Laplace et les trous noirs : l’intuition qu’il a effacée

Intervenant 10:00

Bienvenue dans le podcast du magazine Tangente.

Intervenant 20:02

Salut à tous.

Intervenant 10:04

Aujourd'hui, on part pour une exploration vraiment fascinante. On va dévoiler un secret de l'histoire des sciences qui ressemble littéralement à un scénario de film. En gros, bien avant Albert Einstein et sa fameuse relativité générale, des esprits absolument brillants avaient déjà prédit l'existence des trous noirs.

Intervenant 20:21

C'est ça,

Intervenant 10:22

oui. Et par un raisonnement d'une audace folle. Mais le plus dingue dans tout ça, c'est qu'ils se sont ensuite complètement rétractés. Ils ont effacé leurs propres découvertes.

Intervenant 20:31

C'est tout le paradoxe de cette histoire. Je veux dire, comment une mauvaise compréhension de la nature même de la lumière a paradoxalement mené à une prédiction géniale, puis à son oubli total ? C'est un cas d'école du génie prématuré, tu vois. Ils avaient la bonne intuition, mais fondée sur une physique théorique qui était totalement fausse pour l'époque.

Intervenant 10:49

C'est clair. Et pour ceux qui nous écoutent, préparez-vous parce qu'on vous promet une aventure pleine de rebondissements. On va parler d'éclipses planétaires, de querelles acharnées sur la nature de la lumière et de savants qui gomment leurs propres travaux. C'est juste incroyable.

Intervenant 21:06

Ah ça oui. C'est une page de l'histoire de l'astronomie qui est assez cruelle finalement.

Intervenant 11:11

Exactement. Et c'est une question qui bloquait les astronomes depuis l'Antiquité en fait. Est-ce que la lumière voyage avec une limite de vitesse temporelle, ou est-ce qu'elle apparaît instantanément d'un point à un autre de l'univers ? Et ça nous amène direct en 1638. Galilée décide de s'attaquer au problème de front. Il publie ça à l'aide dans son discours concernant deux nouvelles sciences. Ce qui est drôle, c'est la forme qu'il choisit. C'est un dialogue ultra pédagogique avec le personnage du maître, Sagredo.

Intervenant 21:55

Ouais, Galilée adorait ce format. Et pour trancher, il propose carrément des expériences pratiques. L'idée, c'était de placer des gens sur des collines éloignées avec des lanternes. L'un masque sa lanterne, l'autre la dévoile dès qu'il voit la lumière du premier et on essaie de mesurer les délais.

Intervenant 12:10

Sauf que bon, à l'échelle de quelques kilomètres sur des collines en Toscane, avec les moyens de l'époque,

Intervenant 22:15

c'était peine perdue.

Intervenant 12:17

Voilà. La lumière va beaucoup beaucoup trop vite pour leurs horloges ou leurs chronomètres rudimentaires. L'intuition était là, mais le laboratoire était beaucoup trop petit en fait.

Intervenant 22:27

Tout à fait. Et c'est pour ça qu'il a fallu attendre 1675 pour qu'un astronome trouve le bon laboratoire. Et ce laboratoire, il n'était pas sur Terre, il était dans le ciel. C'est le Danois Ole Christensen Römer.

Intervenant 12:40

Römer, oui.

Intervenant 22:41

Lui, il ne s'embête plus avec des collines. Il pointe sa lunette directement vers Jupiter, et plus particulièrement vers ses satellites.

Intervenant 12:48

Et il se focalise sur les éclipses de la lune Io, c'est ça ? Quand elle passe dans l'ombre énorme de Jupiter.

Intervenant 22:54

Exactement. À l'époque, on maîtrisait déjà très bien les équations de Kepler. Donc, on connaissait la mécanique céleste, on pouvait prédire l'orbite de Io comme une horloge cosmique parfaite.

Intervenant 13:04

Mais Romère remarque un truc bizarre.

Intervenant 23:06

Bah oui. En observant ces éclipses de façon un peu obsessionnelle, il se rend compte que les équations de Kepler ne collent pas parfaitement avec ce qu'il voit dans son télescape, l'horloge des rails.

Intervenant 13:16

Pour bien visualiser le truc, c'est un peu comme observer les horaires d'un train. Si on est sur le quai, le train a l'air de passer exactement à l'heure. Mais si on s'éloigne de la gare très rapidement, l'image du train met plus de temps à nous arriver. Du coup, il semble toujours en retard, simplement parce que l'information met du temps à voyager.

Intervenant 23:35

C'est une excellente analogie. Romère comprend exactement ça. Quand la Terre, sur son orbite, s'éloigne de Jupiter, la lumière de l'équilibre de Io doit parcourir une distance beaucoup plus grande pour arriver jusqu'à son œil. Et c'est pour ça qu'elle est en retard.

Intervenant 13:49

C'est brillant quand on y pense.

Intervenant 23:51

C'est du génie empirique pur. Ça prouve que ce retard n'est pas dû à un problème de l'orbite de Io, mais au fait que la lumière a physiquement besoin de temps pour traverser l'espace spatial. Entre Jupiter, le Soleil et nous.

Intervenant 14:03

Et du coup, il arrive même à poser des chiffres là-dessus, non ?

Intervenant 24:06

Ouais. Römer postule qu'il existe une vitesse finie, qu'on notera plus tard C, et il fait une première estimation vertigineuse en fonction des positions de ses astres. Il trouve environ 220 000 km par seconde.

Intervenant 14:20

Wow.

Intervenant 24:21

Et c'est énorme pour l'époque. Ensuite, cette mesure va s'affiner. Par exemple, l'astronome britannique James Bradley, en 1728, affine ça à environ 301 000 km par seconde.