J’ai écouté l’Univers et voici ce qu’Il m’a dit

Pourquoi écouter l’espace ? Sébastien nous donne des réponses Tryangulaires, la tête dans les étoiles.

« Le moine, avec cette claire, céleste oreille surpassant l’oreille des hommes, entend à la fois les sons humains et les sons célestes, fussent-ils loin ou près »  (extrait d’un texte bouddhiste)

La musique nous transporte, nous inspire, elle est un langage qui parle à nos émotions. Quoi de plus naturel alors que de rechercher dans l’univers l’harmonie qu’on prête à la musique ? La confrontation à l’univers peut être analogue à ce qu’on ressent à l’écoute d’un chef d’œuvre musical. Et inversement.

Cet article est un voyage. Un voyage à travers l’espace et à travers les temps. Un voyage astronomique et musical pour comprendre notre obsession de la beauté dans les lois du cosmos. C’est d’ailleurs le sens du mot grec Kosmos, l’ordre et l’harmonie, qui s’oppose au Chaos. Aujourd’hui encore nous cherchons dans l’univers des lois qui parlent à nos sens, comme nous cherchons l’ordre et le sens de notre vie.

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Nous allons aussi voir que l’univers a des choses passionnantes à nous dire si l’on sait comment l’entendre. Écouter le chant des planètes, des étoiles et des pulsars, et retrouver ce lien unique que l’on tisse avec le cosmos.

Les civilisations classiques avaient bien compris cette nécessité d’appréhender la réalité par la raison et par l’émotion. Égarons nous un moment dans cette quête de l’harmonie du monde…

Pythagore et l’Harmonie des sphères

« Les nombres gouvernent le monde » – Pythagore

Nous sommes au 5e siècle avant Jésus Christ. Toutes les étoiles occupent une position fixe dans le ciel. Toutes ? Non ! Car un petit nombre de points lumineux résiste encore et toujours à l’immobilité ! Ces étoiles, les anciens les appellent les vagabonds, ou planêtês, en Grec ancien.

En ce temps là vit un grand sage du nom de Pythagore. Oui, comme le théorème. Beau gosse, athlète, mathématicien, philosophe et astronome, Pythagore a décidément tout pour lui. Nourri par un sens de l’émerveillement si cher à ce blog, il est persuadé que le sens de l’existence humaine est profondément lié à ce sentiment d’appartenance au grand Tout. Il se rend compte de l’importance des nombres dans la nature lorsqu’il se met à étudier les instruments de musique. En pinçant des cordes d’une lyre en plusieurs endroits, il remarque qu’il peut créer des sons selon des règles mathématiques ! En pinçant la corde entière, on produit un son, par exemple un do. Coupons la corde en 2 parties égales et le son généré par l’une des moitiés sera augmenté d’une octave. Les 3/4 de la corde serviront à produire une quinte (sol), etc etc. En résumé, les notes harmonieuses pour l’oreille correspondent aux fractions les plus simples !

« MIND BLOWN », se dit Pythagore, « cette idée de rapports harmoniques est tellement oufissime qu’elle doit certainement s’appliquer à l’univers tout entier ! » C’est alors que notre savant se met à élaborer dans son coin son petit modèle de l’univers pour expliquer le mouvement des planètes. Dans celui-ci, la Terre, centre du monde, est une sphère autour de laquelle se baladent les astres connus de l’époque sur des orbites circulaires (oui Pythagore était un fan de cercles): le Soleil, la Lune, Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne et enfin la sphère des étoiles fixes et bien sages.

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Les planètes frottant sur les cordes circulaires d’une lyre cosmique (si si) produisent des notes déterminées par leur orbite et leur vitesse. 7 notes, 7 planètes. Quant aux  distances entre les planètes, elles sont déterminées de manière à ce qu’elles « sonnent juste ». C’est ce que l’on appelle l’harmonie des sphères.

« Dis donc Man, t’as pioché dans ma réserve de Ganga ou quoi ! », lui dit un jour Rastabob, son fidèle ami jamaïcain, à l’évocation de cette idée. Pythagore avait beaucoup d’amis. « On l’entend pas des masses ta musique céleste… Man ». Ce à quoi il répondait que tel l’intrépide parisien vivant près de la ligne de RER B, on était tellement habitué à cette musique qu’on ne l’entendais même plus.

Kepler et la Musique du Monde

 » [Je tiens à] ériger le magnifique édifice du système harmonique de l’échelle musicale … comme Dieu, le Créateur Lui-même, l’a exprimé dans l’harmonisation des mouvements célestes. » – Johannes Kepler

Au fil du temps, la musique évolue, et avec elle les conceptions du monde. On passe progressivement d’un univers où la Terre est au centre à un univers où le Soleil est roi. Mais attribuer des notes aux planètes est une idée qui persiste !

Arrive au 17e siècle un astronome allemand du nom de Johannes Kepler.  Personnage complexe partagé entre un esprit scientifique remarquable et une éducation religieuse très stricte, l’ambition de Kepler est de découvrir la main de Dieu dans le mouvement des astres.

Après des années de recherches issues des observations astronomiques de son ami Tycho Brahe, il découvre que les orbites des planètes ne sont pas des cercles, mais des ellipses ! Pour la première fois dans l’Histoire, une théorie scientifique est confirmée par des observations. Cette idée changera à jamais le visage de l’astronomie, mais elle ne satisfait pas du tout Kepler: pourquoi Dieu aurait-il rendu les orbites des planètes elliptiques, et non circulaires, le cercle étant le symbole de la perfection ? Ah elle est belle, la Genèse d’aujourd’hui. Et si… Et si son but n’était pas la perfection géométrique, mais plutôt harmonique ? Dieu est un grand musicien après tout. Mais oui… MAIS OUI MAIS C’EST BIEN SUR ! LES PLANÈTES ! ELLES… ELLES CHANTENT !!

« Mais bien sûr, et la marmotte elle met le chocolat dans le papier d’alu », lui répond Tycho, sceptique. Comme on pouvait s’y attendre, son idée est vachement controversée. Mais qu’à cela ne tienne, Kepler s’inspire des travaux de Pythagore, convaincu par les 2 hypothèses du vieux sage :

  •     La clé du cosmos réside dans le nombre
  •     Les lois de l’harmonie donnent du sens à ces nombres

Kepler va ainsi attribuer à chaque planète une mélodie basée sur leur mouvement. Les planètes accélèrent en s’approchant du Soleil et décélèrent en s’en éloignant, ce qui fait varier les tons de la gamme cosmique.

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Seul minuscule problème : en utilisant les formules de Kepler il faudrait plus de 30 ans pour jouer la symphonie astrale dans son intégralité ! Mais en comprimant le temps on arrive à la transformer en quelque chose d’audible :

Tout fier, Kepler consigne ces idées dans son œuvre majeure, Harmonices Mundi (la Musique du Monde), dans lequel il révolutionne une nouvelle fois les sciences de l’univers en démontrant qu’il existe une relation entre la période des planètes et leur distance au Soleil, relation qu’on appellera plus tard la troisième loi de Kepler*.

Son grand regret sera de ne pas avoir pu expliquer l’origine du mouvement des planètes, mais les données qu’il aura fournies seront utilisées plus tard par un certain Newton pour formuler sa théorie de la gravitation universelle !

* Le carré de la période de révolution est proportionnel au cube de la distance au Soleil !

A l’écoute de la lumière

« Le silence éternel de ces espaces infinis m’effraie. » – Blaise Pascal

Cette idée de l’harmonie des sphères, ou de la musique des sphères, a-t-elle survécu à l’épreuve du temps ? Scientifiquement parlant non, elle a disparu pendant la Renaissance. L’harmonie musicale du monde a été progressivement remplacée par des lois mathématiques. L’étude de la lumière des astres s’est substituée à l’étude de leurs sons. Totalement ? Pas si sûr… Munissez-vous de votre plus belle paire d’écouteurs, je vous promets que ça en vaut la peine.

Mais arrêtons nous un moment pour réfléchir. Je vous ai promis d’écouter les sons de l’univers, mais est-ce seulement possible ?

C’est bien connu, dans l’espace, personne ne vous entendra crier. Le son étant une onde mécanique, il a besoin d’un milieu pour se propager. Un son se propagera d’autant plus vite que le milieu sera dense. Ainsi, dans l’air, le son créé par un concert de Justin Bieber se déplacera à 340 mètres par seconde. Le même concert sous l’eau se répandra à une vitesse de 1500 mètres par seconde. Le Bieber n’étant pas une créature aquatique, on remarquera d’ailleurs avec un plaisir peu dissimulé la durée réduite de la performance dans ce dernier cas.

Une onde sonore se propage par compression et détente des molécules.
« Baby Bab-Bloub blough blarghhhhh… »

Du coup, dans le vide très poussé que constitue l’espace, où l’on ne trouve environ qu’une particule de matière par centimètre cube, il y a effectivement peu de chance qu’on entende quoi que ce soit.

A l’inverse, la lumière, qui est aussi une onde, mais d’une nature différente, abonde dans l’espace, et peut se propager sans problème dans le vide. Elle constitue ainsi la majeure partie de l’information qui nous parvient de l’univers.

La lumière est une onde électromagnétique, c’est à dire une perturbation
 d’un champ électrique (en rouge) et d’un champ magnétique (en bleu), 
qui oscillent perpendiculairement à la direction de propagation

Et la lumière que nous recevons dans tout le spectre électromagnétique révèle un monde riche et dynamique, une véritable symphonie visuelle. Symphonie visuelle que l’on peut parfaitement traduire en sons perceptibles par l’oreille par des moyens informatiques ! Les paysages sonores qui en résultent sont saisissants, et constituent de puissants outils de vulgarisation. En voici quelques exemples…

  • Voyager et la musique du système solaire

En 1977, deux sondes sont lancés pour étudier les planètes externes du système solaire: les sondes Voyager 1 et 2. Chaque sonde est dotée d’une dizaine d’instruments scientifiques qui vont sonder diverses propriétés de ces grosses boules de gaz: des détecteurs de particules, de plasmas*, de champs magnétiques, des antennes radio… Un jour, Régis, de la NASA, se dit que ce serait vachement stylé de convertir les données de quelques instruments en sons. Régis sort alors sa grosse paire de ciseaux et réalise un collage hétéroclite des différents signaux. Quand soudain, Régis se rend compte qu’il a oublié d’étiqueter les pistes sonores. Quel con ce Régis. Du coup on ne sait plus vraiment ce qu’on entend… Mais ça sonne bien ! Ainsi naît la collection des « Symphony of the planets », une série en 5 albums de sons de l’espace, pour le plaisir de nos oreilles.

Mais que peut-on y entendre ? Et bien, à cause des particules chargées qui tournent en leur sein, la plupart des planètes se comportent comme de gros aimants. Le Soleil, quand à lui émet continuellement un vent de particules chargées à travers le système solaire, selon ses humeurs. Pris au piège dans le champ magnétique des planètes, des lunes et des anneaux, ces particules spiralent autour des lignes de champ et produisent des ondes radio. Ces ondes lumineuses sont passées à la moulinette numérique pour qu’on puisse les entendre. En résulte une musique profondément étrange, éthérée, atmosphérique. Amateurs d’ambient et de musique planante, vous allez vous régaler.

Plus récemment, la sonde Voyager 1 a défrayé la chronique en devenant le premier émissaire interstellaire de l’humanité, le premier objet artificiel à dépasser la limite de notre bon vieux système solaire. Cet événement historique a été suivi par une autre annonce de la NASA: celle du tout premier son de l’espace intersidéral enregistré par la sonde, à environ 19 milliards de kilomètres du Soleil.

Comprimée dans le temps, cette enivrante mélopée, qui n’est pas sans rappeler les bruitages au thérémine d’un vieux film de Science Fiction, représente en fait les vibrations du plasma interstellaire qui entoure la sphère d’influence du Soleil. Le fait que ce son est de plus en plus aigu au fil du temps traduit le fait que ce plasma est de plus en plus dense à mesure que l’on s’éloigne du système solaire.

A l’heure où vous lisez ces lignes, le vaisseau intrépide continue inexorablement sa course vers les espaces infinis où nul homme n’est allé avant, unique preuve de notre existence aux yeux de l’univers. Bonne route, Voyager…

*Un plasma, c’est une soupe gazeuse et chaude de particules chargées

  • Le chant de la Terre

S’il est une planète dont on peut affirmer avec certitude qu’elle n’est pas silencieuse, c’est bien la nôtre. Voilà maintenant plus de 100 ans que nos émissions de radio et de télévision s’échappent de notre point bleu pâle à la vitesse de la lumière. Mais les épisodes de Secret Story ne sont pas les seules ondes que notre planète émet dans l’espace. Il se passe autour de la Terre des choses dont vous n’avez pas idée…

Les sons ci-dessus n’ont pas été enregistré dans une forêt tropicale Amazonienne, mais bien dans l’espace, et plus particulièrement dans la ceinture de radiations qui entoure notre planète, qu’on appelle la ceinture de Van Allen. Ils sont le résultat d’un phénomène bien connu des radioamateurs, « l’effet chorus », qui reflète l’interaction entre le vent solaire et le champ magnétique terrestre.  Encore une fois pas des sons, mais des ondes radio qui oscillent à des fréquences entre 0 et 10 000 Hz*, captées par les satellites RBSP (Radiation Belt Storm Probes) de la NASA, puis converties en sons. Ces ondes ayant le bon goût de couvrir les mêmes fréquences que notre champ auditif (de 20 à 20 000 Hz), on a une retranscription fidèle de ce qui se passe autour de la Terre.

*1 Hz = 1 vibration par seconde

  • La mélopée des étoiles

Si on sait les écouter, les étoiles ont des histoires à nous raconter. Leur histoire. Par les variations de l’intensité de la lumière qu’elles nous émettent, elles nous chantent leur taille, leur température, leur vitesse de rotation et les grumeaux de plasma pétillant  à leur surface. Chaque étoile possède son chant caractéristique, issu de sa signature lumineuse.

Les astrophysiciens restent à l’écoute de cette mélodie, dont la beauté est difficile à percevoir pour l’oreille profane. Ils espèrent ainsi révéler leurs cortèges de planètes, dans la petite éclipse que ces dernières produisent…

  • La danse frénétique des pulsars

Ah les pulsars, quels objets fascinants ! Imaginez. Nous vivons la mort d’une étoile massive, beaucoup plus massive que notre Soleil. Le combat que l’étoile mène entre sa gravité et la pression de son rayonnement touche à sa fin. L’étoile ayant épuisé sa réserve de carburant nucléaire, la gravité a finalement le dernier mot. Cette agonie stellaire se traduit par une violente explosion, où les couches de gaz qui la constituaient sont propulsées à une vitesse proche de celle de la lumière, enrichissant son environnement d’éléments de plus en plus lourds, par collisions. Ce qui reste de cette explosion épique est un cadavre d’étoile, en rotation extrêmement rapide, et tellement dense qu’il n’est plus constitué que de neutrons. Un pulsar. Les rares électrons survivant à sa surface sont entraînés par un puissant champ magnétique et sont violemment éjectés de celle-ci, produisant des jets de lumière dans son axe de rotation.

 Imaginez. Un astre d’une vingtaine de kilomètres de diamètre, la taille de Paris, tournant sur lui-même à une vitesse inimaginable, pouvant aller jusqu’à MILLE ROTATIONS PAR SECONDE,  avec la régularité d’un métronome. Tictictictictictictic… De véritables phares cosmiques. Écoutez seulement…

***

Au final, l’univers regorge d’informations qui ne demandent qu’à être traduites pour qu’on y trouve du sens. Cette quête de sens est intimement liée à notre recherche de la beauté que l’on attribue au monde… Et si la musique continue d’inspirer les astrophysiciens, l’univers n’a pas manqué d’inspirer des générations de musiciens ! Mais ce sera l’objet d’un autre article…

Sources :

  • L’harmonie des sphères
  1. http://www.normandbastien.com/site_doremi/25.html
  2. http://fr.wikipedia.org/wiki/Harmonie_des_sph%C3%A8res
  3. http://astrosophia.free.fr/musique_des_spheres.htm
  4. http://agora.qc.ca/documents/cosmos–le_cosmos_selon_pythagore_par_jacques_dufresne
  • Harmonices Mundi
  1. http://soundpossibilities.wordpress.com/2011/08/07/education-music-physics-science-math-and-so-on-ad-infitum/
  2. http://www.amaranthpublishing.com/kepler.htm
  3. http://www.keplersdiscovery.com/Harmonies.html
  4. http://hermetic.com/godwin/kepler-and-kircher-on-the-harmony-of-the-spheres.html
  5. http://fr.wikipedia.org/wiki/Harmonices_Mundi
  • L’odyssée musicale de Voyager
  1. http://www.stufftoblowyourmind.com/blog/symphonies-of-the-planets/
  2. http://meshugganeh.tumblr.com/post/12423935776/click-on-images-to-view-at-original-size
  3. http://www.space.com/22781-voyager-1-interstellar-space-sounds-video.html
  • Effet chorus
  1. http://bigbrowser.blog.lemonde.fr/2012/10/03/magnetisme-ou-lon-decouvre-que-le-chant-de-la-terre-ressemble-au-chant-des-baleines/

Pour aller plus loin:

PS: A propos de l’image d’introduction, qui représente Jodie Foster jouant une astrophysicienne du SETI dans le film Contact. Elle écoute avec son casque stéréo les signaux issus des radiotélescopes en arrière plan pour y déceler un coup de fil des extraterrestres. Poétique image, mais aussi liberté prise avec la réalité ! En effet, le projet Phoenix, véritable projet d’écoute de signaux aliens lancé par le SETI, examine environ 28 millions de canaux de fréquences simultanément, ce qui est assez difficile à suivre pour un humain. A la place, des ordinateurs scannent les signaux provenant du ciel et n’alertent les astronomes que si un motif inattendu apparaît ! En attendant, les chercheurs du SETI vont se faire un autre café… Ce qui ne gâche en rien le chef d’œuvre cinématographique que constitue ce film, qui reste à ce jour le portrait le plus réaliste du travail du célèbre institut.

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