Le temps flottant dans les eaux de la Côte d'Azur
Sur le rivage éblouissant de la Riviera française, la Côte d'Azur, à cette heure calme où le soleil de l'après-midi peint d'or les eaux turquoise de la Méditerranée. Après les séances intenses du Congrès international de cosmologie et de physique avancée, deux femmes de science s'étaient abandonnées à l'eau fraîche pour chasser la fatigue du jour : l'astrophysicienne Dre Selen Vance et la physicienne théoricienne, chercheuse en relativité, Pre Maya Thorne.
Tandis qu'elle dérivait sur le dos à la surface, Maya tourna la tête et regarda la main gauche de Selen posée au-dessus de l'eau. La lumière du soleil filtrant par la Méditerranée limpide frappa le corps de titane aux lignes inhabituelles et vives au poignet de Selen. Des éclats d'or et de rhodium renvoyés par le cadran dansèrent à la surface de l'eau.
Maya haussa les sourcils, curieuse : "Selen, tu nages vraiment au milieu de la mer avec cette étrange masse de métal au poignet ? Tu as une obsession de mesurer le temps sans sortir de l'eau, ou c'est un module de sous-marin à ton bras ? Dis, qu'est-ce que cette montre ?"
En riant, Selen sortit son bras de l'eau et l'essuya. Avec son boîtier de titane, son verre saphir incliné et une architecture rappelant une capsule spatiale, la montre brillait entre les gouttes : "C'est une pièce très particulière produite par une marque horlogère indépendante appelée Urwerk, Maya : l'UR-100V SpaceTime. Ne t'inquiète pas, elle résiste à la pression et à l'eau. Mais l'essentiel n'est pas son étanchéité ; cette montre ne nous offre pas le temps seulement en heures et minutes, elle mesure quelle distance nous parcourons dans l'espace au sein du temps."
Les génies derrière la montre et la collaboration avec des astrophysiciens
Maya rit, stupéfaite : "Urwerk ? Qui sont ces gens ? Comment pourraient-ils mesurer avec une montre mécanique combien de kilomètres nous parcourons dans l'espace au sein du temps ?"
"Il y a deux esprits non conformistes derrière la marque, Maya," dit Selen en montrant les angles du cadran. "L'un est Felix Baumgartner, l'autre Martin Frei. Felix est un horloger genevois de troisième génération. Son enfance s'est passée parmi les rouages d'horloges à pendule anciennes et de chronomètres, et il est une sorte de génie de la précision mécanique. Martin Frei, lui, est un peintre futuriste et designer industriel. Il mêle à la perfection la science-fiction, l'architecture et la géométrie de l'espace."
En s'approchant pour examiner la montre de plus près, Maya demanda : "Mais comment un horloger et un designer ont-ils maîtrisé les données astronomiques nécessaires pour faire tenir des vitesses orbitales universelles sur un cadran ?"
"C'est justement là qu'est la part fascinante !" dit Selen. "En concevant cette montre, Felix et Martin ont travaillé des mois avec des astrophysiciens et des astronomes. Ils ont converti les calculs orbitaux réels du système solaire, et la précision de la rotation de la Terre à l'Équateur, en rapports d'engrenages micromécaniques. Chaque dent de micro-rouage sur ce cadran a donc été taillée directement à partir d'une équation astrophysique."
D'où viennent les 100 000 kilomètres à l'heure ?
Maya se concentra sur les détails du cadran : "Il n'y a pas les aiguilles des heures et des minutes que nous connaissons. À mesure que ton bras bouge, une structure à trois bras tourne sur le cadran."
"On les appelle satellites en orbite, Maya," dit Selen. "Un système de carrousel à trois bras glisse sur son propre axe comme les planètes tournant autour du Soleil. Quand l'une des aiguilles achève 60 minutes, elle ne disparaît pas ; elle entre dans une ouverture spéciale à dix heures. Tandis que la Terre tourne sur son axe à l'Équateur, nous parcourons 555,5 kilomètres dans l'espace en 20 minutes. Dans cet intervalle de 20 minutes, la montre montre précisément cette distance parcourue. L'autre aiguille, sur le bras opposé, entre simultanément dans l'ouverture à deux heures et mesure les 35 740 kilomètres immenses que la Terre parcourt en 20 minutes sur son orbite autour du Soleil."
S'abandonnant aux vagues rythmées de la mer, Maya réfléchit : "Attends une minute, Selen. Tu as dit que la Terre est projetée autour du Soleil à plus de 100 000 kilomètres à l'heure. D'où sortent ces 100 000 kilomètres ? Comment fait-on ce calcul ?"
Selen sourit et expliqua pas à pas : "Le calcul est si simple, Maya, que tu pourrais le trouver aussitôt avec des mathématiques de primaire ! Regarde :"
1. La distance entre la Terre et le Soleil est en moyenne de 150 millions de kilomètres. La Terre décrit un cercle complet autour du Soleil.
2. Quand tu fais le tour d'un cercle, le chemin parcouru vaut environ 6 fois le rayon. Si donc tu multiplies 150 millions de kilomètres par 6, que trouves-tu ? Environ 900 millions de kilomètres ! Voilà la distance totale que la Terre parcourt autour du Soleil en une année.
3. Et combien d'heures compte une année ? Il y a 365 jours dans une année, et 24 heures dans chaque jour. En multipliant 365 par 24, cela fait 8 760 heures.
4. Voici la dernière étape : si nous divisons la distance totale parcourue (900 millions de kilomètres) par le temps total (8 760 heures), sais-tu ce qui sort ? Environ 107 000 kilomètres à l'heure !
"Ce que nous voulons dire quand nous affirmons avancer à plus de 100 000 kilomètres à l'heure sort exactement de cette simple division !"
Maya rit, stupéfaite : "Incroyable ! Ainsi, tandis que nous flottons calmement dans cette eau, nous avançons dans l'espace à 107 mille kilomètres à l'heure. Alors pourquoi ne sentons-nous pas la moindre secousse ni le moindre vent ?"
"Parce qu'il y a l'inertie et la vitesse constante, Maya. Tout comme tu peux boire ton thé sans en renverser une goutte dans un avion de ligne filant à 800 kilomètres à l'heure. Comme la Terre n'accélère pas, c'est-à-dire qu'elle ne freine ni n'accélère brusquement, nous percevons cette vitesse immense comme une parfaite quiétude."
format_quote"Tandis que nous flottons calmement dans cette eau, nous avançons dans l'espace à 107 mille kilomètres à l'heure."
Pre Maya Thorne
Comment les durées vers les planètes ont-elles été calculées ?
Maya observa attentivement les autres micro-inscriptions du cadran : "Selen, il y a sur le cadran les planètes du système solaire avec des durées à côté : Mercury 3.2 min, Venus 6.0 min, Earth 8.3 min, Mars 12.6 min, Jupiter 43.2 min, Saturn 79.3 min, Uranus 159.6 min, Neptune 4.1 H. Que signifient-elles et comment sont-elles calculées exactement ?"
Selen expliqua en souriant : "C'est un détail magnifique, Maya ! Ces durées inscrites sur le cadran indiquent en combien de minutes une goutte de lumière quittant le cœur du Soleil atteint chaque planète. La logique et le calcul sont si simples : la lumière court dans le vide de l'espace à 300 000 kilomètres par seconde. Comme il y a 60 secondes dans une minute, la lumière parcourt 18 millions de kilomètres en une minute. Maintenant, en divisant la distance des planètes au Soleil par ces 18 millions de kilomètres, ces durées du cadran apparaissent l'une après l'autre :"
1. Mercure (3.2 min) : la planète la plus proche du Soleil, la distance étant d'environ 58 millions de kilomètres. En divisant 58 millions par 18 millions, nous trouvons que la lumière met exactement 3,2 minutes pour atteindre Mercure.
2. Vénus (6.0 min) : elle est à 108 millions de kilomètres du Soleil. En divisant 108 millions par 18 millions, le temps d'arrivée de la lumière à Vénus donne exactement 6,0 minutes.
3. Terre (8.3 min) : nous sommes à 150 millions de kilomètres du Soleil. En divisant 150 millions par 18 millions, nous voyons que la lumière qui nous parvient a quitté le Soleil il y a 8,3 minutes (soit 8 minutes et 20 secondes). La lumière du soleil qui réchauffe nos visages en cet instant vient en réalité d'un passé de 8 minutes !
4. Mars (12.6 min) : la Planète rouge est en moyenne à 228 millions de kilomètres du Soleil. En divisant 228 millions par 18 millions, la lumière met 12,6 minutes pour atteindre Mars.
5. Jupiter (43.2 min) : la plus grande planète du système solaire est à 778 millions de kilomètres du Soleil. En divisant 778 millions par 18 millions, la lumière met 43,2 minutes pour arriver à Jupiter.
6. Saturne (79.3 min) : la géante annelée est à environ 1 milliard 427 millions de kilomètres du Soleil. En divisant cette distance immense par 18 millions, la lumière met 79,3 minutes (environ 1 heure 20) pour atteindre Saturne.
7. Uranus (159.6 min) : la géante de glace est à 2 milliards 870 millions de kilomètres du Soleil. Le calcul fait, la lumière ne peut y parvenir qu'en 159,6 minutes (environ 2,6 heures).
8. Neptune (4.1 H) : la planète la plus extérieure du système solaire est à 4 milliards 500 millions de kilomètres. Pour que la lumière y parvienne, il faut 246 minutes, soit, dans l'abréviation inscrite au cadran, environ 4,1 heures !
format_quote"La lumière du soleil qui réchauffe nos visages en cet instant vient en réalité d'un passé de 8 minutes."
Dre Selen Vance
Comment la distance des planètes a-t-elle été mesurée ?
Maya demanda en secouant la tête : "Tout cela est bien beau, Selen. Mais puisque l'humanité n'est pas partie dans l'espace avec un mètre ruban géant, comment les hommes du 17e siècle ont-ils pu mesurer à combien de millions de kilomètres se trouvaient Mercure ou Mars ? Que veut dire angle de parallaxe ? Explique-le-moi de sorte qu'il ne reste pas un seul point d'interrogation dans ma tête !"
Selen ouvrit les bras et expliqua : "Commençons par une expérience merveilleuse que tu peux faire à l'instant, Maya. Tends le bras et lève le pouce. Ferme d'abord l'œil gauche et regarde ton pouce avec le seul œil droit. Tu verras que ton pouce se superpose à un objet sur le mur derrière. Maintenant, sans bouger du tout, ferme l'œil droit et ouvre le gauche. Ton pouce semblera s'être soudain déplacé à droite ou à gauche, n'est-ce pas ?"
"Oui, il se déplace !" dit Maya.
"Mais ton pouce a-t-il vraiment changé de place ? Non ! Pourquoi a-t-il semblé se déplacer ? Parce qu'il y a une distance de 6 centimètres entre ton œil gauche et ton œil droit, et que tes deux yeux regardent l'objet sous des angles différents. Ce déplacement apparent d'un objet devant le fond, quand on le regarde depuis deux points différents, s'appelle la parallaxe, et l'angle qui se forme s'appelle l'angle de parallaxe."
"Et comment les astronomes du 17e siècle ont-ils utilisé cela dans l'espace ? Voici l'exemple historique réel : en 1672, l'astronome français Cassini resta à Paris. Son collègue Richer partit en Amérique du Sud. Il y avait exactement 7 000 kilomètres entre les deux villes. Comme dans l'expérience des deux yeux, au lieu des deux yeux d'une personne, ils utilisèrent deux villes sur la Terre !"
"La même nuit, à la même seconde, tous deux regardèrent la planète Mars. Tandis que l'homme de Paris voyait Mars devant une étoile lointaine A, l'homme situé à 7 000 kilomètres voyait Mars devant l'étoile B. Tout comme le déplacement de notre pouce, Mars s'était déplacée ! Connaissant les 7 000 kilomètres entre les deux villes et l'ampleur du déplacement de Mars, ils bâtirent un triangle géant. À partir de ce triangle dont la base et l'angle étaient connus, ils calculèrent au millimètre à combien de millions de kilomètres Mars se trouvait de nous !"
Maya écoutait, les yeux grands ouverts : "Une méthode magnifique ! Et venons-en à aujourd'hui. Comment les agences spatiales le mesurent-elles à présent ? Donne-moi aussi un exemple de calcul complet et net de notre temps."
Selen continua en riant : "Aujourd'hui notre tâche est bien plus facile ! Nous avons désormais des bras invisibles qui vont à la vitesse de la lumière : les ondes radar ! Regarde, un exemple net de notre époque : la NASA envoie vers Mars un puissant signal radar depuis sa gigantesque antenne parabolique en Californie. Ce signal radio avance dans le vide de l'espace à 300 000 kilomètres par seconde."
"Quand Mars arrive à sa position la plus proche de nous, le signal radar que nous envoyons frappe les rochers de Mars et revient vers la Terre. Nous tenons le chronomètre : l'aller-retour du signal prend exactement 366 secondes. La moitié de ces 366 secondes est l'aller, la moitié le retour. Le signal a donc mis exactement 183 secondes pour atteindre Mars."
"Faisons le calcul : si une chose qui avance de 300 000 kilomètres par seconde se déplace pendant 183 secondes, combien de kilomètres parcourt-elle ? En multipliant 300 000 par 183, nous trouvons exactement 54 millions 900 mille kilomètres ! Nous avons donc mesuré, comme un jeu d'enfant, que Mars se trouvait à cet instant exactement à 55 millions de kilomètres de nous !"
Maya acquiesça, admirative : "Lancer un signal radio dans l'espace, tenir un chronomètre et trouver la distance. Une logique incroyablement claire et nette !"
Les couches où le photon est prisonnier : 170 mille ans d'obscurité
Maya leva la tête et regarda le soleil dans le ciel : "Et pourquoi ce photon de lumière reste-t-il prisonnier de 100 000 à 170 000 ans après sa naissance dans le cœur du Soleil, avant d'atteindre la surface, Selen ?"
"Parce que l'intérieur du Soleil n'est pas une chambre vide mais une terrifiante soupe de plasma, Maya !" dit Selen. "Le photon né dans le cœur ne peut avancer même d'un millionième de millimètre avant de heurter un électron. Dans ce processus que nous appelons marche aléatoire, il change de direction des millions de fois et demeure prisonnier. Comme la densité interne du Soleil change sans cesse, le temps de sortie vers la surface fluctue entre 100 mille et 170 mille ans. Mais dès l'instant où il s'échappe de la surface, se déplaçant dans le vide à la vitesse de la lumière, il atteint les planètes dans ces durées mêmes inscrites sur ce cadran."
format_quote"La lumière qui met 170 mille ans à gagner la surface nous parvient en huit minutes dès qu'elle est dans le vide."
Dre Selen Vance
Un gaspillage cosmique d'espace et un penseur ancien de l'Orient
Tandis que les eaux de la Méditerranée léchaient doucement le rivage, Maya se plongea dans une pensée profonde : "Toutes ces planètes immenses, ces années-lumière, ces milliards de galaxies. On ne peut parfois s'empêcher de demander, dans un univers aussi immense, sommes-nous les seuls ?"
Selen sourit : "Souviens-toi de cette phrase célèbre de Carl Sagan : si nous sommes seuls dans tout cet univers, ce serait un terrible gaspillage d'espace."
Maya demanda : "Et quels échos trouve-t-on dans la pensée philosophique sur cette étendue cosmique ?"
"L'un des penseurs anciens de l'Orient résume cela avec une logique très claire et très moderne, Maya," dit Selen. "Il dit que le Créateur, qui possède un art et une puissance infinis, ne laisserait pas un seul point inutilisé dans l'univers immense qu'Il a créé. Il souligne qu'une volonté qui remplit même une minuscule goutte d'eau de milliers d'êtres invisibles à l'œil ne laisserait pas des étoiles et des planètes de milliards de kilomètres comme des amas de pierre vides et sans vie. Il exprime que chaque corps céleste est rempli d'êtres vivants adaptés à ses propres conditions."
format_quote"Si nous sommes seuls dans tout cet univers, ce serait un terrible gaspillage d'espace."
Carl Sagan
L'armure très fine de l'atmosphère et l'étonnement du professeur Kröner
Maya tourna son visage vers les dernières lueurs du soleil couchant : "Cet enfer de 15 millions de degrés dans le cœur du Soleil, le rayonnement mortel projeté depuis l'espace. Nous sommes au milieu d'un carnage cosmique qui pourrait nous anéantir à tout instant. Pourtant, au milieu de ces dangers immenses, l'humanité est protégée non par un fil de coton mais par une ingénierie miraculeuse : le voile très fin de notre atmosphère."
Selen ajouta : "Absolument ! La magnétosphère courbe les vents solaires et les dévie vers les pôles en aurores ; la mésosphère brûle et détruit par frottement les tonnes de météores qui tombent chaque jour vers la Terre ; la couche d'ozone forme un bouclier contre l'ultraviolet. Sans ces couches, les océans s'évaporeraient et notre planète se changerait en désert."
Maya sourit : "Sais-tu comment cette armure protectrice, que l'astrophysique d'aujourd'hui certifie avec des instruments modernes, est exprimée dans le Livre saint ? Dans le Saint Coran, dans la sourate Al-Anbiya, verset 32, il est dit exactement ceci :"
format_quote"Nous avons fait du ciel un plafond protégé ; et pourtant ils se détournent des signes qui s'y trouvent."
Le Saint Coran, sourate Al-Anbiya, 32
Selen ajouta une anecdote frappante : "Sais-tu ce qu'a dit le scientifique allemand de renommée mondiale Pr Alfred Kröner, directeur de l'Institut de géologie de l'Université de Mayence, lorsqu'il a examiné ces versets du Coran relatifs à l'atmosphère et au ciel, Maya ?"
format_quote"Il est impossible qu'une personne du 7e siècle, ignorant la physique nucléaire, la magnétosphère et les couches protectrices de l'atmosphère, et ne sachant ni lire ni écrire, ait formé cette phrase par son propre esprit. Que des détails que la science moderne commence à peine à saisir aient été exprimés à cette époque est une preuve claire que le savoir venait d'une source divine."
Pr Alfred Kröner
Titane, céramique et l'architecture d'une capsule
En nageant vers le rivage, Maya examina la montre une dernière fois : "Ce boîtier est inhabituel aussi. Ni rond ni carré ; comme une capsule."
"Parce qu'il a été conçu ainsi," dit Selen. "Le boîtier fait 41 millimètres de large et il est en titane. Comme le titane est bien plus léger que l'acier, même un corps aussi volumineux ne pèse pas au poignet. Et le verre saphir qui le surmonte n'est pas plat mais incliné : il s'élève comme une coupole afin que les satellites en orbite en dessous ne touchent rien en tournant."
"Il existe aussi une version en céramique," ajouta-t-elle. "La céramique se fabrique en cuisant de l'oxyde d'aluminium à très haute température ; le résultat est une surface bien plus dure que l'acier, qui ne se raye ni ne se décolore. L'idée d'une capsule spatiale est mieux racontée par la céramique que par le métal : une matière indifférente à la chaleur, à l'usure et au temps."
"Le cœur à l'intérieur est automatique," dit Selen en secouant le bras. "Chaque mouvement de ton poignet fait tourner un rotor à l'intérieur et remonte le ressort. Mais Urwerk y a aussi ajouté une turbine à air : quand le rotor commence à tourner trop vite, cette minuscule turbine le freine en poussant l'air. Ainsi les mouvements brusques ne fatiguent pas le mécanisme. Cette montre, comme un vaisseau spatial, à la fois recueille et bride sa propre énergie."
Le temps au-delà des eaux
Les deux femmes de science se mirent lentement à nager vers la plage. En arrivant sur le rivage, les dernières lueurs du soleil couchant étaient sur le point de disparaître sous l'horizon de la Côte d'Azur.
En regardant l'Urwerk UR-100V qui séchait au poignet de Selen et l'échelle orbitale de 35 740 kilomètres sur le cadran, Maya sourit : "L'humanité croit avoir emprisonné le temps dans ces petits boîtiers de titane qu'elle fabrique. Et pourtant nous sommes des voyageurs de l'espace, avançant à une vitesse vertigineuse dans le tissu en expansion de l'univers, sous un ciel protégé."
En ajustant le bracelet de sa montre, Selen conclut : "Et même ces merveilles micromécaniques les plus avancées que nous fabriquons pour mesurer le temps ne font, en fin de compte, que s'incliner avec respect devant ce grand ordre cosmique."
Comme la nuit tombait sur la Méditerranée, les deux chercheuses continuèrent de marcher sur la plage, parlant de cette harmonie sans fin de l'univers, du temps et de l'équilibre cosmique.