format_quote"Si le tourbillon dans la peau d’une bulle de savon et le gaz d’un rémanent de supernova résolvent la même équation, la seule différence entre eux est l’échelle. Et l’échelle n’ajoute rien à la vérité d’une loi."
Hasan Bekmezci
Dans le module d’observation Cupola de la Station spatiale internationale, celui qui donne sur l’obscurité totale, la lumière atmosphérique de la Bille Bleue qui tournait sous eux glissait lentement. Les représentants en orbite de deux pôles opposés au passé de guerre froide, l’astrophysicienne américaine Dr Sarah Miller et l’ingénieur orbital russe le commandant Dmitri Sokolov, flottaient en apesanteur.
L’œil de Sarah s’était accroché au tube vert fluo au poignet de Dmitri. À l’intérieur du capillaire de verre circulaire de la montre, les deux liquides, l’un vert et l’autre transparent, se tenaient l’un l’autre dans une harmonie sans couple, au milieu du vide.
Quand la Cupola fut ajoutée en février 2010, l’équipage y vit un luxe ; c’est aujourd’hui l’endroit où l’on passe le plus de temps. La fenêtre centrale mesure quatre-vingts centimètres de diamètre, la plus grande jamais mise en orbite face à la planète. Dehors, ils avancent à quatre cents kilomètres d’altitude à quelque vingt-huit mille kilomètres à l’heure : un tour complet toutes les quatre-vingt-treize minutes, seize levers de soleil par jour.
« Un horloger aurait dû monter travailler ici, dit Sarah. Le matin arrive seize fois par jour et la seule chose qui sache lequel est le vrai, c’est l’objet à ton poignet. Ici le temps ne se lit pas dans le ciel ; seul l’instrument que tu portes connaît la vérité. »
Sarah sortit de sa poche un cordon spécial en microfibre, en fit une boucle et y déposa au micro-injecteur une goutte d’eau savonneuse. En apesanteur, une énorme sphère de film savonneux se forma. Sous la lumière, les couches de liquide à la surface de cette bulle se mirent à s’écouler en tourbillons les unes autour des autres, à lever leurs propres tempêtes.
Sarah fixa d’abord ces tourbillons à la surface de la bulle, puis le tube capillaire de la HYT au poignet de Dmitri.
« Dmitri. Regarde ça. Regarde la mécanique des fluides à la surface d’une bulle de savon en apesanteur. La façon dont le liquide sur ce film mince comme du papier tourne en tourbillons, et la façon dont les poussières d’étoiles et les nuages de gaz, à des milliers d’années-lumière, tournent les uns autour des autres après une supernova pour former de nouveaux systèmes planétaires, c’est exactement la même équation physique ! »
« Est-ce si net parce qu’il n’y a pas de gravité ? »
« Exactement. Sur Terre, un film savonneux se draine aussitôt ; le liquide s’accumule en bas, le film s’amincit en haut et il éclate. Ici, il n’y a pas de bas. Ne restent que la tension superficielle et les différences de température. Le bruit est coupé et l’équation reste nue. Une expérience que tu mettrais des semaines à nettoyer dans un laboratoire, tu la montes ici avec une goutte d’eau. »
Dmitri prit une profonde inspiration et désigna le capillaire de verre de la HYT et les deux liquides qui s’y déplaçaient sous pression.
« Et qu’est-ce que cela veut dire, Sarah ? Si les nuages de gaz et les étoiles se comportent comme le liquide d’une bulle de savon, la question se pose : les corps se déplacent-ils dans quelque chose de fluide ? Ce que les anciens appelaient l’Éther n’était peut-être pas nécessairement une particule concrète que l’on tient dans la main. C’était le nom général du fait de flotter sur quelque chose, d’être soumis à un milieu fluide. Ce que nous appelons aujourd’hui le vide en théorie quantique des champs n’est pas un néant ; c’est de la matière noire, de la mousse quantique et une mer de rayonnement. Les gaz et les poussières se comportent déjà, à l’échelle macroscopique, comme un fluide. Les étoiles, le liquide du tube de la HYT et la bulle de savon sont donc dans le même milieu, sous les mêmes règles d’écoulement. »
« Corrigeons un terme, dit Sarah. L’éther du dix-neuvième siècle était un milieu matériel dans lequel la lumière était censée vibrer, et en 1887 Michelson et Morley sont allés le chercher sans en trouver la moindre trace. L’éther en ce sens est mort. Mais ce que tu veux dire est autre chose : flotter dans quelque chose, être soumis à un continuum. En ce sens la physique moderne n’a pas tué l’éther, elle l’a rebaptisé. Aujourd’hui on l’appelle un champ. »
« Et un champ s’écoule. »
« Il s’écoule. Pense à un nuage de gaz interstellaire : il est fait d’atomes distants de kilomètres, ce n’est donc pas un liquide au sens ordinaire. Mais regarde-le à une échelle suffisamment grande et cette foule d’atomes se comporte comme une seule substance ; elle exerce une pression, porte des ondes, fait des tourbillons. Comme une ola dans un stade : personne ne court nulle part, et pourtant la vague fait le tour du stade. »
« Ajoute encore ceci, dit Dmitri. La ressemblance entre ces tourbillons sur le film savonneux et les structures d’un rémanent de supernova n’est pas seulement une ressemblance d’apparence ; les deux ont un nom. Quand deux fluides de densités différentes glissent l’un sur l’autre, des ondulations se forment à la frontière puis s’enroulent en spirales, comme une corne de bélier. Ces rangées de vagues sous certains nuages sont la même chose. »
« Et quand le fluide lourd se pose sur le léger ? »
« Alors la frontière descend en doigts ; c’est le mécanisme qui donne sa forme à un champignon atomique, qui anime une lampe à lave et qui bâtit ces colonnes immenses dans un rémanent de supernova. La structure filamenteuse que tu vois dans la nébuleuse du Crabe est celle qui se forme dans un évier à l’instant où l’eau rencontre le liquide vaisselle, agrandie un million de fois un million. L’équation est la même ; seul le nombre de variables diffère. »
« Est-ce pour cela que les ingénieurs travaillent sur des films de savon ? »
« Exactement. Un film savonneux est un fluide à deux dimensions ; tu peux lire ce qui s’y passe dans ses couleurs. Tu ne peux pas apporter un disque galactique au laboratoire, mais tu peux en tendre un modèle bidimensionnel sur un cadre de fil de fer. »
Une rivière de huit centimètres et demi
« Et c’est exactement cela qui me met en état d’émerveillement ! dit Sarah avec enthousiasme. Regarde : l’intérieur de ce tube de verre circulaire sur le cadran de la HYT est un micro-univers de moins d’un millimètre. D’un côté une huile transparente apolaire, de l’autre un liquide vert fluorescent polaire. La frontière millimétrique du ménisque entre eux tourne toute la journée sur une orbite circulaire, tenue par la répulsion moléculaire et sans jamais se mélanger. Comme les tourbillons de liquide sur cette bulle, comme les disques de gaz qui tournent autour du trou noir au centre d’une galaxie ! HYT a sorti le temps du tic-tac d’une roue ; elle a enfermé le plus grand secret cosmologique de l’univers, la mécanique des fluides, dans un boîtier de montre. »
« Le tube de verre lui-même n’a rien d’ordinaire, dit Dmitri. Du borosilicate. Ce qui le sépare du verre ordinaire, c’est qu’il ne se dilate presque pas à la chaleur ; c’est pour cela que les plats de four, les tubes de laboratoire et les miroirs de télescope appartiennent à la même famille. Si tu dois attacher un tube de verre à un poignet et le porter du froid au chaud toute la journée, tu es obligé de choisir le verre qui ne grandit pas. »
« Et pourquoi les deux liquides ne se mélangent-ils pas ? »
« Pour la même raison que l’eau et l’huile d’olive. Une molécule d’eau a des extrémités de charges différentes, elle est polaire, et les molécules s’attirent ; une molécule d’huile est apolaire. Les molécules d’eau se prennent par la main et repoussent l’huile. Là où les deux liquides se rencontrent, cette poussée se comporte comme une membrane, et le nom de cette membrane est le ménisque. Le point où tu lis l’heure sur une HYT est en fait l’endroit où deux liquides refusent de se serrer la main. »
« Une chose m’intrigue, dit Sarah. Faire avancer un liquide dans un tube aussi étroit doit être difficile. Un tube étroit n’augmente-t-il pas les frottements ? »
« Il les augmente, et c’est précisément le sujet. La résistance à l’écoulement dans un tube varie comme la puissance quatrième du rayon. Divise le tube par deux et la résistance ne double pas, elle est multipliée par seize. Sous le millimètre, pousser un liquide, c’est faire passer de la pâte à travers une chaussette. »
« Alors pourquoi si étroit ? »
« Parce que l’étroitesse est aussi la solution. Dans un tube large, le liquide file d’un côté sous son propre poids ; retourne la montre et l’affichage est ruiné. Dans un tube étroit, la capillarité prend le relais : l’attraction entre les molécules du liquide et la paroi de verre devient plus forte que le poids du liquide, et celui-ci reste là où on l’a laissé. C’est pour cela que l’eau grimpe quand tu trempes le coin d’une serviette. HYT accepte le prix en frottements parce que l’étroitesse achète une indépendance vis-à-vis de la gravité. »
« Et ici, la gravité n’existe déjà pas. »
« Elle n’existe pas, mais la montre n’a pas été conçue pour cela. L’ironie est là : cette montre prend toutes ces précautions contre la gravité et vit en ce moment le jour le plus facile de sa vie. »
Cinq mille ans de mesure par l’eau
« En vérité, la seule chose neuve ici est l’ingénierie, dit Sarah. L’idée est très ancienne. L’humanité a d’abord mesuré le temps avec de l’eau. »
« La clepsydre. »
« La voleuse d’eau. Le mot le dit littéralement. Les plus anciens exemplaires connus viennent d’Égypte, des vases de pierre trouvés dans la tombe du pharaon Amenhotep ; on les remplit, ils se vident goutte à goutte par un trou au fond, et les traits sur la paroi intérieure indiquent les heures écoulées. Les Grecs ont porté l’idée dans leurs tribunaux : le temps de parole d’un avocat était limité par le vidage d’un vase. »
« Pourquoi l’avons-nous abandonnée ? »
« Parce que l’eau est une mesure traîtresse. Vase plein, la pression est forte et l’écoulement rapide ; à mesure qu’il se vide il ralentit, si bien que la première heure de ton horloge est plus courte que la dernière. Les Grecs ont essayé d’y remédier en conifiant la paroi, puis en ajoutant un second vase à niveau constant. Et il y a le gel : l’hiver, l’eau gelait et le temps s’arrêtait. Le pendule venu, l’eau est devenue inutile du jour au lendemain et une tradition de deux mille ans s’est oubliée en quelques générations. »
« Et voilà qu’elle revient. »
« Mais inversée. Dans une clepsydre, le liquide produisait le temps ; le débit lui-même était la mesure. Ici, le liquide ne produit pas le temps, il le montre. Ce qui produit le temps, c’est le balancier à l’intérieur ; le liquide n’est qu’une aiguille. Cinq mille ans plus tard, le liquide est descendu du trône pour monter sur la scène. »
« Est-ce un recul ou un progrès ? »
« Ni l’un ni l’autre. C’est un aveu. La maison dit elle-même vouloir revenir aux sources de la mesure du temps telles qu’elles furent établies il y a des milliers d’années. Le liquide n’est donc pas ici un effet, c’est une citation. »
L’idée d’un biologiste : d’où vient HYT
« Et l’idée est de qui ? demanda Sarah. Un horloger ne se réveille pas un matin en décidant de faire une montre avec du liquide. »
« Il ne le fait pas, et de fait aucun horloger ne l’a fait, dit Dmitri. À la racine, il y a un biologiste. Quelqu’un qui s’intéressait aux systèmes de transport des fluides dans le corps humain a pensé que la même logique pouvait s’appliquer à un indicateur, et l’on a d’abord fondé une société d’ingénierie pour le construire. Quand la marque est apparue en 2012, son nom le disait : horlogers hydromécaniques. »
« Donc pas de l’horlogerie mais de la microfluidique. »
« Les deux à la fois. Et le mariage n’a pas été facile. La maison a fait faillite en 2021 puis s’est relevée sous une nouvelle structure. Ce que nous tenons est, au sens littéral, le produit d’une marque qui vit sa seconde vie. »
« Quelle est la vraie difficulté à transporter du liquide dans une montre-bracelet ? »
« Les fuites et les bulles. Retenir un millilitre de liquide dans un tube pendant des années sans en perdre une goutte est déjà difficile sur Terre, mais si une seule bulle d’air se forme dans le liquide, l’affichage est cassé. Le système est donc rempli sous vide et tous ses joints sont à usage unique. Au service, on ne remplace pas le tube, on remplace tout le module fluidique. Entretenir cette montre tient moins du huilage d’un mouvement que d’une greffe d’organe. »
Le gyroscope au centre : le tourbillon conique
Dmitri porta son doigt au milieu exact du cadran. À travers le liquide, on apercevait un balancier incliné dans une cage.
« Mais Sarah, le vrai cœur de cette montre n’est pas dans le tube. Regarde ici. »
« Un tourbillon. »
« Un tourbillon conique. Et pour un ingénieur orbital, rien de plus familier. Un tourbillon classique fait tourner le balancier dans un seul plan ; quand la montre est debout, la gravité tire toujours du même côté, et l’erreur qui en résulte est moyennée en faisant tourner la cage. Mais tant que le plan est unique, l’erreur reste dans un plan. »
« Et ici le plan est incliné. »
« Incliné. Le balancier fait trente degrés avec l’horizontale, la roue d’échappement quinze et l’ancre vingt-trois. La cage fait un tour complet toutes les trente secondes. Le centre de masse du balancier ne parcourt donc pas un seul cercle mais la surface d’un cône. Comme un satellite qui tourne non sur un axe unique mais sur une orbite inclinée : plus l’inclinaison est forte, plus tu vois de faces de la planète. »
« De qui vient l’idée ? »
« L’origine remonte à 1928 et à un horloger nommé Walter Prendel, en Saxe ; il a bâti le premier tourbillon à balancier incliné, et pendant longtemps on l’a presque oublié. La relecture moderne, dans cette montre, est signée Eric Coudray, l’un des rares noms qui construisent les mécanismes les plus difficiles du monde des complications. Au centre de ce cadran se tient donc une idée née il y a un siècle en Allemagne, ramenée à la vie dans un atelier suisse. »
« Une question, dit Sarah. L’erreur de gravité est-elle vraiment si grande ? De combien une montre dérive-t-elle sans tourbillon ? »
« Moins que tu ne le penses, et c’est ce que les défenseurs du tourbillon préfèrent taire. Dans une montre-bracelet moderne bien réglée, l’écart entre positions dépasse rarement quelques secondes par jour. Le tourbillon a été inventé à la fin du dix-huitième siècle, quand les montres de poche restaient des jours dans la même position verticale au gousset ; là, c’était un gain réel. Une fois passés au poignet, le mouvement constant du bras a commencé à faire la moyenne tout seul. »
« Alors pourquoi en fait-on encore ? »
« Parce que ce n’est plus une correction mais une déclaration de puissance. Une cage de tourbillon porte tout le poids de l’échappement tout en tournant elle-même ; tu charges la région la plus délicate du mouvement d’un fardeau supplémentaire et tu exiges que la montre reste juste. Fais-le sur un axe incliné et la difficulté monte d’un cran : la cage ne tourne plus comme un plateau à plat mais comme une roue couchée, portant son propre poids dans une direction différente à chaque tour. »
« La difficulté est donc le but. »
« En ingénieur orbital, je ne peux guère m’y opposer. Nous mettons nous aussi des roues en rotation dans un satellite pour tenir son orientation ; on les appelle roues de réaction. Une masse qui tourne donne une stabilité qu’elle ne donnerait pas immobile. Ce qui se trouve au centre de ce cadran n’est rien d’autre qu’un gyroscope logé dans une montre-bracelet. »
Trois sphères : quand le déterminisme ressemble au chaos
Sarah se pencha brusquement. Trois petites sphères vertes tournaient au-dessus du cadran, apparemment attachées à rien.
« Dmitri, qu’est-ce que c’est ? Elles sont libres ? »
« Elles en ont l’air, mais non. Chacune fait deux millimètres et demi de diamètre, soufflée à la main par un verrier et remplie de liquide fluorescent. Les trois tournent dans le sens horaire ; mais l’une fait quatre tours par minute, l’autre cinq, la troisième six. La maison l’appelle précisément ainsi : animation chaotique. »
« Mais ce n’est pas chaotique. Trois vitesses fixes. Un système entièrement déterminé. »
« Et c’est là tout le sujet, dit Dmitri en souriant. Un système parfaitement déterminé qui paraît chaotique à l’œil. Le multiple commun de quatre, cinq et six est soixante ; ces trois sphères ne s’alignent donc qu’une fois par minute. Pendant les cinquante-neuf secondes intermédiaires, tu ne vois aucun ordre. Pour que ton œil compte un ordre, il faut que la répétition tombe dans un intervalle qu’il peut retenir. »
« C’est presque un résumé de la mécanique céleste. »
« Exactement. Laisse trois corps dans la gravité les uns des autres et l’équation qui en résulte n’a pas de solution générale ; on l’appelle le problème à trois corps. Avec deux corps, l’orbite est une ellipse propre et tu calcules mille ans à l’avance. Dès que tu ajoutes le troisième, le système reste entièrement déterministe, sans le moindre hasard ; mais son comportement devient imprévisible. Ces trois sphères sont une miniature inoffensive de ce problème. »
« Et la nuit ? »
« La nuit, le vrai spectacle commence. Les trois sont remplies de liquide fluorescent ; dans le noir, trois points verts dessinent, chacun à sa vitesse, une figure que personne ne résout. Regarder cela dans l’espace mène quelque part d’étrange, Sarah. Trois sphères de ce côté-ci de la vitre, cent milliards d’étoiles de l’autre ; toutes deux essaient de résoudre le même problème et aucune n’y parvient. »
« Comment fabrique-t-on ces sphères ? demanda Sarah. »
« À la main. Un verrier souffle une sphère de deux millimètres et demi à une tolérance qui se compte en microns ; ensuite chacune est remplie individuellement de liquide fluorescent et fermée. Faire une sphère de verre creuse à cette taille est déjà difficile ; la remplir et la sceller sans laisser de bulle en est une autre. Et comme les sphères sont liées au mouvement, leurs poids doivent se correspondre ; si l’une est plus lourde, le mécanisme tourne en déséquilibre. »
« Trois ballons de verre dans une montre. »
« Et les faire tourner. Songes-y : chaque sphère demande son propre train d’engrenages, son propre axe, son propre palier. Une part importante d’un mouvement de cinq cent trente-trois composants existe pour que trois billes, qui n’apportent rien à la justesse de la montre, tournent. En ingénieur, je devrais appeler cela du gaspillage. Je ne le fais pas. »
« Pourquoi ? »
« Parce que le métier de cette montre n’est pas de mesurer le temps mais de le rendre visible. Pour la justesse seule, un quartz à trois dollars suffit aujourd’hui. Tout le reste tient à la raison pour laquelle un homme fait une chose. »
Les équations d’Euler et ce qu’elles signifient pour nous
Les équations que Leonhard Euler a couchées sur le papier en 1757 sont la constitution de tout écoulement, du tube d’un millimètre de la HYT jusqu’à une supernova. Quand Euler les écrivit, il n’avait ni ordinateur ni soufflerie ; seulement une plume, du papier et le courage d’imaginer un fluide sans frottement. Que nous apportent ces règles mathématiques dans la vie quotidienne et dans la compréhension de l’univers ?
Elles permettent de prévoir. C’est l’équation de continuité, et ce qu’elle dit est extrêmement simple : ce qui entre quelque part doit ressortir ailleurs. Comme une foule qui accélère lorsqu’une rue se resserre. L’eau qui gicle quand on pince l’extrémité d’un tuyau et le vent qui accélère au-dessus d’une aile d’avion pour le maintenir en l’air sont les conséquences de la même phrase.
Elles permettent de gérer tempêtes et fusées. C’est l’équation du mouvement. De même que, dans un bus bondé, les gens à votre gauche vous poussent vers le vide à votre droite, les liquides et les gaz fuient toujours de la haute pression vers la basse. Prévoir la trajectoire d’un ouragan, ou projeter le gaz par la tuyère d’une fusée pour qu’elle s’élève, découlent de cette règle. C’est aussi ce qui a mis en orbite la station où ils se trouvaient.
Elles montrent que l’énergie ne se perd jamais. De même qu’un grand huit convertit en vitesse l’énergie potentielle du sommet, la pression dans un fluide se convertit en vitesse et en chaleur. C’est ainsi que nous produisons de l’électricité avec l’eau d’un barrage. La même équation convertit la pression des soufflets de la HYT en déplacement du liquide ; à l’échelle près, il n’y a aucune différence.
« J’aimerais ajouter une chose, dit Sarah. Les équations d’Euler décrivent un fluide sans frottement. Dans le monde réel il y a du frottement, et une fois ajouté, l’équation s’appelle Navier-Stokes. Personne n’a encore démontré si cette équation admet toujours une solution régulière ; c’est encore l’un des sept problèmes à un million de dollars des mathématiques. Autrement dit, nous ne savons pas résoudre complètement l’équation de ce qui coule dans le tube à ton poignet. »
« Et comment sait-on qu’un écoulement sera régulier ou chaotique ? demanda Dmitri. »
« Par un seul nombre, dit Sarah. Tu prends la vitesse de l’écoulement, la largeur du tube et l’épaisseur du liquide, et tu les réduis à un rapport. Si ce rapport est petit, l’écoulement progresse en couches, régulier et prévisible ; on l’appelle laminaire. S’il est grand, l’écoulement se brise sur lui-même et la turbulence commence. »
« Concrétise. »
« Ouvre légèrement un robinet : l’eau descend en colonne, comme du verre, droite, presque invisible. Continue d’ouvrir lentement ; à un moment la colonne se trouble d’un coup, blanchit, et son bruit change. Il n’y a pas d’état intermédiaire, il y a un seuil, et l’eau le franchit. Le même seuil existe sur une aile d’avion, dans un vaisseau sanguin, dans la fumée d’une cheminée et dans les courants de gaz intergalactiques. »
« Et dans le tube à mon poignet ? »
« Dans ton tube, l’écoulement est si lent et l’alésage si étroit que le rapport est quasi nul. Le liquide n’entre jamais en turbulence ; pendant douze heures il coule parfaitement laminaire. Ce n’est pas un hasard, c’est le dessin même : en turbulence, le ménisque se brouillerait et tu ne pourrais plus lire l’heure. Tu portes en ce moment l’un des écoulements les plus paisibles de l’univers. »
« Et il y a ceci, dit Dmitri. Euler avait quarante ans quand il écrivit ces équations et avait déjà perdu un œil ; vers la fin de sa vie il perdit les deux. Il continua d’écrire après être devenu aveugle, et écrivit même plus vite ; ses fils et ses élèves notaient ce qu’il dictait. Il rédigea plus de huit cents mémoires avant de mourir, et la première page de la mécanique des fluides porte toujours son nom. »
« Décrire les fluides sans les voir. »
« Et c’est peut-être exactement pour cela qu’il a réussi. Celui qui essaie de suivre un fluide des yeux reste accroché au désordre qu’il voit. Quand Euler a fermé les yeux, il est resté trois phrases : la matière ne se perd pas, la force produit l’accélération, l’énergie se conserve. Aujourd’hui une aile d’avion, une valve cardiaque et ce tube à mon poignet sont tous dans ces trois phrases. »
La contemplation par la fenêtre des savants
Regardant au-dehors depuis la coupole de la station, Sarah et Dmitri approfondirent la contemplation de l’esprit humain devant cet écoulement miraculeux à travers trois grands physiciens.
Richard Feynman et tout l’univers dans un verre de vin
Dans l’un de ses cours, citant un poète, Feynman disait que celui qui regarde d’assez près un verre de vin y trouvera l’univers entier, résumant des vérités scientifiques complexes en une observation d’une extrême simplicité. Le liquide d’un verre est à lui seul un programme d’études.
L’effet Marangoni, la danse ascendante du liquide. Faites tourner le vin dans un verre puis laissez-le reposer : les larmes du vin se forment, grimpant le long des parois puis redescendant en gouttes. L’alcool s’évapore plus vite que l’eau. Dans la zone d’évaporation la tension superficielle augmente et tire le liquide du bas vers le haut de la paroi comme une force d’aspiration. Tout comme le liquide de la HYT avance le long de son tube, le liquide grimpe de lui-même par une différence de tension superficielle.
La fermentation, le travail miraculeux des levures. Ce qui transforme le jus du raisin en vin, c’est la fermentation. Les cellules de levure, micro-organismes invisibles, mangent le sucre du raisin et le transforment en alcool et en gaz carbonique. L’énergie lumineuse venue du Soleil a été convertie en un liquide moléculaire par de petites créatures travaillant comme une usine biologique.
La chimie moléculaire qui fait le goût et la couleur. Ce qui donne au vin sa couleur rouge et cette astringence en bouche, ce sont des molécules appelées tanins et anthocyanes. Ce que vous voyez en regardant le verre est en réalité une architecture moléculaire immense, bâtie par des atomes liés entre eux selon des angles précis.
L’origine astrophysique. L’hydrogène de la molécule d’eau du vin s’est formé dans les premières minutes du Big Bang. Le carbone et l’oxygène qu’il contient, et le silicium du verre lui-même, ont cuit il y a des milliards d’années au cœur d’une étoile géante et ont été dispersés dans l’espace par une supernova. La main qui tient le verre et le liquide qu’il contient sont faits de cette poussière d’étoiles.
« Et tu peux faire la même phrase pour cette montre, dit Dmitri. L’hydrogène du liquide vert vient des premières minutes de l’univers, le silicium du verre borosilicate du cœur d’une étoile, les fibres de carbone du boîtier des mêmes fournaises stellaires. Ce que j’ai attaché à mon poignet est, littéralement, du résidu stellaire refroidi. »
Werner Heisenberg et la limite de l’esprit humain
Selon la fameuse plaisanterie racontée dans le monde de la physique, Heisenberg consacra sa vie à comprendre la mécanique quantique et la turbulence imprévisible des fluides. Dans l’anecdote, arrivé devant le Très-Haut, Heisenberg dit vouloir poser deux questions : pourquoi la relativité, et pourquoi la turbulence ? Et il ajoute : je suis à peu près sûr qu’Il connaît la réponse à la première.
Rien n’atteste que cela ait eu lieu ; la même plaisanterie est aussi attribuée à Horace Lamb, grand nom de la mécanique des fluides. Mais si elle survit, c’est qu’elle met le doigt sur quelque chose d’exactement vrai : la limitation de la raison humaine et l’impuissance de l’homme devant le savoir.
L’homme peut formuler mathématiquement, et assez aisément, des théories cosmiques immenses comme la relativité générale. Mais il ne peut pas calculer complètement les tourbillons chaotiques qui se forment quand on verse du lait dans une tasse de thé. Parlons en chiffres : nous prévoyons la trajectoire d’un ouragan trois jours à l’avance à cent kilomètres près, et nous ne savons pas où tombera dans une seconde telle goutte d’un robinet qui coule. Même les ordinateurs les plus puissants d’aujourd’hui, pour calculer une turbulence réelle, doivent découper l’écoulement en milliards de petites boîtes et produire des solutions approchées ; car les grands tourbillons engendrent des plus petits, ceux-ci de plus petits encore, et la chaîne descend jusqu’à l’échelle moléculaire.
Celui qui détient le savoir est bien sûr le Créateur, qui possède pleinement la connaissance de chaque atome et de chaque tourbillon de l’univers ; l’esprit humain, lui, se heurte à la limite de sa propre capacité devant la plus simple des turbulences.
Paul Dirac et l’esthétique divine
Paul Dirac disait que la présence d’une beauté mathématique dans les lois fondamentales de la nature est bien plus probable que le fait qu’elle soit un hasard. On ne cherche pas d’ordre rationnel dans des peintures jetées au hasard par un peintre. Mais les équations de l’univers sont aussi élégantes que les proportions d’une composition musicale ou d’un édifice.
L’équation en trois lignes d’Euler explique tout, d’une goutte d’eau aux éruptions à la surface du Soleil. Un programmeur doit écrire des milliers de lignes de code complexe pour un simple jeu, tandis que la mécanique des fluides de tout l’univers s’exprime en quelques symboles.
La vie même de Dirac est la meilleure preuve de cette thèse. L’équation qu’il écrivit en 1928 pour décrire l’électron produisait, pour préserver sa symétrie mathématique, des solutions à énergie négative. Plutôt que de les jeter, Dirac les a prises au sérieux et a dit que l’électron devait avoir un opposé. Quatre ans plus tard, le positron était trouvé en laboratoire. La beauté de l’équation avait annoncé une chose que personne n’avait encore vue dans la nature.
Pour Dirac, cette esthétique était la preuve manifeste que l’univers n’est pas le produit d’un hasard aveugle ; que derrière lui se tiennent un esprit et une volonté transcendants, parfaits et artistes.
Sarah regarda le lever de soleil qui filtrait par la vitre et baissa la voix.
« Ces trois noms disent en fait la même chose depuis trois endroits différents. Feynman dit que si tu regardes le petit d’assez près, tu verras le grand. Heisenberg dit que même en ayant compris le grand, tu peux rester impuissant devant le petit. Et Dirac dit que ce qui lie les deux est une beauté, et que la source de cette beauté ne peut pas être le hasard. »
« Et tous trois se tiennent devant la même vitrine. »
« Oui. Regarde ce tube : dans un alésage plus étroit qu’un millimètre, deux liquides refusent de se mélanger et avancent douze heures durant. La loi qui rend cela possible fait tourner au même instant un disque galactique. La même loi. Personne n’en a écrit une pour les montres et une autre pour les galaxies. »
« Et qui a écrit cette loi ? »
Sarah ne répondit pas. En dessous, au-dessus du Pacifique, la fine ligne bleue de l’atmosphère brillait le long de l’horizon.
Boîtier, calibre et chiffres
Dmitri retira la montre de son poignet et la tendit à Sarah ; en apesanteur elle tourna lentement entre eux.
« Puisque nous parlons chiffres, voici sa fiche. Elle s’appelle Conical Tourbillon Black Eklipse, la référence est H02759-A, et huit exemplaires ont été faits. »
« Le boîtier ? »
« Carbone et titane traité DLC noir. Quarante-huit millimètres de large, cinquante-deux virgule trois de long et vingt-cinq virgule quinze d’épaisseur. Glace saphir bombée traitée antireflet ; grilles noires sur fond vert sur les flancs. Étanche à cinquante mètres. »
« Vingt-cinq millimètres d’épaisseur. »
« Épaisse, mais obligatoire. À l’intérieur il y a une cage de tourbillon, deux soufflets, un capillaire et trois sphères en rotation ; cela ne s’empile pas, cela se superpose en couches. L’épaisseur n’est pas un choix, c’est la facture du volume. »
« Le mouvement ? »
« Le calibre 701-TC. Cinq cent trente-trois composants, soixante et un rubis, vingt et un mille six cents alternances à l’heure, soit trois hertz. Quarante heures de réserve. Et un détail : il n’y a pas de couronne de remontoir, la montre s’arme avec une clé fournie. »
« Avec une clé ? »
« Avec une clé. Cela ressemble à un retour à la montre de poche d’il y a deux siècles, mais la raison n’est pas la nostalgie : le flanc du boîtier est occupé par les grilles et les logements des soufflets, et il ne reste aucune place pour une couronne classique. La forme a décidé de l’usage. »
« Le prix ? »
« Trois cent trente-cinq mille francs suisses, hors taxes. Huit personnes portent cette montre. L’une d’elles est actuellement en orbite. »
« Le cadran mérite aussi qu’on en parle, poursuivit Dmitri. Il est fait de trente-neuf pièces distinctes, toutes en laiton revêtu de noir. Les chiffres ne sont pas imprimés mais appliqués en relief, et remplis par un procédé appelé Lumicast : la matière luminescente est coulée dans un moule et durcie, si bien que le chiffre lui-même devient un volume qui brille. Dans la méthode classique, la peinture luminescente est appliquée sur une surface et s’use avec le temps ; ici, le corps du chiffre est déjà fait de cette matière. »
« Et cette grille sous le cadran ? »
« Un maillage perforé. Il fait deux choses. D’abord, il laisse le mouvement dans l’ombre sans le cacher tout à fait, ce qui te donne de la profondeur. Ensuite, il crée une texture à laquelle la lumière peut s’accrocher sur une surface noire sur noir. Un cadran entièrement noir et plat ressemble à un trou sous la lumière et l’œil ne peut pas le lire. Le maillage donne une couche à ce noir. »
« Ainsi même l’obscurité a été construite. »
« La montre s’appelle éclipse, après tout. Ils ont traité l’obscurité non comme un vide mais comme une surface à travailler. »
Sarah éleva la montre vers la lumière. Le liquide vert du capillaire se trouva un instant à côté de l’orange d’un lever de soleil entrant par la Cupola.
« J’ai remarqué quelque chose, Dmitri. Il y a trois conceptions du temps dans cette montre, et toutes trois sur le même cadran. Le liquide est le temps continu qui s’écoule ; il avance, se remplit puis se remet à zéro d’un coup. Le tourbillon est le temps cyclique ; il revient au même point toutes les trente secondes et n’arrive nulle part. Les sphères sont le temps imprévisible ; elles sont déterministes, et pourtant en les regardant tu ne peux pas deviner la seconde suivante. »
« Et une vie humaine est exactement la somme des trois. »
Sarah et Dmitri regardèrent les couleurs dansant à la surface de la bulle de savon, l’éclat néon de la HYT et l’obscurité totale de l’univers visible par leurs fenêtres. L’un était un liquide coulant dans un tube de verre d’un millimètre à un poignet ; l’autre, des galaxies glissant à des millions d’années-lumière. Mais tous deux étaient dans la même équation divine, le même écoulement.
« Une dernière question, dit Sarah en lui rendant la montre. Huit personnes portent cette montre et aucune des autres n’atteindra sans doute jamais l’orbite. Pourquoi l’as-tu emportée ? »
Dmitri regarda un moment par la fenêtre.
« Parce que le premier jour ici, tu perds quelque chose. Il n’y a plus de bas. Tu poses un verre et il ne tombe pas ; tu verses de l’eau et elle ne coule pas, elle devient une boule. Toutes les intuitions apprises en une vie deviennent inutiles du jour au lendemain, et l’on en est bien plus troublé qu’on ne le croit. »
« Et cette montre ? »
« Cette montre coule encore. Elle coule aussi sans gravité, parce que ce qui la pousse n’est pas la gravité mais deux soufflets. Ici, dans un endroit où rien ne tombe, il y a encore quelque chose qui coule à mon poignet. Cela te paraîtra absurde, mais cela me fait du bien. »
Sarah sourit et ne répondit pas. Dans la vitre de la coupole, le reflet du liquide vert et l’orange du lever de soleil se superposèrent un instant.
format_quote"Le liquide est le temps qui s’écoule, le tourbillon le temps cyclique, les trois sphères le temps imprévisible. Une vie humaine est exactement la somme des trois."
Hasan Bekmezci
format_quote"L’homme peut écrire en trois lignes une loi cosmique comme la relativité, et ne sait pas calculer le tourbillon du lait qu’il verse dans son thé. Notre impuissance ne tient pas à l’ignorance mais à l’échelle."
Hasan Bekmezci