Science et science-fiction

L’imagination au pouvoir…
 
J’étais jeune (il y a donc très longtemps) et je passais mes vacances chez mes grands-parents quand on ne me collait pas en colonie de vacances.
Une grande maison, très froide, même en été, avec un jardin de pelouse, immense pour mes « petites-jambes » et une marre à têtard au fond dudit parc…
Un régal pour un jeune indiscipliné qui passait ses journées sous le saule-pleureur ou au pied d’un pigeonnier en ruine, planté sur un monticule et qui ne tenait debout que parce que le lierre enserrait ses pierres…
Le soir, mon Grand-père allait écouter la BBC (une coutume guerrière…) sur son antique post TSF qui mettait un certain temps « à chauffer » ses ampoules (les ancêtres des transistors), alors que ma Grand-mère réchauffait les draps de mon lit avec des braises sorties de la cuisinière à charbon pour les enfiler dans ses bassinoires en cuivre dotées d’un long manche en bois.
Et moâ, après m’être brossé les dents et avoir fait une « toilette de chat », je filais sous les couvertures avec les Jules Vernes brochés et illustrés de dessins à l’encre de chine, en de volumineux volumes qu’avait parcourus mon Père (celui qui…) avant moâ.
Ça, sa collection de Tintin, de Pieds-Nickelés et de Bécassine…
 
Alors évidemment, quand je suis rentré dans le monde transistorisé et ai pu voir Niel Armstrong poser le pied sur la Lune, l’imagination aidant, je me suis mis à faire quelques petits-calculs de trajectoires, engins, moteurs avec ma table des cosinus et ma règle à calcul.
Les calculettes étaient encore un luxe inaccessible…
Plus tard j’ai naturellement lu à peu près tout ce qui se présentait en termes de science-fiction, de la littérature anglo-saxonne, mais aussi bien « Gauloisienne ». Il y avait même deux ou trois revues hebdomadaires en kiosque qui me régalaient de « nouvelles » dans des styles parfois ébouriffants.
Et puis, jeune adulte, j’ai été scotché par les « space opera », Star Wars, Star Trek, Battlestar Galactica, Dune, Stargate… délivrés par la télé et le cinéma.
Un fan inconditionnel !
Émerveillé, ces œuvres regorgent de planètes, de vaisseaux, de flottes, de villes, de stations orbitales, d’armes et de technologies utilisant des sources et des formes d’énergies inconnues et considérables.
Oui, certes, mais quelles sont-elles ?
Certaines d’entre elles ont-elles seulement un fondement scientifique ?
 
Les œuvres de science-fiction mettent trop souvent en scène des vaisseaux interstellaires ultrarapides, de vastes stations orbitales ou de gigantesques métropoles planétaires. La plupart de ces artefacts relèvent de l’imagination la plus débridée.
En revanche, d’autres survivent à une analyse plus poussée, fondée sur les sciences et les techniques que nous maîtrisons déjà. Or, à défaut d’être réalisables dans un futur proche, ceux-là ont un fonctionnement envisageable.
Ainsi si l’on suppose que les univers de la science-fiction obéissent aux mêmes lois que le nôtre, pourquoi ces projets sont-ils, pour l’instant, hors de notre portée ?
C’est parce qu’au-delà des difficultés techniques propres à la réalisation d’un instrument fonctionnel, que ce soit un grille-pain, une voiture, un sabre-laser ou un vaisseau interstellaire, la différence entre nous et ces ingénieurs de fiction est d’abord la capacité à utiliser une grande quantité d’énergie.
C’est le point-clé, incontournable.
 
Et en physique, l’énergie mesure la capacité d’un système à effectuer des transformations. Pour soulever une brique au sommet d’un mur, faire bouillir un litre d’eau, rouler en voiture ou aller sur la Lune, il faut d’abord de l’énergie.
On doit fournir à la brique l’énergie nécessaire pour passer du niveau du sol au sommet du mur, à l’eau celle qui élèvera sa température en dépit des pertes thermiques, à la voiture de quoi persister dans son mouvement contre les frottements aérodynamiques qu’elle subit, à la fusée de quoi vaincre l’attraction gravitationnelle terrestre.
Plus la transformation est importante, plus l’énergie mise en jeu doit être importante et, de ce point de vue, la science-fiction ne fait pas les choses à moitié.
 
Considérons par exemple la question du voyage interstellaire. Les étoiles sont si lointaines que pour les atteindre en un temps raisonnable, comparable à la durée de vie humaine, il faut que le vaisseau se déplace à une vitesse au moins 1.000 fois supérieure à celle atteinte par nos sondes interplanétaires.
Imaginons un vaisseau de 1.000 tonnes de charge utile lancé vers l’étoile Alpha du Centaure à une vitesse moyenne égale au dixième de celle de la lumière. Elle mettra environ 50 ans pour atteindre son objectif et aucun être humain ne pourra y prendre place vu sa faible masse.
À sa vitesse de croisière, sa seule énergie de mouvement (cinétique) est de l’ordre de celle que consomme toute l’humanité en un an. Et si l’on considère le Venture Star qui, dans le film Avatar, met moins de six ans à atteindre Alpha du Centaure, c’est plutôt 100.000 fois l’énergie consommée par toute l’humanité dont il faut disposer pour propulser ce vaisseau et lui faire atteindre sa vitesse de croisière !
On peut donc gloser à l’envi sur les techniques de propulsion du futur, le voyage interstellaire ne sera possible que lorsque nous disposerons d’une très très grande quantité d’énergie.
 
Autre exemple : La science-fiction met souvent en scène des super-armes comme l’Étoile de la Mort de la saga Star Wars. Un petit calcul d’ordre de grandeur permet d’estimer l’énergie nécessaire au fonctionnement de son « turbo-laser » capable de détruire une planète.
Alderande est la première à en faire les frais.
La cohésion d’une planète étant assurée par sa gravité propre, la détruire nécessite d’y injecter une quantité d’énergie supérieure à son énergie de cohésion gravitationnelle.
Et en supposant qu’Alderande ressemble à la Terre, cette énergie est 500 milliards de fois supérieure à la production annuelle d’énergie de toute l’humanité !
Vous avez compris l’aberration…
 
Et cette valeur n’est qu’un minimum car, dans cette hypothèse, les débris de la planète se répandront dans l’espace à une vitesse égale à sa vitesse de libération, de l’ordre de 11 kilomètres par seconde pour la Terre.
Il faudra donc attendre des heures pour qu’ils soient raisonnablement dispersés. Or, dans le film, la destruction d’Alderande prend à peine une seconde, suggérant que la vitesse d’expansion est bien supérieure à la vitesse de libération.
Grâce aux images on peut même l’évaluer à environ 10.000 kilomètres par seconde. L’énergie mise en jeu est alors un million de fois supérieure !
N’en jetez plus, l’Étoile de la Mort est un artefact hors de notre portée car sa puissance rivalise avec celle des étoiles les plus brillantes de notre galaxie.
 
Depuis la maîtrise du feu, il y a 500.000 ans, l’humanité a peu à peu domestiqué de nombreuses formes d’énergie pour réaliser des projets toujours plus nombreux et plus ambitieux. Toutes les sources d’énergie disponibles ont été utilisées à des degrés divers mais elles n’ont pas toutes le même intérêt ou la même facilité d’usage.
Les combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon) ne sont disponibles qu’en quantité finie et donc épuisable mais ils sont faciles à extraire, à transporter et à stocker.
L’énergie nucléaire est aussi épuisable, mais elle est un million de fois plus concentrée que l’énergie chimique des combustibles fossiles : La fission d’un gramme d’uranium-235 dégage autant d’énergie qu’une tonne de pétrole.
Elle est aussi plus difficile à extraire, nécessite de construire des centrales complexes et de gérer des déchets à longue durée de vie.
Enfin, les énergies éolienne, solaire et hydraulique sont renouvelables mais faiblement concentrées, les deux premières étant en plus intermittentes.
 
Remarquons qu’aucune source d’énergie n’a été remplacée par une autre, mais que toutes se sont ajoutées : Il n’y a jamais eu de transition énergétique comme nos « politiques » veulent nous le faire croire alors qu’ils nous imposeraient que nous devions la réaliser en quelques années !
C’est, et a toujours été, une augmentation considérable de l’énergie dont dispose l’humanité, notamment occidentale. La quantité d’énergie consommée par l’humanité a été multipliée par 30 depuis 1800.
Ce qui est probablement la cause d’une petite partie du réchauffement global.
Et non pas la pollution comme on veut nous le faire croire.
Une petite, très petite partie seulement : Quand on voit le bilan énergétique de la planète, ses éventuels excédents ne sont même pas mesurables…
 
Mais cette hausse lui a permis de considérablement démultiplier les transformations de son environnement, dont peut-être le « dérèglement climatique » qui est désigné comme l’une des conséquences soi-disant les plus évidentes.
Jusque-là, la part prélevée à l’écosystème terrestre a longtemps été négligeable par rapport aux ressources disponibles il faut bien reconnaître qu’après un gros siècle de croissance exponentielle, nos activités doivent coexister avec les forces de la Nature.
Ainsi l’humanité consomme annuellement 10 fois l’énergie totale dégagée par un ouragan en une journée ou 50 fois l’énergie produite par le plus fort séisme jamais enregistré.
C’est également bien parce que nous disposons de grandes quantités d’énergie que nous avons transformé notre environnement sur de très grandes échelles, comme l’artificialisation du paysage nettement plus « durable ».
 
Ainsi, partant du principe que l’accès à l’énergie est la voie privilégiée du développement technique et de la réalisation de grands projets, le physicien russe Nikolai Kardashev (1932-2019) a proposé en 1964 de classer les civilisations selon leur consommation d’énergie.
 
Dans sa première catégorie, il place celles qui contrôlent à grande échelle toutes les formes d’énergie disponibles sur leur planète, de l’énergie éolienne à la fusion thermonucléaire.
À ce niveau un voyage interstellaire devient énergétiquement possible car il ne représente plus qu’une faible fraction du budget énergétique global.
Une civilisation atteint le deuxième niveau si elle dispose de toute l’énergie rayonnée par son étoile, gigantesque.
Chaque seconde, la Terre reçoit du Soleil une énergie 12.000 fois supérieure à celle qui est consommée par toute l’humanité dans le même temps…
Pris dans son ensemble, le Soleil rayonne en un millionième de seconde autant d’énergie que l’humanité en consomme en une année.
Insignifiant, la signature humaine vous avais-je prévenu…
 
Une civilisation capable de capter l’essentiel de l’énergie d’une étoile dispose d’une quantité d’énergie des milliards de fois supérieure à celle d’une civilisation de la première catégorie.
C’est à ce niveau que se situe la Fédération des planètes de la série Star Trek. Et au bout de quelques milliards d’années, le stock d’énergie nucléaire d’une étoile ordinaire finit lui aussi par s’épuiser.
 
Cela laisse amplement le temps d’entreprendre la colonisation d’une galaxie et d’accéder au troisième rang de la classification de Kardashev, celui de la maîtrise de l’énergie rayonnée par plusieurs étoiles.
Sautant d’étoile en étoile, une telle civilisation finira par collecter l’énergie d’une fraction appréciable de la population stellaire de sa galaxie.
Les Borg de la série Star Trek et l’Empire de la saga Star Wars sont deux exemples de telles super-civilisations.
 
L’humanité du XXI^ème siècle est en route vers le premier niveau de cette échelle et l’on peut douter de ses capacités à passer le cap de l’épuisement inéluctables de ses ressources fossiles et minérales.
Toutefois, une chose est sûre : La Terre est un système fini dont nous atteindrons bientôt les limites.
Dans quelques générations à venir.
Ce sont elles qui contraindront les futurs possibles.
Et c’est probablement une impasse.
 
On n’a pas assez de maîtrise d’une énergie suffisante pour aller coloniser Alpha du Centaure, ou seulement y migrer.
Mars, encore, ça reste à notre portée. Mais c’est une planète probablement stérile et invivable.
Et nous n’avons même pas « le niveau » premier de Nikolai Kardashev avant plusieurs siècles.
Tous nos « collapsologues » nous donnent « détruits » bien avant d’y parvenir.
D’où les « frugaux » et autres « déclinistes » qui voudraient nous imposer une réduction drastique de l’humanité et empêcher ainsi les survivants (les « Happy few » qu’ils décideront de laisser survivre), de gré ou de force, de progresser vers ce plein « niveau un ».
 
On est loin de l’esprit de Jules Verne porté par son XIX^ème triomphant !
Et si lui-même avait inventé le réacteur nucléaire pour propulser le Nautilus du Capitaine Nemo sous les eaux, il n’a pas bien vu les effets de la radioactivité découverte en 1896, par Becquerel un peu par hasard, alors qu’il fait des recherches sur la fluorescence des sels d’uranium.
C’était sur la fin de vie de Jules Verne et sur une suggestion d’Henri Poincaré.
Notez donc le grand écart en un peu plus d’un siècle.
Et si les auteurs de science-fiction se font fi des problèmes d’énergie (comme la plupart des effets de l’apesanteur), c’est qu’ils considèrent qu’ils sont réglés.
Parfois avec des solutions étonnantes, comme je ne sais plus chez quel auteur, une propulsion par « micro trou noir » qui accélèrerait à des vitesses vertigineuses les gaz propulseurs d’un vaisseau.
Mais il n’expliquait pas comment ce trou noir restait au fond des cales du vaisseau, lui-même accéléré à la même allure… puisque c’est mathématiquement impossible à réaliser.
Or, justement, les problèmes d’énergie ne sont pas du tout réglés.
Au contraire, il s’agit d’être profondément « innovant ».
 
En conclusion : Il y a encore du travail à fournir pour que la science-fiction – façon Verne – éclaire la science et la technologie sur son avenir.
Déjà, aucun auteur n’aura imaginé qu’au début du III^ème millénaire on puisse encore mourir de faim ou… tué par un « Conard-virus ».
Étonnant et pourtant, je ne fais que constater.
 
C’était un petit « écart » à cette rubrique « scientifique » qui vous parle habituellement de ces chercheurs qui cherchent parfois tellement inutilement, histoire d’aiguiser votre curiosité (ou votre imagination, puisqu’il ne nous reste aussi le rêve…)
 
Bonne fin de week-end à toutes et à tous tout de même !
 
I³