The Most Precarious Day in the Universe

1er septembre 1939.

WH Auden s’est rendu au Dizzy Club dans le centre de Manhattan et s’est assis au bar. Au milieu des rythmes jazz et des boissons alcoolisées, le poète a tenté de trouver un équilibre dans un monde qui, d’un faux équilibre, avait basculé.

Hitler venait d’envahir la Pologne et le monde, pour la deuxième fois, tombait dans la guerre.

Le même jour, la revue scientifique Examen physique a publié son 56e volume, contenant deux articles qui, ensemble, pourraient démêler l’univers.

Dans l’un d’entre eux, Robert Oppenheimer et Hartland Snyder ont donné la première description d’une étoile s’effondrant en un trou noir. Dans l’autre, Niels Bohr et John Archibald Wheeler ont montré comment un noyau atomique peut se diviser, libérant une énergie horrible.

La continuité de l’espace-temps aux plus grandes échelles, la stabilité de la matière aux plus petites et le monde humain se situent au milieu : ils ont tous basculé en même temps.

C’était une date qui formait sa propre singularité. Si la précarité des affaires humaines avait autrefois été compensée par la solidité de la physique, elle était soudain devenue précaire sur toute sa longueur.

Tout le monde pensait que l’effondrement allait s’arrêter. Albert Einstein, Karl Schwarzschild, tous les physiciens qui avaient déjà pensé à des objets ultra denses se contractant sous leur propre gravité, pensaient que cela finirait par s’arrêter. Faites tomber un vase d’une table et il atterrit sur le sol ; ça ne tombe pas pour toujours. Il devait y avoir du terrain sous nos pieds. Mais dans leur article « On Continued Gravitational Contraction », Oppenheimer et Snyder ont prouvé le contraire.

Lorsqu’une étoile ordinaire brille, c’est grâce à un équilibre parfait entre la pression extérieure de la fusion nucléaire et la pression intérieure de la gravité. Cet équilibre est l’étoile. Mais lorsqu’il manque de carburant – lorsqu’il n’y a plus d’hydrogène à fusionner en hélium, plus d’hélium à fusionner en carbone et en oxygène – la pression vers l’extérieur se relâche et la gravité prend le dessus.

Pour une étoile de taille moyenne (huit fois la masse de notre soleil ou moins), la coque externe est éjectée dans l’espace tandis que le noyau interne s’effondre, sa matière étant de plus en plus dense jusqu’à… qu’elle s’arrête. Il y a un terrain.

Les lois de la physique quantique empêchent les électrons d’occuper le même état. À mesure qu’ils se rapprochent de plus en plus, leurs impulsions sont forcées de diverger, créant suffisamment de pression extérieure pour arrêter l’écrasement de la gravité. Comme des bras de fer à égalité, ils se retrouvent dans une impasse. Nous l’appelons une naine blanche : une braise dense d’un blanc bleuté qui brille faiblement dans le ciel.

Mais disons que l’étoile est plus grande ou que la naine blanche vole de la masse à une étoile compagnon. Ensuite, la pression électronique n’est pas suffisante. L’étoile ne cesse de s’effondrer, sa densité augmente. Les électrons sont écrasés dans les noyaux ; ils se combinent avec les protons pour former des neutrons. La gravité tente de rassembler ces neutrons dans le même état quantique, de sorte que leur impulsion augmente considérablement, créant une nouvelle pression qui attrape la chute. Il y a un plancher sous le plancher. Ce nouvel équilibre est une étoile à neutrons.

Mais si l’étoile était encore plus massive – si, disons, elle avait au départ une masse 20 fois supérieure à celle du soleil – la pression neutronique ne tiendrait pas. Et alors ?

“Si la masse de l’étoile originale était suffisamment petite”, écrivent Oppenheimer et Hartland dans leur article du 1er septembre, “ou si une quantité suffisante de l’étoile pouvait être soufflée de la surface par le rayonnement, ou perdue directement dans le rayonnement, ou si le moment cinétique de l’étoile était suffisamment grand pour la diviser en petits fragments, alors la matière restante pourrait former une distribution statique stable… Nous considérons le cas où cela ne peut pas se produire.”

C’est-à-dire le cas où il n’y a pas de plancher.

En utilisant les équations d’Einstein, Oppenheimer et Snyder ont montré que l’étoile flambée rétrécirait, atteignant finalement la taille de son « rayon gravitationnel » – ce que nous appellerions maintenant son horizon des événements – la limite à laquelle la gravité devient si forte et la géométrie de l’espace-temps si déformée que la lumière finit par se maintenir sur place ; chaque chemin vers l’extérieur mène directement vers l’intérieur.

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Pour un observateur observant à distance, les longueurs d’onde de la lumière sembleraient de plus en plus étirées et le temps de plus en plus lent à mesure que l’étoile rétrécirait. C’est l’effondrement de Zénon : la matière infaillible met une éternité à s’approcher de l’horizon et ne parvient jamais à la traverser. L’horizon ressemble à un étage, mais ce n’est que relatif. Passez à la perspective de la matière infaillible et il n’y a pas d’horizon. Le monde continue de s’effondrer et la gravité, après avoir mangé tout ce qu’elle a pu trouver, se mange elle-même. Aucune force adverse ne peut être invoquée. La réalité n’a plus d’options. En l’espace d’une seconde, tout se contracte jusqu’à un certain point, puis plus rien.

Oppenheimer et Snyder eux-mêmes s’accrochaient à une once d’espoir. La formation de la singularité – la fin de l’espace, du temps et du monde – était si troublante qu’ils étaient convaincus d’avoir tort. Qu’ils avaient laissé de côté « un fait physique essentiel qui permettrait de vraiment atténuer la singularité ».

Le 1er septembre à 4 heures du matin, à la poste centrale de Dantzig, les lignes téléphoniques étaient coupées. Coincée dans le corridor polonais, Dantzig était une ville semi-autonome, mais les Polonais géraient les chemins de fer et le courrier. Quarante-cinq minutes après que les Allemands ont coupé les lignes téléphoniques, les premiers coups de feu retentissent au-dessus de la mer Baltique. Des volontaires se sont précipités pour défendre le bâtiment : Konrad Guderski, ingénieur de combat et sous-lieutenant de réserve de l’armée ; Jan Michon, directeur de la Poste ; 51 employés polonais ; ainsi que le gardien de l’immeuble, sa femme et leur fille de 10 ans, Erwina. Ils ont stocké des mitrailleuses, des fusils assortis et des grenades à main à l’approche des nazis.

À Varsovie, les sirènes des raids aériens ont retenti au-dessus de la ville. Les navetteurs sortaient des tramways et se réfugiaient dans les bâtiments les plus proches. Les policiers ont dépêché les piétons égarés à l’intérieur. Sur la place Pilsudaski, une famille d’agriculteurs a abandonné sa charrette tirée par des chevaux et a couru se mettre à l’abri. Tout était silencieux. Une légère pluie tombait sur les rues désertes, sur les bus, les voitures et les tramways abandonnés au milieu de la route. Puis l’un des fermiers est ressorti en courant, a attaché un sac de nourriture au museau de son cheval et est rapidement retourné à l’intérieur.

Les noyaux atomiques étaient censés être stables. Bien sûr, vous pourriez les bombarder et ils émettraient une particule ou deux, comme des éclats de pierres, mais les pierres resteraient. Ensuite, les chimistes ont frappé un atome d’uranium avec des neutrons et se sont retrouvés avec du baryum, un élément si loin dans le tableau périodique qu’il n’avait aucun sens. Comme si le noyau d’uranium s’était brisé en deux. Personne ne savait comment cela pouvait arriver. Mais dans leur article du 1er septembre 1939, « Le mécanisme de la fission nucléaire », Bohr et Wheeler ont montré que le noyau ressemble moins à de la pierre qu’à de l’eau. « Dans le présent article, écrivent-ils, est développé un traitement détaillé du mécanisme du processus de fission et des effets qui l’accompagnent, basé sur la comparaison entre le noyau et une goutte de liquide. »

Dans un noyau composé de protons et de neutrons, la force électrostatique répulsive entre les protons chargés positivement exerce une pression vers l’extérieur, menaçant de tout faire exploser, tandis que la force nucléaire, qui attire à courte distance, maintient le tout ensemble. Dans certains isotopes lourds, comme l’uranium 235 ou le plutonium 239, la configuration des protons et des neutrons se situe juste à la limite de la stabilité. Frappez-le avec un neutron et le tout se déforme, comme une goutte de liquide tendue du robinet. Dans leur article, Bohr et Wheeler ont effectué des calculs montrant les différentes étapes de la déformation : comment elle oscille, s’allonge et tente de s’accrocher.

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Parfois, un noyau peut encaisser le coup et récupérer. Il peut absorber le neutron, se déformer, puis éliminer l’énergie supplémentaire en émettant un rayon gamma ; le neutron trouve sa place dans le noyau, qui se stabilise comme un isotope plus lourd. Parfois, il crachera le neutron ou convertira un neutron en proton ou basculera en métastabilité avant de trouver un nouvel état fondamental.

Mais parfois, ont montré Bohr et Wheeler, il y a un point de non-retour. Le neutron déforme la goutte de liquide juste assez pour qu’elle ne puisse pas récupérer. Il s’allonge et se pince au milieu ; des groupes de protons et de neutrons se rassemblent à chaque extrémité, la force nucléaire maintenant à peine le tout, comme la tension superficielle qui maintient la goutte suspendue au robinet, prête à couler.

Bohr n’aimait pas le mot « fission ». (« Quel est le verbe ? » a-t-il demandé à Wheeler. « On ne peut pas dire qu’un noyau « pêche ». ») Mais il n’y a plus aucun moyen de l’arrêter maintenant. La force nucléaire, qui n’agit qu’à courte distance, ne peut pas parcourir la forme, tandis que la répulsion électrostatique traverse toute la distance et fait éclater les deux moitiés. “Par la division du noyau”, écrivent Bohr et Wheeler, “une très grande quantité d’énergie sera libérée”.

Mais le résultat de la fission n’est pas seulement de l’énergie. C’est aussi plus de neutrons. Placez les dominos ainsi et vous pourriez déclencher une réaction en chaîne.

Les enfants de Londres faisaient la queue dans toutes les gares de la ville, une main serrant celle de leur mère, l’autre un masque à gaz. Le service téléphonique a été coupé entre les États-Unis et l’Europe. Les banques britanniques déplaçaient leur argent dans des demeures à la campagne. Une panne d’électricité a été imposée ; les feux de circulation étaient recouverts de disques de carton fendus. Au zoo de Londres, 40 serpents venimeux et une poignée d’araignées veuves noires ont été euthanasiés pour les empêcher de s’échapper dans le chaos. Trois mille chauffeurs de taxi ont rejoint les pompiers ; des pompes de remorque ont été installées sur leurs cabines. A Manchester, 3 600 femmes enceintes ont été évacuées. (Les journaux ont rapporté que les hommes restés sur place ont été forcés de préparer leur propre petit-déjeuner.) Au Caire, les bijoux du sarcophage du roi Toutankhamon étaient emballés dans des caves à l’épreuve des bombes. A Paris, le dernier morceau de vitrail a été retiré de l’église Saint-Denys de la Chapelle et soigneusement rangé.

Et bien d’autres choses se sont produites. À Heath, Massachusetts, Norma Behr a reçu un panier de fleurs en l’honneur de ses 24 années de service à la New England Telephone Company. À New Bedford, des égoutiers ont récupéré le portefeuille perdu de Daisy Fleming. Un dogue allemand de Beaver Falls, en Pennsylvanie, a donné son sang pour sauver la vie d’un terrier de Boston nommé Tiny. À Cleveland, dans l’Ohio, des centaines d’enfants ont assisté à un toast à la guimauve. Et à midi à Berlin, avec le bruit des coups de feu au loin, une foule a repéré un troupeau de cigognes et l’a applaudi.

Dans la vie, dans l’univers, il y a des points de bascule. Points de non-retour. Parfois, vous tombez et quelque chose vous rattrape, et parfois vous continuez à tomber. Nous voulons croire que les choses sont stables dans leur essence, comme les étoiles fixes du firmament, quand tout est toujours au bord du gouffre, les forces de la nature poussant tout à l’extrême, là où elles se brisent. Et c’est seulement parce qu’il y a des nœuds le long du chemin – des objets qui sont en réalité des yeux dans la tempête – où les forces s’annulent momentanément ou se tiennent à distance, que l’espace-temps, la structure et la société persistent, au moins pour un petit moment, jusqu’à ce que quelque chose les déséquilibre à nouveau et qu’une force ou une autre se libère sans frein. Cela déclenche une réaction en chaîne : les effets cumulatifs des neutrons sur les neutrons, de la gravité sur la gravité, de la peur sur la peur, de la puissance sur la puissance. Quand cela arrive, il n’y a pas de retour en arrière. Il n’y a qu’un nouvel équilibre si nous avons de la chance.

Mais c’est peut-être là le fait essentiel qu’Oppenheimer et Snyder craignaient d’avoir laissé de côté. Les étoiles et les atomes succombent aux forces de la nature. Mais toi et moi sommes des forces de la nature. Nous pouvons réagir et essayer de ramener le monde à un état stable avant qu’il ne nous échappe.

Illustration principale par Katherine Streeter