E= Mc2 : l'équation de tous les possibles

Comment expliquer une équation si simple en apparence, mais relevant d'une théorie au contenu si révolutionnaire et si contre-intuitif ?

Cette théorie, la théorie de la relativité d'Albert Einstein, est devenue l'un des piliers de la physique au début du siècle précédent, et a mis fin à la vision newtonienne de l'espace et du temps, qui régnait alors en maître depuis plus de deux siècles.

L'équation E=mc2 est l'exemple même d'équation que tout le monde connaît, que tout le monde retient, que tout le monde a déjà vu dans sa vie au moins une fois sur une affiche – celle qui représente un champignon atomique ou celle qui représente un Einstein facétieux tirant la langue, au choix – mais dont la profondeur est sans doute moins accessible que la formulation.

Alors comment faire ? le défi est ambitieux. Christophe Galfard a trouvé une astuce.

Il utilise peu de mots. Il utilise des mots simples.

Des phrases courtes. Des images parlantes.

Un style.

Eh oui...

Bon.

Je vais à mon tour tenter de faire de même... Oups... Perdu ! (ici, j'ai bien essayé de diminuer encore le nombre de mots dans mes phrases mais je n'y suis hélas pas parvenu, n'est pas Christophe Galfard qui veut).

Ce livre est vite lu. Il se lit d'une traite. Si vous tentez l'aventure, une petite heure vous suffira.

C'est ça qui est bien.

Ma critique va être vite écrite du coup. Avec publication à la clé le jour même, s'il vous plait !

Pour une opération masse critique « privilège », on ne peut rêver mieux.

Et ça me fera renouer avec mon activité de pourvoyeur de critiques scientifiques dans Babelio. Ça faisait longtemps, diront certains… J'en profite au passage pour remercier comme il se doit l'éditeur Flammarion et la team Babelio pour cet envoi, ainsi que Pierre Krause pour son mail.

Bon, les préambules étant faits, quel est l'objectif de ce livre, au fond ?

Il vulgarise.

Il ne rate pas sa cible, si l'on en juge par les critiques déjà postées.

Il rappelle que la lumière, la matière, la masse, l'énergie, l'espace, le temps, la vitesse, l'Univers, les atomes, les étoiles, les noyaux atomiques, bref, tout ça, sont des concepts qui ont été revisités par la relativité.

Il évoque mais seulement dans sa conclusion, à l'avant-dernière page du livre, que la relativité générale viendra compléter en 1915 la relativité restreinte de 1905.

Et c'est Einstein qui comme un seul homme a tout imaginé.

Avec ses fameuses expériences de pensée (Einstein n'aurait eu que peu d'intérêt pour les expériences réelles).

Il termine son hagiographie en comparant Einstein aux hurluberlus dont les idées provocatrices, le plus souvent fausses, ne servent qu'à se faire distinguer. Ce n'est bien sûr pas le cas d'Einstein : « La seule différence, c'est qu'Einstein, lui, avait raison ».

Et parfois, c'est Christophe Galfard qui a tort.

Ou, du moins, qui pèche par excès de simplicité.

Einstein n'a pas « imaginé » à lui seul la relativité.

Les idées étaient dans l'air du temps. On peut citer Voigt, Lorentz, Poincaré, Minkowski…

Einstein pratiquait beaucoup les expériences de pensée. Mais il était aussi très attentif aux expériences concrètes et réelles.

Son passage au bureau des brevets de Berne en atteste, ainsi que son intérêt pour les mesures faites lors de l'éclipse solaire par Sir Arthur Eddington, confirmant sa théorie.

Enfin, Einstein n'avait pas toujours raison. La fameuse controverse avec Bohr sur l'interprétation de la physique quantique est assez célèbre (Bohr avait raison).

L'essai de Christophe Galfard est presque un exercice de style.

Sa lecture est agréable.

Mais si vous voulez creuser un peu le sujet, je vous recommande quand même la lecture d'autres ouvrages sur le même thème, comme : « E=mc2 : Histoire méconnue d'une célèbre formule » de Jean Hladik ; « E=mc2 : Une formule change le monde » de Harald Fritzsch ; « E=mc2 une biographie de la plus célèbre équation du monde » de David Bodanis ; « E=mc2 » de Jean-Louis Bobin ; « Pourquoi E=mc2 ? Et comment ça marche ? » de Brian Cox et Jeff Forshaw ; « Comment je suis devenu Einstein : La véritable histoire de E=mc2 » de Jean-Paul Auffray…

Et ce ne sont là que quelques-uns des ouvrages de référence.

Je vous donne ici quelques pistes, pour aller au-delà des 134 pages.

Mais il vous faudra plus de temps pour tout lire, et aussi plus d'espace pour stocker tous les bouquins.
L'espace-temps…

C'est toujours un peu ça, le problème…

Un livre reçu dans le cadre de la masse critique privilège, j'en remercie Babelio et les Éditions Flammarion.

Ayant lu L'univers à portée de main, ainsi que les romans jeunesse Le prince des nuages, du même auteur, et Georges et les secrets de l'univers dont il a participé à l'écriture, je savais que j'apprécierai celui-ci. Ce fût le cas, même si j'ai été surprise par la petite épaisseur du livre.

Petit peut-être, mais il porte en lui bien des secrets révélés aux hommes depuis pas si longtemps que ça finalement.

Malgré les exemples bien choisis, c'est toujours pour moi un exercice difficile de penser l'univers autrement qu'avec l'intuition qu'on s'en fait, celle qui nous convient, qui ne nous déboussole pas.
Il faut penser autrement, philosophiquement, en laissant tomber nos repères.

L'espace-temps, l'énergie, la vitesse de la lumière..., c'est fantastique, mais c'est compliqué aussi.
J'ai lu ce livre deux fois. On croit comprendre, et puis non, cela nous échappe. Il faut se concentrer, s'accrocher aux étoiles, oublier nos vieilles pensées qui sont lourdes et ne voyagent pas à la vitesse de la lumière!

Einstein pensait l'Univers, il rêvait de le mettre à portée de main.
E=mc² a ouvert les esprits, a libéré des forces, pas toujours bien utilisées hélas. Il reste tant de choses à découvrir.

Aurait pu faire mieux.

L'introduction est déjà, à elle seule, un résumé des plus clairs de ce que l'égalité d'Einstein fait intervenir. Ca commence bien. On aimerait se croire revenus en cours de physique avec le meilleur prof que nous ayons eu et en comprenant tout. Il reste donc à l'auteur à tenter de nous en expliquer le sens de cette égalité et ça c'est une équation pas du tout simple à résoudre.

Christophe Galfard va clairement nous exposer en quoi Newton avait certes interprété notre univers, mais aussi quelles étaient les limites de son raisonnement ; celles de la petite sphère dans laquelle nous vivons, une sphère qui flotte entre l'immensément grand et l'immensément petit que nous ne voyons pas et ne pouvons connaître que depuis quelques décennies. Une approximation donc.

Il va tout aussi adroitement nous faire comprendre tous les éléments sur lesquels s'appuient les raisonnements d'Einstein, tels :
la constance de la vitesse de la lumière, l'impossibilité de la dépasser, la notion de masse et celle d'énergie.

Ensuite, afin de pousser ses explications, il aborde encore judicieusement les thèmes plus vastes qu'ont révélé Einstein et ses illustres précurseurs, tels :

La lumière est une onde électromagnétique mais est aussi corpusculaire
C'est une onde qui se déplace sans support - « l'éther » n'existe pas !
Le principe philosophique de relativité générale : les vitesses et les distances ne s'apprécient que par comparaison ; il n'y a pas de point fixe de référence.
Le vide quantique, « mer d'énergie vide », aux capacités de se remplir de particules.
La matière et l'antimatière
Le lien étroit qui unit énergie et matière dans les réactions de fission et de fusion des atomes.

Enfin d'autres thèmes gravitant autour des conceptions d'Einstein sont abordés mais de façon, à mon sens, plus obscures, tels :

Les références aux équations de Maxwell ou aux transformations de Lorentz.
La dilatation et la contraction du temps et des distances selon la relativité restreinte et donc la notion d'espace-temps.
Le fait établit que plus on s'approche de la vitesse de la lumière, plus le temps et donc les distances diminuent et plus la masse augmente.


Le fait qu'à la vitesse de la lumière, le temps s'arrête.

Par contre l'auteur nous dresse le portrait d'Einstein et de son génie fait d'intuition, de vision, de compréhension et aucunement d'expérimentation. Celle-ci étant laissée aux scientifiques qui lui succéderions et qui ne feront que confirmer, en tous points, le nouveau portrait intime du monde qu'Einstein avait su dessiner.


Ainsi, à mon sens, l'égalité E=mc² est parfaitement illustrée et expliquée dans cet essai. Néanmoins il m'a semblé que les éléments constituant le monde compris par Einstein et donc notre véritable monde auraient mérité un effort de vulgarisation plus important. Les exemples choisis par l'auteur m'ont paru peu édifiants et la structuration générale de l'essai, faite d'allers et retours, laisse un sentiment de confusion décevant et c'est dommage.
Je sais que l'exercice est périlleux, mais puisque l'auteur avait décidé d'adopter manifestement le style des ouvrages « quelque chose pour les nuls », ce qui est tout à fait louable, peut-être aurait-il dû accompagner son travail d'illustrations qui auraient sans aucun doute aidé à la compréhension.

Cela reste un ouvrage court, que l'on peut lire et relire très rapidement et très souvent jusqu'à parfaite compréhension.

Reçu grâce à une masse critique privilégiée, ce petit livre se lit très vite. L'auteur use de la métaphore pour amener le lecteur sur deux terrains principaux: d'une part la mise en exergue du bouleversement des modèles cosmologiques occasionné par l'introduction de cette équation, d'autre part l'influence de cette proposition d'Albert Einstein sur notre quotidien depuis lors.
Toutefois si l'usage de la métaphore peut aider à faire passer des concepts en les incarnant en quelque sorte, son utilisation m'a paru parfois trop récurrente pour être réellement efficace.
A l'instar de nombre de commentateurs d'Albert Einstein et de ses inventions théoriques, l'auteur introduit un élément qui, de son point de vue, est essentiel à l'émergence de l'idée d'A. Einstein. Il commente ainsi la série d'expériences d'interférométrie d'Albert Abraham Michelson et Edward Morley effectuée entre 1881 et 1887 en vue de déterminer l'influence de l'éther sur la vitesse de la lumière hors de l'atmosphère. Or ils finissent par démontrer que la vitesse ne varie pas et montre de ce fait l'absence même de l'éther.
Ce qu'il faut souligner ici, avec l'auteur, est que cette expérience montrant une vitesse invariante de la lumière dans l'Espace n'a que peu intéressé A. Einstein...lui-même bien plus séduit par la beauté des équations de James Clerk Maxwell qu'il souhaitait utiliser pour élaborer une nouvelle perspective cosmologique.
Nous sommes ainsi en présence de ce qui importe selon l'auteur et non dans les rapports historiques qui se sont fait au début du 20ème siècle.
La volonté de Christophe Galfard est ainsi de proposer que le socle théorique qu'E=mc2 sous-tend a été certes confirmé par les expériences mais est tout d'abord un exercice de pensée d'A. Einstein.
Toutefois sa version finit par dépeindre A. Einstein sous la forme d'un génie solitaire qu'il n'était pas et où sa pensée "divergente" s'inscrit dans un contexte historique où le milieu de la physique était prêt à l'entendre.

Ce livre semble écrit par un bébé, mais ce n'est pas un inconvénient. Les mots sont choisis simplement et assemblés dans des constructions grammaticales brèves. Les paragraphes s'enchaînent, de quelques petites phrases seulement. Beaucoup de paragraphes ne font qu'une phrase. Cet essai scientifique s'apparente parfois à un programme politique doté de bonnes intentions : cette fois, le slogan vise à nous enrichir de nouvelles idées et de nouvelles connaissances. On se dit que c'est bien même si en fait, c'est peut-être tout aussi malsain que de s'embobiner dans la politique, que de croire et de se mettre à penser que la science est la meilleure des choses. E = mc² devient un peu la machine à tout expliquer, la formule qui justifie l'existence du monde tel qu'il est, pour le meilleur (la maîtrise de l'énergie) comme pour le pire (la bombe atomique). On trouvera aussi quelques perles destinées à vanter le triomphe de l'humanité sur toutes les autres espèces. « Il y a là un exemple de triomphe de la pensée humaine, une source de fierté d'appartenir à notre espèce. » Je ne sais pas vous mais moi, personnellement, ça me met un peu mal à l'aise. de toute façon, le gars, il peut bien écrire ça, son livre après tout n'est destiné qu'aux membres de l'espèce humaine donc il est tranquille. Et ça fait pas de mal de se lancer des fleurs quand il y aurait tant de raisons de pas s'en lancer. Peut-être même que ça conditionnerait positivement l'esprit de l'espèce humaine, allez savoir.


Il faut peut-être lire ce livre en adhérant au credo, ne serait-ce que provisoirement. Alors oui, on comprend des choses, et les expériences de pensée suggérées par l'auteur pour mieux comprendre des théories et des concepts très abstraits sont très bien trouvées et dénotent d'une capacité de vulgarisation acérée et divertissante.


On y trouvera de très bonnes idées pour se lancer dans l'écriture de nouvelles de science-fiction :


« L'univers et ses lois nous apparaissent-ils soudain limpides et évidents à une certaine vitesse, tandis qu'ils nous sont obscurs et tarabiscotés à toutes les autres ? Quand nous sommes allongés dans notre lit, ou lorsque nous voyageons en voiture ou traversons l'espace à une vitesse folle, les lois changent-elles ? Se peut-il que pour certains qui ont la chance de vivre, ne serait-ce qu'un instant, à la bonne vitesse, l'Univers soit tout joli tout beau tandis qu'il apparaît compliqué à tous ces infortunés qui vont trop lentement ou trop vite ? »


Oui, par certains moments, hors de tout dogmatisme, j'ai cru que Philip K. Dick se cachait derrière ces expériences de pensée. Ça ne permet pas forcément de mieux comprendre d'où vient E = mc² mais ça permet au moins de comprendre que la physique est un truc très bizarre, à l'image de l'esprit humain.