Petits ou grands projets : tout compte en science

Direction de la science, de la technologie et de l'industrie
A la fin de 1995, les responsables du télescope spatial Hubble ont pris une initiative audacieuse. D’ordinaire, les astronomes du monde entier rivalisent avec acharnement pour obtenir le droit d’utiliser pendant quelques précieuses minutes cet instrument qui coûte plusieurs milliards de dollars. Cette fois, pourtant, pendant dix journées entières, le télescope a été pointé sur « rien », c’est-à-dire la partie du ciel la plus vide qui soit. A la grande satisfaction de l’équipe d’Hubble, l’image obtenue était loin d’être blanche. On pouvait y voir quelque trois mille objets, chacun étant une galaxie composée de centaines de milliards d’étoiles. Si les galaxies relativement proches laissaient entrevoir leur structure, les plus lointaines et les plus floues ne formaient qu’une traînée minuscule. La lumière de ces galaxies à peine visibles a voyagé jusqu’à nous pendant plusieurs milliards d’années. L’univers dans son ensemble ne datant que de 12 milliards d’années environ, ce sont là, en fait, les toutes premières galaxies qui aient jamais existé. Il serait peut être vain de chercher aujourd’hui les objets les plus distants, et donc les plus anciens. Il n’y a – ou il n’y avait – rien de plus à voir et les chercheurs ont enfin fini par prendre en photo tout ce qui a déjà existé un jour, en remontant pratiquement jusqu’à la nuit des temps.
Toujours en 1995, un groupe de physiciens enthousiasmés a annoncé la découverte d’une particule élémentaire qui leur échappait depuis plusieurs années : le légendaire « quark top ». C’est un monstre parmi les particules. Sa masse est près de 200 fois supérieure à celle du proton ordinaire. Pour parvenir à le faire exister, il a fallu toute la puissance du plus grand collisionneur mondial, le Tevatron du Fermilab, qui se trouve à Chicago et qui coûte des milliards de dollars. Cette découverte a permis aux scientifiques qui étudient le monde physique à son niveau le plus élémentaire de confirmer enfin ce que l’on appelle le Modèle standard, théorie qui explique tout, à une échelle infinitésimale, à partir des constituants les plus élémentaires de la matière : « les quarks » et « les leptons ».Les petites découvertes scientifiques Ces deux importantes découvertes font partie des grandes victoires de la « science lourde », qui regroupe des projets coûteux, complexes et de longue durée, ciblés sur certains des défis les plus difficiles à relever auxquels est confrontée la science contemporaine. Mais la science lourde n’est pas forcément caractérisée par le recours à des équipements très lourds. Par exemple, le vaste projet du génome humain exige la coordination des travaux d’un grand nombre d’unités de recherche de taille moyenne et à financement autonome issues de nombreux pays. Néanmoins, tout projet relevant de la science lourde suppose des investissements massifs et des équipes multinationales de scientifiques et d’ingénieurs qu’il faut gérer sur de très longues périodes. Il va sans dire qu’il ne faut pas pour autant perdre de vue la « science traditionnelle ». Après tout, la percée technologique qui a révolutionné notre siècle s’est faite sur une table ordinaire : c’était lorsque le premier transistor a été assemblé le 16 décembre 1947 par les laboratoires Bell.Le rôle et l’importance des projets et des programmes de science lourde ne cessent d’évoluer en fonction des nouveaux besoins des scientifiques et des décideurs. Nombre de chercheurs qui travaillent dans les domaines de la science traditionnelle, comme la physique de la matière condensée, sont actuellement les principaux utilisateurs des très grandes installations, telles que les sources de neutrons et les installations de rayonnement synchrotron. S’agissant de l’action politique, notamment en matière de santé, de production alimentaire ou de protection de l’environnement, les pouvoirs publics ont de plus en plus besoin des résultats issus de recherches menées à grande échelle, comme celles touchant à la cartographie du génome et aux systèmes d’observation de la Terre. La recherche n’échappe pas à la rigueur budgétaire dans nombre de pays de l’OCDE, mais les gouvernements se doivent constamment de poursuivre la mise en œuvre de programmes lourds de mégascience. Et pour cause : il est urgent de régler certaines questions.RadioparasitesPrenons l’exemple de la radioastronomie. C’est un cas typique de convergence entre la politique scientifique et d’autres domaines de l’action gouvernementale qui, par nature, appelle indéniablement des consultations entre gouvernements.Les astronomes ont besoin d’accéder à des bandes du spectre de radiofréquences sans brouillage pour étudier les signaux très faibles émis par les radiosources cosmiques. Or, cet accès est menacé du fait que l’utilisation de ce spectre s’est massivement accrue ces dernières années. Encore récemment, on pouvait préserver les observatoires de radioastronomie de la plupart des interférences produites par les activités humaines en les installant dans des endroits isolés. Cela ne suffit plus car, le spectre étant peu à peu envahi, les interférences sont de plus en plus fréquentes, ce qui fait perdre un temps précieux d’utilisation des télescopes très coûteux. La principale menace vient des transmissions des très nombreux satellites de télécommunications en orbite basse qui sont mis en service de nos jours. Celles-ci risquent d’engorger complètement des bandes du spectre où l’on trouve des informations irremplaçables sur certains phénomènes astronomiques. Ce n’est pas l’isolement géographique qui peut remédier à ce problème, et cela ne fait qu’accentuer les difficultés causées par les interférences artificielles en radioastronomie. On peut se faire une idée de l’importance du problème en prenant l’exemple d’un simple téléphone portable : même s’il était localisé dans un lieu aussi loin que la lune, le signal qu’il émet à sa propre fréquence de transmission, comparé aux émissions naturelles des objets astronomiques, représente sur Terre l’une des radiosources les plus intenses dans l’espace. Les signaux provenant d’un satellite commercial peuvent atteindre une intensité des centaines de millions de fois supérieure à celle de ces objets, d’où l’impossibilité de les observer dans les fréquences adjacentes.Le problème pourrait s’aggraver davantage avec la prochaine génération de télescopes actuellement à l’étude. Ces instruments seront cent fois plus sensibles que les télescopes actuels, et suffisamment sensibles pour permettre d’observer pratiquement toute l’histoire de l’univers et de remonter juste après le Big Bang. Il est plus en plus difficile de traiter les problèmes que posent les interférences dans le cadre des instances nationales et internationales de réglementation existantes. La radioastronomie, dont les progrès relèvent de l’intérêt général, et les compagnies de télécommunications, en particulier celles qui assurent des services par satellite au profit de tous, doivent trouver le moyen de coexister et de se développer. Les dispositions techniques et réglementaires à cet effet ne peuvent se concevoir qu’à la faveur d’un dialogue entre toutes les parties intéressées : les instances de réglementation nationales et internationales, la communauté scientifique mondiale en radioastronomie et les compagnies de télécommunications. Le Forum Mégascience de l’OCDE prend actuellement l’initiative de lancer un tel dialogue. Il comptera probablement sur le concours du groupe d’étude informel qu’il est prévu de mettre en place avec la participation de l’industrie, du monde de l’astronomie, des organismes de réglementations et des gouvernements.Quel avenir pour la mégascience ?Lorsque l’on s’interroge sur l’avenir de la mégascience, il est courant d’invoquer l’imprévisibilité de l’entreprise scientifique et la façon dont les progrès réels dépassent pratiquement toujours les attentes et l’imagination des prévisionnistes. Les avancées spectaculaires du XXème siècle et les prévisions timorées (avec le recul) datant d’un siècle, justifient les grands espoirs fondés sur les cent prochaines années ainsi que la prudence avec laquelle il faudra aborder dans le détail les découvertes à venir.Cependant, force est de constater que nombre de questions fondamentales dont les réponses échappaient aux chercheurs dans les années 1890 restent sans réponse. Jusqu’où va l’univers ? Comment et quand s’est-il formé ? Finira-t-il un jour ? Quels sont les constituants les plus élémentaires de la matière ? Quelle est la véritable nature du temps et de l’espace ? Comment est apparue la vie sur notre planète ? La vie existe-t-elle ailleurs ? Comment fonctionne le cerveau ? Ces questions, que les scientifiques des trois, quatre ou dix générations qui nous ont précédés croyaient comprendre parfaitement, doivent encore figurer dans la catégorie « inconnue ». La science elle-même a ajouté à cette liste de nouvelles interrogations : comment concilier la mécanique quantique avec la gravitation ? Comment se fait-il que la nature paraisse si minutieusement réglée pour donner (ou peut-être nécessiter) l’existence de la vie, voire de la pensée ?A l’approche de la fin d’un siècle marqué par de grandes découvertes, le fait de constater que nos connaissances sont encore marquées par certaines lacunes d’une importance déconcertante complique davantage les choses. Par exemple, de quoi l’univers est-il fait ? Après tout, près de 90 % de ses éléments restent inconnus et il existe quelques bonnes suppositions sur ce que pourrait être sa consistance ou son lieu. Parfois, des doutes demeurent même dans des domaines où la plupart des scientifiques annonceraient volontiers une victoire durement remportée. La plupart des observateurs, par exemple, tiennent pour une certitude la théorie du Big Bang, alors que d’autres mettent en évidence quelques failles dans un édifice dont l’écroulement, d’ailleurs tout à fait concevable, n’est pas exclu. Rien ne permet d’entrevoir la « fin de la science », étant donné les attentes considérables et les incertitudes qui persistent. Une chose est sûre : la science lourde a un rôle à jouer pour éclairer les points obscurs du tableau.


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