique sous la forme de rayons X, avant de disparaître dans la bouche béante du trou noir.

L’université avait en effet su convaincre le magnat du pétrole John Rockefeller de financer ce mastodonte équipé d’un miroir de cinq mètres de diamètre, qui fut inauguré en 1948 et qui resta, jusque dans les années 1960, le plus grand réflecteur du monde.

il permet de voir des objets quarante millions de fois moins lumineux que l’étoile la plus faible distinguable à l’œil nu. Parce que voir faible, c’est voir loin, et voir loin, c’est voir tôt, le télescope de Palomar peut remonter le temps de quelque sept milliards d’années, soit la moitié de l’âge de l’univers.

Quand Garmire me demanda de l’accompagner à Palomar afin de l’assister dans ses observations, je ne fus que trop heureux de sauter sur cette occasion inespérée. Ma première nuit avec ce télescope de légende reste pour moi inoubliable.

je ressentis pour la première fois l’immensité de l’univers et ce sentiment ineffable de connexion cosmique. Je me disais que ce vaste cosmos regorgeait de secrets et que, même avec ma petite intelligence, je pourrais contribuer un tant soit peu à faire reculer l’inconnu, à soulever un petit pan de son mystère. Je n’avais pas besoin d’avoir le génie d’un Feynman pour faire des découvertes. Le nombre de problèmes non résolus en astrophysique semblait infini, tandis qu’il me paraissait être plus limité en physique des particules élémentaires.

toute cette frénésie d’événements et d’activités – à laquelle s’ajoutèrent en 1969 les premiers pas de l’homme sur la Lune – était extraordinairement stimulante pour un jeune esprit curieux comme le mien. J’étais au bon endroit au bon moment pour tomber dans la marmite de l’astronomie.

mes parents m’ont sans cesse encouragé et soutenu moralement dans mes choix.


Apprendre à chercher

J’aurais pu rester à Caltech pour faire cette thèse, mais mes professeurs me conseillèrent d’aller à l’université de Princeton : non seulement j’y rencontrerais d’autres grands esprits, mais cela m’ouvrirait à de nouvelles façons de penser et de pratiquer la recherche.

Il faut savoir qu’il y a deux grandes catégories d’astronomes : les observateurs et les théoriciens. Les premiers, qui scrutent le ciel avec des télescopes, fournissent la base expérimentale de l’astronomie, et ils utilisent ensuite les modèles des théoriciens pour interpréter leurs observations. Les seconds ne regardent pas directement le ciel, mais, à grands coups d’équations et avec l’aide d’ordinateurs, concoctent des théories pour expliquer les phénomènes du ciel découverts par les observateurs.

Après avoir goûté à l’astronomie observationnelle à Caltech, j’avais envie de voir son autre face. Sans compter que Princeton me ramènerait sur les pas d’Einstein.

Au lieu de consacrer de longues années à n’approfondir qu’un seul sujet d’étude, comme c’est le cas dans de nombreuses universités, l’étudiant est encouragé à en explorer plusieurs. Il est ainsi confronté à la grande diversité de la recherche, il peut aiguiser son esprit sur des sujets différents, ce qui lui évite une spécialisation trop étroite.

pas tant d’apporter tout de suite des réponses que de savoir poser les bonnes questions,
Nous apprenions à réfléchir. Il ne s’agissait plus de répéter ce que d’autres avaient déjà découvert, mais de créer nous-mêmes de nouveaux savoirs.

Je connus pour la première fois le sentiment enivrant d’explorer par l’imagination des contrées vierges où nul ne était aventuré auparavant. J’ai en mémoire les longues discussions au tableau avec mes professeurs, pendant lesquelles j’ai appris par osmose comment poser, attaquer et résoudre un problème.

Sans hésitation, j’allai frapper à la porte de Lyman Spitzer, le directeur du département d’astronomie de Princeton à cette époque. Il accepta de superviser mon travail de thèse à condition qu’il portât sur le milieu interstellaire.

L’espace entre les étoiles d’une galaxie n’est pas vide, mais héberge de la matière interstellaire invisible à nos yeux. La température moyenne de ce milieu est plus que frigorifique, de l’ordre de – 173°C. Contenant en moyenne un atome d’hydrogène ou 10-24 gramme par centimètre cube, l’espace interstellaire est des dizaines de milliers de fois plus vide que le vide le plus perfectionné que nous puissions réaliser sur Terre.

Or ce quasi-vide joue un rôle extrêmement vital dans l’écologie des galaxies

D’une part, compte tenu de l’immensité de l’espace (une galaxie s’étend sur une centaine de milliers d’années-lumière), la masse totale de matière entre les étoiles est malgré tout très importante – de l’ordre d’un dixième à la moitié de celle qui réside dans les étoiles elles-mêmes.

D’autre part, cet espace interstellaire est par excellence le milieu où la matière est recyclée d’une génération d’étoiles à l’autre. Ainsi, c’est là que les étoiles massives rejettent leurs débris enrichis d’éléments chimiques élaborés pendant leur vie, puis lors de leur agonie explosive. C’est également là que les lambeaux d’étoiles désintégrées se rassemblent, poussés par la gravité, pour donner naissance à de nouvelles générations d’étoiles.

À vrai dire, le thème exact de ma thèse ne m’importait que modérément. Ce qui m’enthousiasmait surtout, c’était d’avoir la chance de pouvoir travailler avec Spitzer.
Sa grande réputation m’était parvenue jusqu’à Caltech et c’était en partie l’espoir de l’avoir comme directeur qui avait conduit mes pas à Princeton.
Spitzer était un scientifique d’une trempe exceptionnelle. À l’instar de tous les grands, il possédait une intuition hors du commun concernant les phénomènes physiques et, comme Feynman, il connaissait généralement la réponse à un problème avant même de commencer les calculs.
trois domaines scientifiques différents : le milieu interstellaire, les amas globulaires et la physique des gaz très chauds (qu’on appelle « plasmas »).

L’idée est de reproduire l’énergie des étoiles sur Terre. Ainsi, le Soleil brille et nous alimente en énergie en fusionnant quatre par quatre des noyaux d’hydrogène (ou protons) en noyaux d’hélium. Si nous pouvions la produire sur Terre, cette énergie de fusion serait une source d’énergie idéale, car sa production ne pollue pas et l’hydrogène est disponible en quantités quasi illimitées dans l’eau des océans qui recouvrent 70% de la surface de notre planète.

Mais fusionner des protons requiert des températures qui dépassent dix millions de degrés Celsius. La matière chauffée à de telles températures, si elle n’est pas emprisonnée comme à l’intérieur d’une étoile, s’emballe et se disperse, et la fusion des noyaux ne peut s’accomplir. Le Soleil ne connaît pas ce problème, car sa masse fantastique produit une énorme gravité qui confine naturellement le plasma d’hydrogène surchauffé en son cœur.


Le père du télescope spatial Hubble

Depuis sa mise en orbite en 1990, Hubble n’en finit plus de nous envoyer des images aussi magnifiques que riches d’informations. Non seulement elles nous donnent accès à la splendeur d’un monde générateur d’émotions et de rêves qui enrichit notre imaginaire, mais elles font considérablement progresser notre connaissance de l’univers.

Le télescope Hubble est sans nul doute l’observatoire le plus grand et le plus complexe jamais envoyé dans l’espace.

Son lancement fut un moment aussi décisif pour l’astronomie que celui où Galilée braqua la première lunette astronomique vers le ciel en 1609, ou que celui de la mise en orbite de Spoutnik autour de la Terre.

D’un coût de neuf milliards de dollars (incluant celui de plusieurs missions de réparation du télescope avec la navette spatiale), c’est aussi l’un des instruments scientifiques les plus chers jamais construits.

Aller au-dessus de l’atmosphère terrestre présente deux avantages : l’univers se révèle à travers toute sa palette de lumières (rappelons que l’atmosphère terrestre ne laisse passer que les lumières visible et radio), et, par ailleurs, le message lumineux qui vient du cosmos n’est plus déformé par la turbulence de l’atmosphère, nous permettant d’obtenir des images d’une parfaite netteté.

Hubble nous permet ainsi de voir l’univers avec au moins dix fois plus de détails et trente fois plus de sensibilité que les plus grands télescopes au sol.

De la taille d’une locomotive (treize mètres de long sur douze mètres de large quand les panneaux solaires sont déployés) et d’un poids de douze tonnes et demie, Hubble fait le tour de la Terre toutes les quatre-vingt-quinze minutes à une altitude de quelque six cents kilomètres.

Quant aux heureux élus, ils leur faudra préparer un programme informatique pour donner des instructions à Hubble (où pointer le télescope, pendant combien de temps, quel détecteur utiliser, etc.)
Je peux ainsi visionner les observations de Hubble sur l’écran de mon terminal à l’université de Virginie. Inutile de dire que mon cœur bat la chamade chaque fois que j’en reçois, à l’idée de percer peut-être un nouveau secret de l’univers.

J’ai invariablement une pensée émue pour mon directeur de thèse, aujourd’hui décédé, lorsque je contemple un cliché de Hubble.

Mais en une heure j’apprenais bien plus avec lui qu’en une semaine avec des scientifiques de moindre calibre.


L’appel du ciel

pour moi, l’astronomie ne pouvait se réduire à des équations, à des chiffres et à des concepts. Le contact direct avec le ciel me manquait. J’avais besoin d’être de nouveau émerveillé par la magnifique voûte étoilée qu’on ne voit que des observatoires haut perchés, loin des néons des villes, du bruit et de la fureur des hommes. J’avais envie de ressentir encore l’ineffable sensation de communion avec le cosmos pendant que la lumière du ciel se déversait dans mon télescope. Je voulais à nouveau littéralement frissonner à la pensée que les particules de lumière qui parvenaient jusqu’à mon télescope avaient commencé leur voyage intergalactique et interstellaire des milliards d’années auparavant, alors que les atomes constituant mon corps n’avaient pas encore été fabriqués par l’alchimie nucléaire d’une étoile. L’appel du ciel était si fort et irrésistible que j’acceptai la proposition de James Gunn, professeur d’astronomie à Caltech, qui m’offrait une bourse postdoctorale pour travailler avec lui en cosmologie.

À travers toutes les époques et dans toutes les cultures, face au monde qui l’entoure, l’homme a essayé de conjurer son anxiété, son angoisse des espaces infinis en l’organisant et en lui prêtant un visage familier. Cette organisation du monde extérieur, quand elle s’applique à l’univers tout entier, c’est cela qu’on appelle « cosmologie ».

Si, un jour, il fallait que le big bang soit supplanté par une théorie cosmologique plus sophistiquée, celle-ci devrait incorporer tous les acquis du big bang, de la même façon que la physique einsteinienne a dû intégrer tous les acquis de la physique newtonienne.

Mais même dans mon pessimisme le plus intense et mes prévisions les plus noires, je ne pouvais pas deviner que, moins d’une année plus tard, le château de cartes allait s’effondrer complètement.
En avril 1975, le Nord-Vietnam envahirait le pays et mon père serait emprisonné dans un camp de « rééducation ».


À la recherche du futur de l’univers

l’évolution de l’univers dépend en principe de l’issue du combat titanesque entre la force d’expansion primordiale et la force de gravité exercée par tout son contenu matériel.

Une mesure précise du taux de décélération de l’univers nous aiderait donc à cerner son contenu matériel total, que cette matière soit lumineuse et visible ou non (la masse invisible est aussi appelée « masse noire »).

D’autre part, cette connaissance nous permettrait aussi de prédire le futur de l’univers : l’expansion allait-elle se poursuivre indéfiniment, l’univers deviendrait-il infini (ou, comme on dit en langage de cosmologue, serait-il « ouvert ») ? Ou bien arrêterait-il son expansion pour s’effondrer un jour sur lui-même (hypothèse d’un univers « fermé ») en un big bang à l’envers, un big crunch ou « grand effondrement » ?

Pour obtenir la vitesse d’expansion de l’univers à différents instants de son existence, il nous suffit de mesurer la vitesse de fuite d’objets célestes situés à des distances différentes de la Terre.

Pour déterminer la distance des balises, l’astronome va procéder comme le navigateur qui, pour jauger la distance de son navire au rivage, compare la brillance apparente du phare à sa brillance réelle (ou brillance « intrinsèque »), celle qu’il percevrait s’il était sur place (la brillance apparente varie comme la brillance intrinsèque divisée par le carré de la distance ; la connaissance des brillances apparente et intrinsèque permet donc de calculer la distance).

Mais quelle stupeur si nous avions réussi… car nous aurions découvert que l’expansion de l’univers, au lieu de décélérer, est au contraire en accélération !

Mais quelle stupeur si nous avions réussi… car nous aurions découvert que l’expansion de l’univers, au lieu de décélérer, est au contraire en accélération !

Et les deux groupes parvinrent, indépendamment l’un de l’autre, à une conclusion qui a pris tout le monde (ou presque) de court : l’univers a bien été en décélération, mais seulement pendant les sept premiers milliards d’années de son existence ; ensuite, l’expansion de l’univers, au lieu de continuer à décélérer, s’est mise au contraire à accélérer ! Comment l’univers a-t-il pu passer ainsi d’une décélération à une accélération ?

Pour rendre compte de son accélération, force est donc de postuler l’existence dans l’univers de quelque chose d’autre que la matière (ou la lumière) qui exercerait une force répulsive supérieure à la force attractive de la matière.

la matière lumineuse dans les cent milliards de galaxies de l’univers observable, chacune contenant cent milliards de soleils, ne représente que 0,5% du contenu total de l’univers ! La plus grande partie du reste n’émet aucune sorte de lumière et est constituée d’énergie noire (74%) de nature encore inconnue, et de matière noire dite « exotique » (22%) dont l’identité est tout aussi mystérieuse.

Mais il y a une différence fondamentale entre l’iceberg et l’univers : si nous savons de quoi est faite la masse immergée de l’iceberg, la nature de l’énergie noire et de la masse noire reste un formidable défi pour l’esprit humain. En d’autres termes, nous n’avons aucune idée de 96% du contenu de l’univers ! Le renard de Saint-Exupéry ne croyait pas si bien dire quand il confiait au Petit Prince : « L’essentiel est invisible pour les yeux. »

À cause de la force répulsive de l’énergie noire, l’univers connaîtra une expansion éternelle.

En revanche, l’univers sera de plus en plus dilué par l’accélération cosmique. L’espace s’agrandira si vite que plus aucune particule ne pourra s’assembler à d’autres, ni aucune structure se former. Quand l’horloge cosmique sonnera quelques dizaines de milliards d’années (rappelons que l’univers actuel a un âge de 13,7 milliards d’années), la Voie lactée ne sera plus qu’un îlot perdu dans la vaste immensité du cosmos. Les centaines de milliards de galaxies maintenant accessibles à nos télescopes se seront tellement éloignées que nous ne pourrons plus les voir. Seules resteront visibles les centaines de galaxies appartenant au superamas de la Vierge, dont la Voie lactée fait partie. Et les études astronomiques que nos lointains descendants pourront alors entreprendre seront extrêmement limitées, car il y aura très peu d’objets à observer dans le ciel.

Mesurant ma chance de vivre à une époque où tant de mystères subsistaient encore et surtout d’avoir accès à des instruments sophistiqués et performants qui me permettaient de m’y attaquer, je ne vis pas passer les deux années d’études postdoctorales à Caltech, de 1974 à 1976. De nouveau, comme avec Spitzer, le destin avait mis sur mon chemin un mentor exceptionnel. James Gunn était extraordinairement doué. J’étais éberlué par sa faculté à passer des concepts les plus abstraits et ardus, des équations les plus compliquées à la construction de détecteurs électroniques ultrasophistiqués.


Mauvaises nouvelles du Vietnam

Au contraire du Cambodgien Pol Pot et de ses Khmers rouges, les communistes vietnamiens n’éliminèrent pas de sang-froid tous les intellectuels et dirigeants de l’ancien régime d’une balle dans la tête, ils les emprisonnèrent dans des camps, dans de telles conditions que cela équivalait à les faire mourir à petit feu.


Thomas Jefferson et l’université de Virginie

Pour continuer à faire de la recherche, il fallait enseigner, car les deux activités sont étroitement liées aux États-Unis.


Pourquoi l’Amérique ?

les trois cent mille Américains les plus fortunés (1% de la population) gagnent autant que les cent cinquante millions les plus pauvres (50% de la population), et ce fossé ne cesse de se creuser d’année en année.


Quand l’incroyable se produit

Un beau jour de mars 1979 – ce jour-là reste gravé dans ma mémoire –, je reçus un télégramme de mes parents m’annonçant que, par ordre du Premier ministre, les autorités vietnamiennes venaient de leur délivrer un visa de sortie pour la France, et que je devais les accueillir à Roissy dans le mois à venir.


Des bébés galaxies à la masse noire de l’univers

Ainsi les galaxies se forment dans un processus de croissance hiérarchique, des plus petites aux plus grandes. Tout comme les protons, les neutrons et les électrons constituent les briques de la matière, les galaxies naines sont les briques fondamentales des galaxies.

Nous vivons dans un univers iceberg dont plus de 95% nous échappent. Le vertige passé, nous devons essayer d’en savoir plus sur cette mystérieuse masse noire. Quelle est sa nature ? Est-elle faite de matière ordinaire, c’est-à-dire de protons et de neutrons, qui constituent les hommes, les pétales de rose et les sculptures de Rodin ? Ou est-elle constituée d’une matière exotique qui nous est encore complètement inconnue ? Sous quelle forme se présente la matière noire ? Sous la forme de particules élémentaires ou sous celle d’objets astronomiques exotiques comme les trous noirs ou les étoiles avortées ?

En pratique, pourtant, déterminer l’abondance primordiale de l’hélium n’est pas de tout repos. J’en sais quelque chose, pour avoir consacré les seize dernières années de ma vie professionnelle à ce problème.

Pour mesurer la quantité primordiale de l’hélium, la stratégie est donc d’identifier des objets célestes qui ont subi très peu d’évolution, et dont la composition chimique reflète celle des premiers instants de l’univers. C’est ici que les bébés galaxies interviennent, parce qu’ils n’ont converti qu’une très faible fraction de leur gaz (moins de 0,01%) en étoiles. Il n’y a pas eu en eux beaucoup d’alchimie nucléaire et la quantité d’hélium en leur sein n’a pas été modifiée de manière appréciable par rapport à sa valeur primordiale.

la matière ordinaire – celle constituée par les protons et les neutrons dont vous et moi sommes faits – ne constitue environ que 4% du contenu total de l’univers.

Quant aux 96% restants du contenu de l’univers, nous avons vu que 22% sont faits de matière exotique non constituée de protons et de neutrons et dont la nature reste un mystère total, et 74% d’énergie noire, responsable de l’accélération de l’univers et dont la nature est tout aussi mystérieuse.