Charlotte Etasse, élève du Cours Florent

Quels points communs entre un séisme, un embouteillage et les taches du léopard ? entre la forme d'une fougère et celle des côtes de Norvège ? entre la naissance d'une tornade et l'apparition de la vie ?Tous ces phénomènes se caractérisent par une complexité qui a longtemps laissé la science traditionnelle perplexe. C'est seulement dans les années 1970 qu'elle leur trouve un début d'explication : la théorie du chaos était née.

Souvent incompréhensible pour les non-scientifiques, ou jugée contradictoire avec la science classique, cette théorie repose en fait sur deux idées d'une «simplicité profonde» : l'hypersensibilité de certains systèmes à leurs conditions initiales et les rétroactions qui accompagnent parfois leur évolution. Contrairement à ce qui a été trop souvent dit, la théorie du chaos ne remet pas en question les lois de Newton, découvertes voilà plus de trois cents ans. Les récentes avancées montrent même qu'elle permet d'éclairer les comportements a priori inexplicables de la météo, des marchés boursiers, des séismes, des populations... Véritable révolution dans notre façon de comprendre et d'interpréter la science contemporaine, cette théorie a mené les chercheurs à deux doigts de percer l'ultime mystère : l'origine de la vie.

C'est ce que nous explique John Gribbin, en relatant quatre siècles de découvertes scientifiques, de la mécanique classique à la biologie moléculaire, de Galilée à James Lovelock. L'auteur du Chat de Schrödinger se révèle plus alerte que jamais, son propos d'une pédagogie et d'une clarté remarquables.

Docteur en astrophysique, John Gribbin enseigne à Cambridge. Il est l'auteur de nombreux ouvrages scientifiques destinés au grand public, notamment Le Chat de Schrödinger (Champs-Flammarion, 1994) ; À la poursuite du Big Bang (Champs-Flammarion, 1992) ; La Terre-serre (Robert Laffont, 1992).

À l'origine de ses travaux, une découverte datant de 1583. Galilée est alors étudiant en médecine à Pise. Un jour qu'il s'ennuie pendant un sermon à la cathédrale, il fixe du regard un lustre qui oscille et entreprend de mesurer la durée des oscillations avec son pouls. Il s'aperçoit alors que la durée d'une oscillation est invariable, que l'arc parcouru par le lustre soit long ou court. Grâce à d'autres expériences, Galilée comprendra que cette durée dépend de la longueur du pendule, non de l'amplitude du mouvement : c'est le principe de l'horloge à balancier. Sans aller jusqu'à fabriquer une horloge (il en dessina une, que son fils réalisa plus tard), Galilée se servit des mouvements d'un pendule pour mesurer le temps lorsqu'il étudia le comportement d'une boule roulant le long d'un plan incliné.
Les expériences qu'il mit au point pour y parvenir donnent une illustration à la fois de son intelligence et de ce qu'est la méthode scientifique. Son objectif était d'étudier la chute des corps, afin de déterminer l'effet de la gravité sur le mouvement. Mais les boules tombaient trop vite pour qu'il puisse observer leur mouvement. En les faisant rouler sur un plan incliné, il comprit qu'il obtenait ainsi une version étirée dans le temps, ralentie, de leur chute. C'est grâce à ce dispositif qu'il fit ses découvertes sur l'accélération.
La vitesse d'un objet vous dit quelle distance il parcourt en un certain laps de temps - par exemple, une seconde. Une vitesse constante de 9,8 mètres par seconde signifie qu'à chaque seconde le mobile parcourt 9,8 mètres. Mais Galilée s'aperçut que les objets qui tombaient (ou les boules qui roulaient sur leur plan incliné) allaient de plus en plus vite, leur vitesse augmentant à chaque seconde. Fait décisif : ses expériences montraient que cette augmentation était toujours la même, de seconde en seconde. C'est ce que l'on appelle l'accélération uniforme. Une accélération uniforme de 9,8 mètres par seconde à chaque seconde signifie qu'à la première seconde l'objet parcourt 9,8 mètres ; à la deuxième, il en parcourt 19,6 ; à la troisième, 29,4, et ainsi de suite. Si je choisis cette valeur, c'est que 9,8 mètres par seconde est très précisément l'accélération que subit un objet, à la surface de la Terre, en tombant sous l'effet de la gravité. La donnée temps intervenant deux fois, on dit de l'accélération qu'elle est un «effet de second ordre», alors que la vitesse est un «effet de premier ordre». Et cette accélération due à la gravité explique - pour en revenir à notre propos initial - le comportement des pendules.
Mais ce n'est pas tout. Galilée fit une autre découverte, en rapport étroit avec le sujet qui nous occupe dans ce livre : il s'aperçut que le mouvement des boules sur leur plan était légèrement ralenti par des frottements.