Avez-vous déjà entendu parler de la planète Vulcain ? À la fin des années 1800, de nombreux scientifiques pensaient que c'était réel : une planète chaude près de Mercure (ainsi nommée d'après le dieu de la forge), dont l'attraction gravitationnelle aurait provoqué une oscillation de l'orbite de Mercure. Mais en 1915, Albert Einstein a tué cette notion, comme le raconte Thomas Levenson du MIT dans son nouveau livre, ‘The Hunt for Vulcan’, publié aujourd'hui par Random House. Comme l'ont montré les calculs d'Einstein, l'orbite de Mercure correspondait parfaitement à sa théorie de la relativité générale, dans laquelle la gravité suit simplement la forme de l'espace-temps, mettant fin à tout besoin apparent de croire en Vulcain. MIT News s'est entretenu avec Levenson, directeur du programme d'études supérieures en rédaction scientifique du MIT, pour parler de son livre.
Q. Pendant combien de temps les gens ont-ils cru en Vulcain, et pourquoi ?
A. La croyance en Vulcain dure de 1859 à 1915. Mais l'histoire commence vraiment dans les années 1680, quand Isaac Newton écrit les ‘Principia’, le texte fondateur de la révolution scientifique, et y décrit et élabore les conséquences de ses lois de mouvement et la loi de la gravitation universelle. Les successeurs de Newton ont essayé d'appliquer cette loi avec de plus en plus de sophistication aux problèmes que vous voyez réellement dans la nature.
Le grand triomphe romantique de la science newtonienne fut la découverte de la planète Neptune, en 1846. Il y avait des anomalies dans l'orbite d'Uranus, qui avaient été découvertes en 1781. L'astronome français Urban Jean Joseph Le Verrier a calculé et dit que ces problèmes peuvent être expliqués s'il y avait une autre planète que nous n'aurions pas encore trouvée au-delà de l'orbite d'Uranus, dont le remorqueur gravitationnel tire sur Uranus pour créer ces anomalies. Quelques heures après sa recherche, les astronomes d'observation ont trouvé Neptune, qui était une confirmation émotionnelle très puissante de la vision du monde de Newton.
Le Verrier a [alors] trouvé un minuscule résidu d'oscillation sur l'arc de Mercure. Alors il a suivi exactement le même raisonnement, pour exactement les mêmes raisons : il fallait qu'il y ait un autre corps, une autre masse, tirant dessus pour produire cette anomalie. Ce qui a suivi a été un jeu du chat et de la souris : certaines personnes ont cherché Vulcain et n'ont pas pu le trouver, alors qu'il y avait des rapports répétés de découverte par des professionnels et des amateurs.
Q. Mais alors Albert Einstein a annulé tout cela – en démontrant que l'oscillation de Mercure correspondait à sa notion de relativité générale, dans laquelle la gravité représente les contours de l'espace-temps. Ce livre est-il donc une autre façon d'examiner comment nous sommes passés de la physique classique à la relativité, en un sens ?
A. Oui, Einstein arrive et en raison d'une contradiction logique entre sa théorie de la relativité restreinte et la gravitation newtonienne, cherche une façon différente de penser la gravité et la trouve dans la relativité générale. Et utilise ensuite l'orbite de Mercure pour tester si sa théorie est correcte ou non. Ce qu'il est.
Très inhabituel pour Einstein, lorsqu'il a obtenu la bonne réponse dans ses calculs, assis à son bureau… il était fou de joie et n'a pas pu travailler pendant quelques jours. Einstein n'était pas une personne qui était sujette à des émotions extrêmes. Quand il a obtenu l'orbite correcte pour Mercure, cela équivalait pour lui à la confirmation de la relativité générale.
Q. Quelles leçons plus importantes sur la science tirez-vous de ce conte ?
R. Il y a deux choses vraiment intéressantes à raconter sur cette histoire. La première est que lorsque vous avez une vision du monde qui est si puissante et qui fonctionne si bien, elle conditionne votre façon de voir le monde. Il y avait absolument toutes les raisons pour lesquelles Vulcain devait exister. Ce n'était pas du tout une idée folle. Ces gens n'étaient pas fous. Ils faisaient de la science comme vous vous attendez à ce que la science soit faite. Mais la logique émotionnelle interne ainsi que la logique mathématique ont conduit [certains] astronomes à se persuader qu'ils avaient vu quelque chose qui n'était pas là. C'est juste un récit édifiant.
L'autre chose intéressante est ce qui se passe lorsque [certaines] personnes ont réalisé que Vulcain n'était pas là. Il y a le fameux cliché selon lequel un seul fait laid peut détruire la plus belle théorie. Mais tant que la gravitation newtonienne était le moyen de comprendre l'univers, il était difficile de comprendre ce que signifiait l'absence de Vulcain. Ce n'est que lorsque Einstein est venu avec une construction théorique qui était en conflit avec la gravitation newtonienne qu'elle est devenue [claire] : le problème n'était pas la planète manquante, le problème était de penser à l'espace et au temps dans le mauvais sens.
L'une des choses que j'essaie de faire dans ce livre est de dire, nous en savons peut-être plus que le passé, mais nous ne sommes pas meilleurs qu'eux dans ce domaine. Ils travaillaient sur une idée difficile, avec des observations difficiles, à la limite des connaissances scientifiques de l'époque, et ils se sont trompés. Mais nous ne sommes pas à l'abri des erreurs de mesure, et nous ne sommes certainement pas à l'abri de la capacité d'auto-tromperie humaine. Les historiens d'ici 100 ans se moqueront de nous comme nous rions de nos amis d'il y a 100 ans.
