Sérendipité = chance x sagacité

En 1964, Arno Penzias oui Robert Wilsondeux scientifiques travaillant aux Laboratoires Bell, développaient une nouvelle antenne de vingt pieds, conçue comme un dispositif ultrasensible pour mesurer les ondes radio réfléchies par les soi-disant « ballons échos », l’un des premiers satellites artificielsessentiellement une boule métallique capable de réfléchir les ondes électromagnétiques.

Le travail était délicat car le signal produit par les satellites était très faible et pour l’enregistrer, il fallait supprimer toute interférence, y compris les ondes radar et les fréquences normales de communication radio. Une fois éliminées, les deux scientifiques se sont débarrassés des interférences provenant de la chaleur dégagée par l’antenne elle-même, en la refroidissant avec de l’hélium liquide, à une température de seulement quatre degrés au-dessus du zéro absolu.

Dans ces conditions, Penzias et Wilson s’attendaient à juste titre à n’enregistrer sur leur récepteur aucun signal ne provenant pas des satellites. Cependant, ils ont découvert un bruit mystérieux qui, bien que très faible en intensité, était néanmoins cent fois plus intense que ce que leurs calculs indiquaient. Le problème les a tourmentés pendant des mois. Le bruit ne semblait provenir d’aucune source évidente sur la planète, ni du Soleil ni même de la galaxie, car il ne montrait aucune préférence pour une direction par rapport à l’autre. Après d’innombrables vérifications, ils sont arrivés à la conclusion qu’ils détectaient une nouvelle source radio extragalactique d’origine inconnue.

Exactement au même moment, un groupe d’astrophysiciens de l’Université de Princeton (épaisseur, Peebles oui Wilkinson) préparaient une proposition visant à rechercher le rayonnement micro-ondes dû au Big Bang. L’idée était que le rayonnement électromagnétique, émis lors du big bang il y a quatorze milliards d’années, pouvait être détecté, bien que beaucoup plus « froid », c’est-à-dire décalé vers de très grandes longueurs d’onde en raison de la effet Doppler. L’article détaillant l’idée est tombé entre les mains d’un professeur du MIT, Bernard F. Burke, qui en discuta avec son ami Penzias, qui réalisa à son tour que le rayonnement de fond micro-onde que l’équipe de Princeton voulait rechercher pouvait correspondre à l’étrange signal que Wilson et lui avaient détecté. Penzias appela Dicke et l’invita à venir dans son laboratoire pour « écouter » le bruit mystérieux ; Une autre coïncidence heureuse de notre histoire est que Princeton se trouve à une heure de route de Holmdel, où Penzias et Wilson avaient leur laboratoire. Il ne leur a pas fallu longtemps pour établir que les deux scientifiques des Bell Labs avaient effectivement réalisé l’une des découvertes les plus importantes de l’histoire de la physique.

Les résultats ont été publiés à toute vitesse dans le Lettre du journal astrophysique. La formule proposée par les astrophysiciens de Princeton était celle de deux articles simultanés. Dans la première, Dicke et sa compagnie ont souligné l’importance de la découverte du rayonnement de fond micro-ondes comme confirmation de la théorie du Big Bang. Dans le second, signé par tous, la mesure expérimentale était détaillée et proposée comme preuve possible de l’existence de ce rayonnement. Les scientifiques de Princeton espéraient peut-être que cette formule leur vaudrait le prix Nobel – après tout, c’était eux qui étaient à l’origine de l’idée – mais le prix Nobel est allé à ceux qui avaient – par pur hasard – réalisé la découverte (quarante ans plus tard, Peebles recevrait le prix tant attendu, reconnaissant enfin la grande contribution du groupe de Princeton à la découverte).

Deux scientifiques jouant avec une antenne font une découverte qui ne confirme rien de moins que la théorie du Big Bang ? Ni plus ni moins. Si cette flûte n’avait pas joué, un rayonnement de fond micro-ondes aurait-il été découvert ? Très probablement, Dicke et sa compagnie étaient à l’origine de cette idée et, plus important encore, en 1964, la technologie existait pour détecter ce rayonnement. Une fois que les scientifiques savent comment construire un instrument de mesure, il est inévitable qu’ils l’exploitent au maximum. Quel rôle la chance a-t-elle joué dans cette découverte ? Offrir un improbable prix Nobel à Penzias et Wilson ? Sans doute. Avancer une découverte inévitable ? Il semble. Pouvons-nous dès lors conclure que le hasard n’a rien à voir avec la découverte scientifique, qu’il s’agit d’une simple anecdote ? Absolument pas. En fait, la chance est un élément essentiel de la découverte scientifique et l’une des raisons pour lesquelles il est essentiel d’investir dans la science fondamentale (et en particulier dans la science fondamentale qui n’est pas orientée vers la mode actuelle). Il s’agit cependant d’un destin bien particulier qui, selon la célèbre phrase de Louis Pasteurne favorise que les esprits préparés.

Le mot hasard (de l’anglais hasard) a été inventé par l’écrivain anglais Horace Walpole en 1754, et fait référence au conte de fées des trois princes de Serendip. La fable raconte l’histoire d’un trio de princes voyageurs, dont les aventures sont ponctuées de découvertes, dans lesquelles interviennent deux facteurs : la chance et la sagacité.

Trois mots-clés commençant par s et cela nous permet d’écrire une curieuse formule :

S = S × S (sérendipité = chance × sagacité)

Ou bien:

S = S²

La chance, capricieuse, se manifeste quand elle le souhaite. En 1895, radiographie Il étudiait les rayons cathodiques produits par les nouveaux tubes à vide lorsqu’il est tombé par hasard sur les rayons X, une découverte dont l’application a sauvé d’innombrables vies. De la chance, beaucoup de chance, y compris l’anecdote selon laquelle le scientifique a pris, par pur hasard, la radiographie de sa propre main. Mais la chance n’aurait servi à rien à quelqu’un de moins systématique et méthodique, de moins alerte ou tenace. Beaucoup d’autres auraient simplement ignoré les premiers indices de l’existence d’une nouvelle forme de rayonnement que Röntgen n’a pas manqué, de telle sorte qu’ils n’auraient pas pu réaliser l’expérience avec laquelle la fortune a récompensé l’esprit préparé.

Beaucoup d’autres n’auraient pas travaillé pendant des mois et des mois pour éliminer tous les bruits de fond, comme l’ont fait Penzias et Wilson, de sorte qu’ils n’auraient pas compris la possibilité que ce bruit gênant soit un signal cosmique. Quand Flamand Lorsqu’il raconta à d’autres collègues qu’une mystérieuse moisissure semblait capable de tuer les staphylocoques dans ses cultures, la réaction générale fut qu’il avait commis une erreur dans sa préparation. Le hasard a sans aucun doute contribué à la découverte de la pénicilline, mais il a fallu un Flamand pour la transformer S dans S²tout comme il en fallait Pierre oui Marie Curie qui a travaillé pendant des années pour découvrir la radioactivité, ou un Takaaki Kajita se rendre compte que le bruit de fond gênant qui dérangeait les physiciens qui voulaient découvrir la désintégration du proton était dû à un comportement inexplicable des neutrinos qui s’est avéré être le prodigieux effet quantique des oscillations entre leurs espèces.

L’histoire des découvertes scientifiques où le hasard est essentiel est si longue que ceux d’entre nous qui se consacrent à la profession oublient parfois qu’il existe des découvertes pour lesquelles la chance n’aide pas autant. Le muon, qui n’est rien d’autre qu’un électron lourd, a été découvert par hasard, et il s’est avéré être un concept tellement étrange qu’un des grands scientifiques du moment, Rabbin Isidor Isaacil s’est excalmé: “Qui a commandé ça ?» (Mais qui a demandé cela ?), suggérant clairement que le Créateur ou la nature n’était pas tout à fait dans son bon sens pour produire des copies inutiles d’une particule élémentaire. Cependant, le troisième électron lourd (tau) a été découvert par Martin Perl oui Gary Feldman dans une expérience presque spécialement conçue pour leur recherche et leur capture. On peut en dire autant du boson de Higgs, qui a nécessité plus d’un demi-siècle d’efforts énormes impliquant une armée de physiciens des particules.

À propos, l’histoire des découvertes scientifiques n’est pas toujours un joli conte de fées avec une fin heureuse. Mendeleïev il n’a pas remporté le Nobel pour la découverte du tableau périodique ; Rosalinde Franklin, sur les images radiologiques desquelles s’est basée la découverte de l’ADN, n’a été reconnue pour sa contribution essentielle qu’après sa mort ; et l’histoire de la découverte de la violation de parité, un autre des grands jalons de la physique, inverse la découverte du rayonnement de fond. Dans ce cas, Lee oui Lequeldes physiciens théoriciens – et des hommes d’ailleurs – ont remporté le prix Nobel pour avoir proposé l’existence de cet effet, mais le comité a « oublié » de le décerner à Wu (ou “Madame Wu” comme nous la connaissons tous dans le métier) dont la merveilleuse expérience a prouvé que les spéculations de Lee et Yang étaient exactes. D’un autre côté, peut-être que toute la question des récompenses et des reconnaissances n’est pas si importante. En science, le hasard n’est pas une formule garantie pour le succès. C’est un clin d’œil du dieu et, selon les mots du grand poète S.MitchellEn référence à Élégies du sublime Rainer Maria RilkeLorsque Dieu nous rend visite, une fin heureuse n’est pas nécessaire.

Mais le dénominateur commun de tant d’expériences dans lesquelles la chance aide est qu’elles sont réalisées par des scientifiques qui jouent. Jouer, en science, est une activité très sérieuse. Ceux d’entre nous qui s’enferment dans un laboratoire souterrain et consacrent deux décennies de leur vie à la recherche d’une désintégration qui pourrait prouver que le neutrino est sa propre antiparticule jouent à une loterie improbable et y abandonnent leur vie. Nous affirmons souvent à nos bailleurs de fonds que ce jeu en vaut la peine compte tenu des découvertes que nous faisons en cours de route (je ne peux pas garantir que nous prouverons un jour que le neutrino est à la fois matière et antimatière, mais entre-temps nous avons appris à construire un nouveau type de scanner TEP pour améliorer l’imagerie médicale). Mais ce genre d’arguments ne rend pas compte de toute la valeur de la science fondamentale.

La science et la technologie qui l’accompagne ont révolutionné le monde à plusieurs reprises au cours des deux derniers siècles. L’électricité, le téléphone, la microélectronique, Internet, la turbine à vapeur, le moteur à combustion, CRISP, la pénicilline, les rayons X, les scanners TEP, les vaccins… La liste est interminable, mais le dénominateur commun est que beaucoup de ces découvertes ne seraient pas possibles. ont été réalisés sans que les scientifiques effectuent des recherches là où ils ne devraient pas. L’effort visant à synthétiser le vaccin qui nous protège du tristement célèbre SRAS-CoV-2 a été fructueux, mais il n’a pas abouti à un nouveau type de nanorobot capable d’identifier les antigènes à la demande et de les neutraliser. De tels nanorobots pourraient être utilisés pour générer de nouveaux vaccins dès l’apparition de nouveaux virus, et je suis sûr que le lecteur appréciera l’importance d’une telle chose. Ce qui n’est peut-être pas clair pour vous, c’est que la recherche ciblée produit rarement un bond en avant dans les connaissances. La recherche fondamentale, oui. Il est possible que les principes de base de ce nanorobot aient été découverts par hasard par un scientifique étudiant comment combiner des nanoparticules avec des molécules biologiques, peut-être dans un but complètement différent.

La science appliquée résout les problèmes d’aujourd’hui et nous sommes tous très conscients, à l’époque où nous vivons, de son utilité (même si, il faut le dire, nous ne nous sommes souvenus de Sainte Barbe que lorsque nous avons entendu le tonnerre). La science fondamentale est le pain de demain, ce que le grand scientifique Pedro M. Echénique a baptisé comme « l’utilité sublime de la science inutile », et qui aussi, comme nous l’avons vu, obéit à la curieuse équation S = S².