dimanche 17 avril 2016

Einstein à la plage : la relativité sur un transat, par Lachière-Rey





Le titre de ce livre est sans doute une trouvaille de l'éditeur. Habile paraphrase de l'expression "dans un fauteuil"(1), qui veut dire à l'aise, Blaise. C'est du pur racolage… Car il s'agit bien d'un livre d'astrophysique - vulgarisation certes, mais relatif a une matière qui n'a rien d'intuitif.

Imagine que ton gamin lise son cours de physique sur la plage entre deux mangas (et avec la même concentration) : tu crois sérieusement qu'il en retiendrait quelque chose ? Je suis certain que tu lui dirais de reprendre son cours à la maison et de l'étudier plus sérieusement avant de retourner en classe - je me trompe ?

Il ne faut donc pas rêver, ce livre te demandera
a/ un pré-requis de connaissances
b/ une attention soutenue.

En ce qui concerne le pré-requis, point positif, il n'y a pas une formule de math. Mais il faut avoir des idées claires sur :
- les ondes électromagnétiques ; être un peu familier avec le spectre de corps noir et la déclinaison des longueurs d'ondes ne fera pas de mal ;
- l'effet Doppler,
- les principales particules et leur comportement, la notion d'isotope (et la notion de stabilité des isotopes), l'état d'ionisation, bref, des rudiments de chimie atomique mais pas besoin de savoir quoi que ce soit sur la mécanique quantique,
- et les basiques de la géométrie plane (Pythagore, Euclide)

Au fait, je t'ai pas dit ? Wikipedia n'est pas fait pour les chiens. Un peu de temps consacré à de rapides révisions te permettra de te sentir plus à l'aise.

Pour ce qui est de l'attention soutenue, elle impose sans doute de relire le livre au moins une fois - deux fois serait idéal. Cent soixante pages, ce n'est pas la mer à boire. Il s'agit bien d'un cours traitant de choses qui ne sont pas facile à conceptualiser, même pour les spécialistes. Sans la brouette mathématique, on est obligé de faire encore plus d'efforts d'imagination.

Certes, il y a quelques illustrations agréables et bien faites en renfort du texte, mais il ne faut pas compter dessus.

Les relativités ne sont pas nées du vide. Les travaux d'Einstein s'inscrivent dans un courant de pensée scientifique qui remonte à Newton sinon à Euclide. Ils font suite à des interrogations émises à la fin du XIXème siècle. Les connaître n'est pas une obligation, mais peut aider. Lachière-Rey rappelle l'histoire de cette pensée, mais trop rapidement, et de manière fragmentaire.

Le livre a d'autres défauts. Certains thèmes sont traités de manière trop laconique. Par exemple la notion de platitude de l'univers et son rapport avec l'espace courbe mériterait des éclaircissements. Lachière-Rey se borne à dire qu'il ne faut pas confondre. Justement, il est là pour dire comment ne pas tomber dans le panneau. Mais il ne le fait pas.

Il aurait pu aider un peu plus le lecteur à sortir de sa vision euclidienne de la géométrie. Car c'est quand même la principale difficulté. Tant qu'on ne réussit pas à incorporer l'idée qu'on a une vision biaisée (par notre a priori euclidien) de la notion de courbure, on ne peut pas se sentir à l'aise. Il faut faire le saut, comprendre que c'est ce plan à DEUX dimensions qui a des propriétés (mathématiques) de courbure - le terme de courbure est justement très trompeur, car il renvoie intuitivement au volume à trois dimensions. Ce que demande la relativité, c'est justement un changement de paradigme, une autre manière de voir le monde, sans recourir aux vieilles intuitions. C'est de ne voir dans la balle que la "peau" de la balle, sans intérieur ni extérieur.

On pourrait aussi reprocher à Lachière-Rey de ne pas accorder assez de temps à l'explication du terme de "relativité", quand même central dans le livre. Le cœur du sujet est présenté sur deux chapitres (en 40 pages) avec abstraction et rigueur, sans s'étendre autant que pourrait le souhaiter le lecteur. Tu me diras, moins de 160 pages en tout - il faut concentrer.

Lachière-Rey aurait aussi pu faire une petite phrase pour qu'on ne confonde pas la mystérieuse matière noire (qui remplit invisiblement l'univers), et cette énergie noire (qui a au contraire un effet antigravitationnel) qu'on invoque parfois à la place de la constante cosmologique d'Einstein. Étant donné l'équivalence matière énergie (E=mc2 ça te dit quelque chose, maintenant), on peut se tromper. Noir c'est noir...

A côté de cela, Lachière-Rey laisse parfois passer des précisions superflues. Ainsi, pourquoi parler de géométrie pseudo-riemannienne si c'est pour ne rien en dire ? A dire vrai, c'est certainement un bon choix que de n'en pas parler, mais l'évoquer seulement parce que c'est elle qu'on utilise dans la relativité généralisée ne présente aucun intérêt. Il y a quelques autres petites complications qui sont ajoutées, et qui n'apportent rien. On a l'impression que Lachière-Rey ne veut pas se faire prendre en défaut d'inexactitude ou d'approximation, mais nous, on s'en fiche pas mal, on veut juste comprendre !

Le déroulement des explications n'est pas au top. Lachière-Rey cite le concept nouveau, le décrit dans un second temps, enfin revient en arrière pour décrire la manière par laquelle on y arrive. Il vaudrait mieux à mon sens que la narration se fasse en sens inverse, chronologique, sans retour : on commence par raconter le cheminement de la pensée, au terme duquel le concept émerge. Un exemple parmi d'autres : le principe d'équivalence apparaît au début d'un chapitre, mais n'est pas défini immédiatement. On languit…

Le choix des mots est important quand on prétend s'adresser à des profanes. Ainsi, ce principe d'équivalence est présenté de façon lapidaire comme "l'universalité de la chute libre pour tous les corps, constatée par Galilée". C'est quoi, une "universalité de la chute libre" ? Si on n'a pas en tête l'expérience des boules de masses différentes lancées à un temps t d'une même hauteur et qui atteignent le sol simultanément, c'est nous qui sommes en chute libre !

Le livre a-t-il été rédigé avec assez de soin ? Il me semble avoir noté exactement la même phrase dans deux endroits différents (quand Lachière-Rey évoque le prix Nobel d'Einstein attribué à son travail sur la théorie quantique et non sur la relativité). Plus loin, Lachière-Rey utilise six fois "simple" ou un dérivé du mot dans la même page : introduction de la méthode Coué dans la relativité ? Ou bien je trouve un "Ceci justifie l'usage du terme relativité" qui vient comme un cheveu sur la soupe et ne sera expliqué que plusieurs lignes plus loin.

Et je te laisse juge du caractère explicatif de la phrase "on peut imaginer cette courbure [celle de l'espace à 4 dimensions] comme une généralisation de celle d'une surface" : c'est quoi, imaginer une courbure comme une généralisation d'une courbure ? De même, un peu plus loin "les géodésiques généralisent la notion de droite, en minimisant la distance entre deux points". Il aurait peut-être pu dire : à la notion de ligne droite, on substitue la notion de ligne géodésique, plus générale, qui se définit aussi comme la ligne la plus courte qui relie deux points, mais qui est valable pour toutes les surfaces (planes et non planes). Ou quelque chose du genre. Généraliser, c'est une opération qu'on fait régulièrement en physique, dans un sens précis. Dans la vie courante, on généralise beaucoup moins…

Sinon… le livre est cohérent dans la succession de ses chapitres, la différence entre relativité restreinte et relativité généralisée est bien mise en évidence. Il m'a semblé que la question des lignes de temps (chacun a son espace temps propre) était assez bien expliquée, malgré la difficulté du concept. A partir du chapitre 3 (donc nettement avant la moitié du livre), tout est aisément compréhensible si on a bien assimilé des deux premiers chapitres (relativité restreinte et généralisée), car il ne s'agit plus de théorie mais d'expérimentation. Le problème, c'est que ces deux premiers chapitres théoriques laissent à désirer.

Tu m'as compris : malgré sa rigueur et son exactitude, c'est un livre médiocre car il ne tient pas la promesse de son titre. Certes, on savait à la base que ça ne se lit pas comme Bibi Fricotin et qu'il fallait quand même un peu bosser, mais là, on n'en est pour sa peine.


_______________________
 (1) On prétend que cette expression vient du monde des courses hippiques : un parieur peut gagner une course tout en restant tranquillement assis. Je l'ignorais.