Du nuage aux planètes : le modèle de Laplace

Intervenant 10:00

Bienvenue à toutes et à tous dans le podcast du magazine Tangente. Aujourd'hui, on plonge dans les pages d'un monument absolu de l'astronomie.

Intervenant 20:07

Ah ça c'est sûr ! On va décortiquer l'exposition du système du monde de Pierre Simon de Laplace, publié et enrichi entre 1796 et 1824 pour être précis.

Intervenant 10:18

Et notre mission pour cette exploration, c'est de découvrir comment ce savant a modélisé la création et la stabilité du système solaire avec des maths tellement rigoureuses qu'elles résonnent encore aujourd'hui.

Intervenant 20:29

Tout à fait. C'est un point hyper important parce qu'avant lui, enfin même un génie comme Isaac Newton, doutait de la stabilité de notre système à long terme.

Intervenant 10:37

Newton pensait vraiment que les planètes allaient finir par se rentrer dedans, nécessitant une sorte de…

Intervenant 20:43

D'intervention divine pour remettre de l'ordre. Mais Laplace, lui, s'appuie sur la gravitation de Newton pour prouver exactement l'inverse, uniquement par le calcul.

Intervenant 10:51

Donc, avant de parler de la naissance du système, il prouve sa stabilité actuelle.

Intervenant 20:56

Exactement. Et il ne regarde pas les astres un par un. Il liste cinq phénomènes clés basés sur des observations très précises. En gros, les planètes et leur Lune tournent dans le même sens, sur le même plan quasiment, et leurs axes sont alignés.

Intervenant 11:10

Et avec des orbites qui ont une très faible excentricité.

Intervenant 21:12

Voilà. Elles sont presque circulaires. C'est ce qu'il appelle la preuve par l'ordre.

Intervenant 11:16

Si on schématise, c'est un peu comme si les planètes étaient des athlètes super disciplinés qui courent tous dans le même couloir d'une piste bien plate.

Intervenant 21:24

C'est une excellente image. Et à l'inverse, Laplace observe les comètes, qui ont de grandes excentricités et des inclinaisons totalement aléatoires.

Intervenant 11:32

Des vrais véhicules hors piste qui coupent à travers la piste de nos athlètes quoi.

Intervenant 21:36

C'est exactement ça. En contrastant ces deux comportements avec ces équations, ils démontrent que les petites perturbations entre les planètes finissent toujours par s'annuler. Donc le système est hyper stable.

Intervenant 11:48

Mais ce qui est fascinant, c'est que cet ordre si parfait géométriquement, il soulève une autre question. Comment cet ordre peut nous renseigner sur l'origine même du système solaire ?

Intervenant 21:57

Pour Laplace, cette discipline orbitale prouve que les théories de son époque sont fausses. Il rejette les fameux tourbillons de Descartes. Il écarte aussi l'idée de Buffon qui imaginait une collision entre une comète et le Soleil.

Intervenant 12:08

Parce qu'un tel choc aurait créé un bazar total, pas un plan d'alignement parfait.

Intervenant 22:12

Absolument. Du coup, Laplace utilise un principe fondamental, la conservation du moment angulaire.

Intervenant 12:17

Attends, c'est bien le principe de la patineuse sur glace, celle qui ramène ses bras contre son corps pour tourner plus vite ?

Intervenant 22:23

C'est le même principe de physique, oui. Laplace théorise qu'au départ, on avait un immense nuage de maquillage en rotation, très lente. En refroidissant, ce nuage s'est condensé sous sa propre gravité.

Intervenant 12:35

Et comme la patineuse, cette contraction l'a forcé à tourner de plus en plus vite.

Intervenant 22:39

Voilà. La force centrifuge a augmenté jusqu'à déformer complètement le nuage.

Intervenant 12:44

C'est là qu'intervient mon analogie préférée, le pizzaiolo. En faisant tournoyer sa patte en l'air, la force centrifuge l'aplatit en un grand disque.

Intervenant 22:52

C'est très parlant. Le nuage devient effectivement un disque, puis aux extrémités, la force centrifuge finit par équilibrer la gravité. La matière se sépare alors en plusieurs anneaux concentriques.

Intervenant 13:02

Et ces anneaux s'agglutinent pour former nos planètes. Tout part de cette simple rotation.

Intervenant 23:07

Une mécanique implacable.

Intervenant 13:08

Sauf que, et c'est le petit redondissement de notre analyse, ce modèle n'avait pas déjà été imaginé par quelqu'un d'autre.

Intervenant 23:15

Si, par le philosophe Emmanuel Kant, qui avait eu la même intuition bien avant, en 1755. Mais bon, Laplace l'ignorait totalement.

Intervenant 13:24

Les joies de l'histoire des sciences. Deux esprits brillants qui arrivent à la même conclusion séparément.

Intervenant 23:29

C'est pour ça qu'on l'appelle aujourd'hui le modèle de Kant-Laplace. Et sa grande force, c'est qu'il est transposable. On l'utilise pour comprendre les autres systèmes stellaires et même les galaxies.

Intervenant 13:39

C'est dingue. En appliquant des maths pures, Laplace a transformé l'observation des planètes en véritable machine à remonter le temps.

Intervenant 23:47

Exactement. Il a percé le secret de la création juste en observant l'ordre actuel.

Intervenant 13:51

Ce qui m'amène à une réflexion finale pour ceux qui nous écoutent. Puisque cette mécanique de Kant-Laplace s'applique aussi à la formation des galaxies lointaines, braquer nos télescopes via les confins de l'univers, ça ne serait pas le meilleur moyen d'assister, en temps réel, au spectacle de nos propres origines.