L'âge du numérique- L'univers est-il numérique?

L'histoire récente de l'astronomie a connu des développements inattendus dus aux nouveaux types de télescopes, notamment de très larges télescopes terrestres et des télescopes orbitaux qui nous livrent des images vraiment admirables. Les télescopes spatiaux ont aussi ouvert de nouveaux champs d'étude dans des longueurs d'ondes qui sont bloquées par l'atmosphère terrestre, dans les rayonnements gamma, x, ultraviolets et infrarouges, nous donnant de "nouveaux yeux" capables de scruter le ciel plus en détail et plus loin, mais qui nous ont aussi révélé des parties de l'univers dont nous ignorions l'existence et des phénomènes qui n'émettent aucune lumière et ne sont donc pas détectables par les yeux humains.

Nous observons une alliance étrange et merveilleuse entre les nouvelles technologies et l'astronomie; chaque nouvelle génération de télescopes a totalement transformé notre vision de l'univers. L'astronomie, l'une des plus anciennes sciences, devient ainsi l'une des plus jeunes. Cette série spectaculaire de découvertes liées à la technologie nous inspire l'humilité et nous rappelle une fois de plus à quel point notre connaissance de l'univers est contingente et dépendante des nos outils. Ces télescopes constituent des prolongements de nos sens humains, de sorte que nous ne sommes plus les mêmes humains, que notre cosmogonie change ainsi que l'idée que nous nous faisons de notre place dans l'univers.

La question de savoir si l'univers est numérique nous fait penser à son contraire. L'univers ne peut pas être compris en s'en tenant seulement à la lumière visible, la seule que puisse détecter l'oeil humain. Pour interpréter l'univers, nous devons nécessairement élargir la capacité de notre système neuroperceptif humain afin de pouvoir détecter toutes les fréquences lumineuses du spectre électro-magnétique, des ondes radio aux ondes gamma, mais aussi toutes les autres sources d'énergie telles que les neutrinos et les autres particules atomiques et subatomiques.

Bientôt nous utiliserons aussi les ondes gravitationnelles et peut-être un jour les particules de l'énergie sombre que nous avons découverte récemment. Et par leur nature même, tous ces fichiers de données que nous fournissent les nouvelles technologies auxquelles nous recourons pour étendre notre capacité de perception sont numérisés pour être affichés et interprétés sur les écrans de nos ordinateurs. La réponse à la question "l'univers est-il numérique aujourd'hui?" est donc: oui.

Nous pouvons recenser au moins cinq méthodes liées, que nous utilisons dans les sciences de la nature et en astrophysique contemporaine, ainsi que dans notre mode de pensée.

La première est la méthode expérimentale, selon laquelle un chercheur met en oeuvre un dispositif d'expérience dont il connaît très bien les paramètres : en faisant varier légèrement l'un de ces paramètres, il peut établir la nature des liens entre ces paramètres. Nous sommes familiers par exemple avec la fameuse expérience de Galilée sur la chute des objets, les balles qui roulent sur des plans inclinés ou les pendules dont on fait varier la longueur et le poids.

La seconde est la méthode d'observation, qu'on utilise en astronomie ou en archéologie, des domaines où on ne peut pas faire d'expérimentation, on ne peut pas inverser le mouvement de l'histoire, mais où, au contraire, on peut regarder en arrière dans le passé et voir les premières phases de l'univers, ou repérer des objets semblables ayant cependant de petites différences. Nous pouvons alors grâce à des hypothèses vérifier si l'état antérieur de ces objets ou leurs modifications sont cohérents avec nos hypothèses. La découverte de la matière manquante dans l'univers en est un remarquable exemple: elle est due à la mesure des vitesses de rotation des étoiles dans les galaxies ou des galaxies entre elles dans les amas de galaxies.

La troisième méthode, que j'appellerai la méthode théorique, se base sur des principes généraux, tels que la symétrie ou la conservation de l'énergie et permet de nous guider dans la découverte de l'existence de nouvelles sortes de physiques. Cette méthode a été particulièrement efficace en liaison avec les mathématiques, pour établir des descriptions théoriques de situations qu'on a comparé avec l'observation, faisant ressortir de petits écarts avec la théorie. Cette méthode de comparaison entre la prédiction théorique et l'observation a varié au cours des siècles.

À l'époque de Newton, nous avions une forte prévalence de la pensée théorique sur l'observation, encore très modeste. Du temps de Darwin, il fallait faire de grands voyages de récoltes de données. Aujourd'hui, comme l'a souligné notamment l'historien Daniel Boorstin, nous disposons d'une énorme quantité de données, mais notre pensée théorique est comparativement pauvre. Il est souvent plus difficile de trouver une théorie correcte, en accord avec la réalité, que les données dont nous avons besoin.

L'une des réponses possibles face à ce déluge de données numériques sur l'univers a été la méthode de la simulation numérique, qui consiste à calculer par ordinateur l'évolution de cette simulation, puis à la comparer avec l'observation astronomique. Quand il y a une bonne concordance, on peut en déduire que cette simulation numérique nous donne des indications intéressantes sur les forces en présence dans l'univers et celles qui dominent. Les cosmologistes sont confrontés aujourd'hui à tant de données, que cette méthode de la simulation apparaît comme l'une des plus efficaces pour trier ces données d'où nous tirons les bases de notre compréhension.

La cinquième méthode commence à peine à être utilisée et elle consiste à fédérer des observatoires virtuels. Aux États-Unis (www.us-vo.org) et dans des recherches internationales, on met en place de tels programmes consistant à regrouper toutes les informations disponibles dans les archives de tous nos télescopes terrestres, orbitaux et situés plus loin dans l'espace. Une fois ces observatoires virtuels constitués, les astronomes, au lieu de pointer l'un de ces télescopes vers le ciel, consultent ces bases de données, et ciblent l'un des points de ce ciel virtuel. L'observatoire virtuel réunit alors toutes les images et toutes les données constituées par l'ensemble de ces télescopes concernant ce point, ou cette étoile, ou cet objet céleste.

Ces données incluent non seulement les images et les données dans toutes les couleurs du spectre électromagnétique, mais aussi tous les fichiers numériques constitués il y a 10 ou 50 ans, ou il y a quelques minutes seulement. Les astronomes espèrent faire ainsi des découvertes surprenantes non seulement sur les variations temporelles du ciel, mais aussi sur la complexité des phénomènes, grâce à la masse énorme des données compilées, qu'une vision limitée et instantanée ne permettrait pas.

Simultanément, les astronomes construisent des télescopes robotisés, capables de surveiller le ciel et de nourrir constamment ces bases de données, qui accumulent les fichiers numériques, de sorte que ce ciel virtuel est constamment rafraîchi avec les données numériques actualisées.

Une fois tous ces observatoires virtuels constitués, on peut vraiment dire au sens réel que l'univers est aujourd'hui numérique. Les astronomes ne se lèveront plus la nuit pour aller observer le ciel, mais fixeront leurs regards avec leurs télescopes virtuels sur ces vastes amas de données numérisées. Cela changera notre conscience de nous-mêmes. Notre connaissance intuitive et de nous-mêmes était bâtie sur notre expérience sensorielle humaine. Avec l'extension de nos sens grâce à ces nouveaux télescopes, ces cyber-astronomes vont élaborer de nouveaux modèles d'intuition et d'interprétation du monde autour de nous, donnant naissance à de nouvelles sortes de sensibilité humaine.

Dans la communauté artistique, nous discutons déjà du post-numérique. Dans cinquante ans peut-être les cyber-astronomes aborderont-ils aussi à leur tour la question d'un univers post-numérique, qui reconnectera le numérique et le biologique.

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Astrophysicien, l'auteur a été directeur du programme de l'Observatoire orbital NASA EUVE à l'Université de Berkeley, qui a établi la première carte du ciel dans le rayonnement extrême ultraviolet; il travaille actuellement dans l'équipe de recherche visant à établir la preuve de l'accélération de l'expansion de l'univers (Supernova Acceleration Probe) en étudiant la nature de l'énergie sombre qui a été récemment découverte. Il est aussi le directeur général des publications Leonardo (Mit Press) qui se consacre à la convergence contemporaine de l'art, de la science et des technologies.