Miscellanées scientifiques du mois de janvier

En fouillant dans le désordre créatif de ma bibliothéque, j'ai retrouvé coincé entre deux polars les "miscéllanées de monsieur schott" , une fameuse et légendaire « collection de petits riens essentiels » J'ai alors décidé d'en offrir une version "scientifique" qui j'espère vous plaira !

Page d'illustration du "De rerum natura" Page d'illustration du "De rerum natura"

Qui a inventé la Bombe ?

L’explosion le 6 et le 9 aout 1945 de deux bombes atomiques à Hiroshima et Nagasaki allait changer le cours de l’histoire et le cours de la science. Désormais, la science n’était pas uniquement une force de progrés, mais également une force de destruction. Grâce à sa puissance et à son efficacité, la fin de l’univers pouvait être envisagé. Cette réalisation a été rendu possible par une action collective de scientifiques brillants, les meilleurs de leur génération. Portrait de quelques scientifiques qui ont rendu possible le pire :

Léo Szilard est un physicien d’origine viennoise. En butte aux persécutions raciales des nazis il se réfugie en Angleterre. C’est là qu’il met en évidence la possibilité de la « réaction en chaîne », qui permet en même temps la possibilité de « réacteurs nucléaire » et d’une arme d’une prodigieuse efficacité. Il travaille avec le physicien italien Enrico Fermi à la construction du premier « réacteur nucléaire ». Il correspond avec Einstein, et le persuade d’écrire une lettre au président des états unis lui demandant de mener des recherches sur la possibilité d’une bombe que de leur coté les allemands sont en train d’étudier. Il déménage ensuite aux états unis aprés le d ébut de la seconde guerre mondiale et participe au « projet manhatan » de construction d’une bombe. Il se heurte au Général Leslie Richard Groves et est rapidement écarté du projet en raison de son pacifisme revendiqué. Il deviendra aprés la seconde guerre mondiale un des fers de lance de l’opposition des scientifiques à la bombe atomique.

Kenneth Bainbridge fut un formidable expérimentateur ainsi que l’inventeur et le constructeur du spectromètre de masse (permettant d’analyser la composition d’un matériau par analyse de sa masse atomique) et du Cyclotron, le premier accélérateur de particule. C’est en raison de ses compétentces de « constructeurs » qu’il a été réquisitionné (avec le Cyclotron qu’il avait construit à l’Université de Békerley) C’est lui qui supervisa le premier essai « pratique » de la Bombe. Sa réplique est restée célébre, face à l’enthousiasme de Robert Oppenheimer, il s’écria il supervisa l'installation pour la première explosion nucléaire, baptisée Trinity. Dans l'un de ses articles paru dans le Bulletin of Atomic Scientists (1975), il décrivit précisément sa recherche d'un endroit approprié pour les tests, et le succès que fut le test du 16 juillet 1945. Sa remarque à Oppenheimer juste après l'événement, « Now we are all sons of bitches » (Maintenant nous sommes tous des fils de pute)

Niels Bohr est un des physiciens les plus important du XX siécle. Son importance dans l’élaboration de ce qui allait devenir la mécanique quantique a été déterminante. Il a d’ailleurs été récompensé par le prix nobel de physique en 1922. Son échange avec Einstein est resté célébre (Einstein ayant contesté son modèle « probabiliste » de la mécanique quantique d’un « Dieu ne joue pas aux dés », Bohr lui a rétorqué « Attétez d’expliquer à Dieu comment il doit penser ») un peu moins son implication dans la fabrication de la bombe atomique. Il s’est évadé du Dannemark (son pays natal) a trouvé refuge en Suéde, est passé par la Grande Bretagne avant de rejoindre aux usa le centre de Fort Alamo, le « laboratoire usine » ou fut conçu, mis au point et produit la premiére bombe atomique.

Robert Oppenheimer fut le principal dirigeant scientifique et technique des recherches menées à Alamo. Son attitude pacifiste aprés la guerre lui couta sa carriére scientique, l’armée l’interdisant de toute recherche et lui enjoignant même de ne pas pénétrer dans les laboratoires universitaires. Il fut l’exemple même du scientifique « possédé » par son invention. Sa danse, lors de la premiére explosion atomique (au nouveau mexique) est restée célébre, ainsi que sa réflexion devant l’horreur des deux villes rasées : « Nous savions que le monde ne serait plus le même. Certains ont ri, certains ont pleuré. La plupart étaient silencieux. Je me suis souvenu d'une ligne du texte hindou, le Bhagavad Gita ; Vishnou essaye de persuader le Prince de faire son devoir et, pour l'impressionner, prend son apparence aux multiples bras et lui dit : « Maintenant je suis la Mort, le destructeur des mondes ». Je suppose que nous avons tous pensé cela, d'une façon ou d'une autre »

Edward Teller était un collaborateur somme toute secondaire du projet Manhattan, mais dés cette époque il défendait l’idée de substituer à la « fission » nucléaire la « fusion » nucléaire (passer de la bombe « A » à la bombe H) et il fut celui qui dirigeait dés 1946 ce projet. Il est également connu comme celui ayant témoigné contre Robert Oppenheimer à la « commission des activités anti américaines » (du temps du maccartysme) et dénoncé celui ci comme « communiste », ce qui brisa sa carriére scientifique. 'Isidor Isaac Rabi, un des principaux animateur du mouvement scientifique contre la bombe déclara à cette occasion  : « Le monde serait meilleur sans Edward Teller ». Il resta un « faucon » jusqu’a sa mort. Peu avant, il soutenait Reagan dans sa tentative de « guerre des étoiles ».

 

La plus belle des équations mathématiques.

Il ne fait aucun doute selon moi que la plus belle des équations mathématiques soit la fameuse « égalité d’euler »

 

eiπ + 1 = 0

 

Elle réunit en effet cinq des chiffres ou des symboles  emblématiques des mathématiques : le zéro, géniale invention indienne, le un, géniale invention musulmane, pi, le rapport du rayon à la circonférence, E la base des logarithmes népériens et i le nombre « imaginaire » défini comme tel : ixi =-1

La beauté de cette équation, son élégance provient bien entendu de son extréme simplicité. Mais outre sa beauté on peut également considérer son utilité, en ce qu’elle est indispensable à la résolution mathématique du « traitement du signal » et donc de la numérisation des phénoménes physiques (la transformée de fourrier et l’équation aux ondelettes, deux techniques mathématiques indispensable dans notre monde numérisé)

 

Cinq Canulars scientifiques

Sous des dehors très sérieux, les scientifiques adorent faire des blagues. Sans compter certains médias dont le rôle de « passeur de science » s’accomode très bien de

Le premier canular fut inventé par un journal new-yorkais, le « New York Sun » (aucun rapport avec le « sun » britannique) qui deviendra au XX siécle le plus grand tirage de la presse des usa. Le Great Moon Hoax (littéralement « grand canular lunaire ») est une série de six articles publiés du 25 au 31 août 1835 qui relataient la fausse découverte d'une vie extraterrestre sur la Lune, attribuée à John Herschel qui était à l’époque le plus grand astronome de ce pays. Des illustrations viennent illustrer une fantaisie débridée ou les « lunaires » nous ressemblent étrangement, sauf une paire d’aile tout a fait seyante.

L’homme de Piltdown est l’invention d’une nouvelle espèce d’hominidé, entre l’homme et le singe (le « chainon manquant) en Angleterre ou la montée irrésistible du nationaliste imposent au nationalisme grand breton de trouver eux aussi un témoignage de la préhistoire à l’instar de leurs voisins français (homme de cro magnon) et allemands (homme de Néandertal) Il s’agit en fait d’un canular fait par l’anthropologue évolutionniste Theiliard de Chardin qui associe une tête d’être humain et une mâchoire de singe.

F.D.C. Willard (fl. 1975–1980) est le nom de plume d’un chat siamois nommé Chester ayant appartenu au physicien Jack H. Hetherington. Il est connu pour avoir avoir été crédité par son propriétaire en tant qu'auteur principal ou co-auteur de plusieurs articles dans des revues scientifiques internationales, principalement sur la physique des basses températures. Apriori, c’est le seul annimal familier a avoir une activité scientifique soutenue. A part mon propre chat bien entendu, qui innove dans algorithmique en se promenant sur le clavier pendant que je code en Python (à mon avis, il a un problème avec les serpents)

Les canulars scientifiques ne datent pas d’hier On pourrait citer par exemple celui du géant d’Orange. Le 11 janvier 1613 des ossements d’un géant du nom de Théobocus sont retrouvé dans une sablonnière. Selon les instigateur de ce canular, la taille du géant ainsi reconstitué dépasse les dix métres ! L’origine de ce prétendu géant est légendaire, lors de la « Guerre des Cimbres », le général romain Marius combat ce géant entre Aix en Provence et Marseille. Il édifie un arc de triomphe a Orange afin de rappeler sa victoire. La taille du géant est censée etre supérieure à la taille de ce fameux arc de triomphe, celui d’Orange. La supercherie aurait été organisée par Mazuyer, chirurgien à Beaurepaire, et par David Bertrand ou Chenevier, notaire, les auteurs de la prétendue découverte.

Les dangers du monoxyde de dihydrogène font l’effet d’une campagne de dénonciation extrémement inquiétante au début des années 1990.

- son inhalation, même en faible quantité, peut causer une mort par asphyxie

- sa forme gazeuse peut causer de graves brûlures

- le contact prolongé avec sa forme solide provoque des lésions des tissu

- est souvent associé aux cyclones mortels

- ses variations de température sont à l'origine du phénomène climatique El Niño

- il est un élément principal des pluies acides

- il contribue à l’érosion des sols

- il est relâché en grande quantité par les centrales nucléaires, directement dans les rivières et les mers, ou bien dans l'atmosphère

- il peut être à l’origine de catastrophes écologiques lors d’intempéries

- sous sa forme gazeuse, c'est un puissant gaz à effet de serre

- on le trouve en très fortes concentrations dans les océans, les fleuves et rivières

- il provoque la corrosion et la destruction des métaux et des appareils électriques

- même après rinçage prolongé, il en reste toujours des traces

- il est utilisé dans des cas de torture

- la plupart des jeunes délinquants en consomment

- il présente à la fois un caractère acide et basique

- certains alcooliques le mélangent avec leur boisson pour en atténuer les effets

- c'est un puissant solvant, largement utilisé dans l'industrie chimique

Le dihydrogéne monoxyde est surtout connu par son nom vernaculaire, l’eau….

 

Le livre du mois : La vie secréte des arbres de Peter Wohllenbe

Dans un récit passionnant et engagé, publié en janvier 2017 en français, Peter Wohlleben, un forestier allemand qui travaille à la tête d'une forêt gérée de manière non productiviste raconte la vie intime de ces végétaux si commun: les réseaux de filaments créés par les champignons, la grande sociabilité des hêtres, la langage des racines qui craquent et l'incroyable pulsion de vie des arbres.

Nous les pensions silencieux, éteints, immuables. Après la lecture de ce livre, vos promenades en forêt vont prendre une tout autre dimension. Allons même plus loin puisque Peter Wohlleben s'y risque en s'appuyant sur des études publiées dans les plus sérieuses revues scientifiques, les arbres ont bien des leçons à nous donner en terme de partage et de communication. Ce sont des êtres sociables qui aiment la compagnie des autres et ce tout en conservant chacun leur propre caractère.

Mais les arbres ne vivent pas seul : ils établissent des relations sociales avec l'ensemble du vivant, des champignons ou de minuscules annimaux quasi invisibles et en tout cas inconnu.

Au total un livre éblouissant d'intelligence et de générosité, d'ouverture d'esprit, riche de sa diversité d'approche d'un acteur essentiel du vivant, l'arbre !

 

probléme numéro un : trouvez les menteurs !

Vous voila invité a un congrés scientifique. Il y a en tout 2000 scientifiques, des physiciens, des chimistes et des sociologues. Les scientifiques sont de deux sortes : les sincéres, qui disent TOUJOURS la vérité, et les menteurs, qui mentent toujours. Les différents spécialistes sont amenés à remplir une fiche spécifiant leur secteur de connaissance. A la fin du congrés, on compte 507 physiciens, 1851 chimistes et 803 sociologues. Combien y a t il de menteurs ?

 

Probléme numéro deux : comment peser les pièces  ?

On dispose de 12 pièces d’or . Toutes ont la même masse sauf une seule notée pièce B On ne sait pas si cette dernière est plus lourde ou si elle est plus légère que les autres. Trouvez cette derniére avec une « balance de roberval (à deux plateaux) en seulement troix pesées

 

La découverte scientifique du mois : comment les champignons manipulent les fourmis charpentiéres

Douve du foie, vers cestodes, larves de la guêpe américaine... De nombreuses espèces de parasites manipulent le comportement de leurs hôtes pour servir leurs propres intérêts. Chez certains, cette manipulation passe par l’infection du cerveau de leur hôte, qui modifie alors le comportement depuis le système nerveux central. De manière surprenante, le champignon parasite Ophiocordyceps unilateralis contrôle son hôte, la fourmi charpentière, sans envahir son cerveau : il forme des réseaux mycéliens autour de ses fibres musculaires et dans ses cellules musculaires, qui lui permettent probablement de les contrôler directement.

Afin d’étudier la relation entre ce parasite et son hôte, des chercheurs de l’université de Pennsylvanie ont infecté des fourmis charpentières, puis réalisé des images au microscope électronique reconstruite en 3D et analysées par des algorithmes de « machine-learning » afin de distinguer les cellules du parasite des cellules de l’hôte. Ils se sont intéressés à un moment crucial du cycle de vie du parasite : après 16 à 25 jours d’infection, l’agrégation de cellules du champignon pousse l’hôte à se fixer avec ses mandibules à une feuille et à mourir à un endroit favorable au développement et à la dispersion des cellules fongiques. En parallèle, des fourmis ont été infectées avec un champignon du même ordre, Beauveria bassiana, qui ne manipule pas le comportement de son hôte.

Cette approche de l’interaction hôte-parasite au niveau cellulaire a permis de montrer que les cellules fongiques envahissent tout le corps de la fourmi – tête, thorax, abdomen et pattes –, mais ne pénètrent pas dans le cerveau de l’animal. Ophiocordyceps unilateralis et Beauveria bassiana sont capables tous deux d’envahir les fibres musculaires de la fourmi, et d’y causer une atrophie qui relâche les fibres. La même quantité de cellules fongiques a été observée entre les deux espèces de champignons, ce qui montre que l’invasion n’explique pas à elle seule la manipulation de l’hôte.

En revanche, Ophiocordyceps unilateralis établit des connexions entre cellules par des prolongements mycéliens, formant un réseau dense autour et dans les cellules musculaires de la fourmi. Les auteurs en concluent que la manipulation de l’hôte pourrait passer par un contrôle périphérique des muscles obtenu grâce à une coopération entre cellules fongiques. Le champignon agirait ainsi comme un marionnettiste, jouant directement sur les muscles des pattes et des mandibules.

L’hypothèse d’une manipulation chimique du cerveau à distance n’est cependant pas exclue. Les chercheurs espèrent maintenant comprendre comment les réseaux mycéliens dans les différentes parties de l’hôte participent à la nutrition de toute la colonie de champignons et à la formation des structures nécessaires à la poursuite du cycle de vie du parasite.

 

Le plus grand organisme vivant

Le plus grand organisme vivant est un champignon, la « tête de méduse » Elle mesure 5,6 kilomètres de diamètre et est agé d’environ 2400 ans. On ne connaît du champignon en général que son inflorescence, mais le champignon lui même est un ensemble de filaments souterrains qui peuvent etre largement plus impressionnant, et c’est le cas pour celui ci. L’armilliaria solidipes est connu pour avoir un réseau de filaments souterrain particulièrement développé et qui vit une existance parasitaire qui en fait le cauchemar des jardiniers. . C’est d’ailleurs la mort subite de 156 chénes dans l’état de l’Orégon qui a conduit à la découverte de ce champignon dont la taille et le volume sont particulièrement impressionnant.

 

Description de la nature atomique de la matiére par Lucréce (premier siècle avant J.-C.)

Parmi les corps, les uns sont des éléments simples et les autres se forment de leur assemblage. Les éléments ne peuvent être rompus ni domptés par aucune force, tant ils sont solides! Et pourtant, il semble difficile de croire que des corps aussi solides existent dans la nature, car la foudre du ciel perce les murs de nos demeures, [1,490] ainsi que le bruit et la voix; le fer blanchit au feu; des vapeurs ardentes font éclater les pierres; les flammes amollissent et résolvent la dure substance de l'or; l'airain, vaincu par elles, fond comme la glace; la chaleur et le froid pénètrent aussi l'argent, car nous sentons l'un et l'autre à travers les coupes que nous tenons à la main, quand on y verse d'en haut une onde limpide: tant il semble que la matière manque de solidité. Mais puisque la raison et la nature même nous empêchent de le croire, cher Memmius, écoute; je vais te prouver en quelques vers [1,500] qu'il y a des corps solides et impérissables, et nous les regardons comme les éléments des choses et les germes du monde, qui est formé tout entier de leur substance.

D'abord, puisque nous avons trouvé que la matière et l'étendue où elle s'agite sont deux choses opposées par leur double nature, chacune doit être indépendante, et pure de tout mélange: car il n'y a pas de matière là où s'étend le vide, il n'y a pas de vide là où se tient la matière. [1,510] Les corps premiers sont donc solides, et manquent de vide.

D'ailleurs, puisque les corps formés par eux en renferment, il faut que de la matière solide l'enveloppe; car on ne prouvera jamais par la saine raison que des corps recèlent et emprisonnent le vide, sans avoir de substance solide qui le contienne. Or, il n'y a que les assemblages de corps simples qui puissent enfermer et contenir le vide: de là résulte que les éléments, étant solides, subsistent éternellement, tandis que les autres corps tombent en ruine.

[1,520] En outre, s'il n'y avait pas d'étendue sans matière, toute la nature serait solide; et si, au contraire, il n'y avait pas de corps qui remplissent exactement l'espace qu'ils occupent, le monde formerait un vide immense. Mais la matière et l'étendue sont bien distinctes, puisque tout n'est pas plein et que tout n'est pas vide: il existe donc certains corps qui séparent le vide du plein. Ces corps ne se brisent jamais sous un choc extérieur, [1,530] et rien ne peut les pénétrer à fond et les dissoudre; car ils sont inaltérables et indestructibles, comme je te l'ai montré un peu plus haut. Et, en effet, on ne conçoit pas que, sans le vide, les corps puissent se heurter, se rompre, se fendre, ou donner passage à l'humidité, au froid, et au feu plus pénétrant encore, qui consument tous les êtres. Plus un corps renferme de vide, plus ils l'attaquent profondément et le dévorent: de sorte que si les corps sont solides et manquent de vide, comme je te l'ai enseigné, ils doivent aussi être impérissables. [1,540] Si la matière n'était pas éternelle, le monde eût déjà retourné au néant, et le néant eût enfanté tout ce que nous voyons aujourd'hui. Mais comme j'ai prouvé aussi que rien ne sort du néant et que rien ne peut y retomber, il faut des éléments impérissables, et en qui toute chose se résout à son heure suprême, pour que la matière soit à même de réparer ses pertes. Les éléments sont donc simples et solides, et ils ont pu, à cette condition seule, durer autant que les âges, et renouveler les êtres depuis des temps infinis.

[1,550] Enfin, si la nature n'eût mis des bornes à la fragilité des corps, les éléments de la matière, déjà brisés par les siècles, seraient tellement appauvris, que les êtres formés de leur assemblage ne pourraient arriver au terme de leur croissance dans un temps fixe; car on voit que tout se ruine plus vite que tout ne se reproduit, et par conséquent le reste des âges ne suffirait pas à réparer les corps que cette longue suite de siècles maintenant [1,560] écoulés eussent rompus et mis en poussière. Mais il est évident que leur fragilité a des limites invariables, puisque nous voyons toutes les espèces se renouveler, et atteindre dans un espace déterminé la fleur de leur âge.

Cependant, quoique les éléments soient solides, ajoutons que toutes les choses qui naissent, étant mêlées de vide, peuvent être molles comme l'air, l'eau, la terre, les chaudes vapeurs, quelle que soit la cause de leur peu de consistance. [1,570] Mais au contraire, si les éléments étaient mous, on ne saurait expliquer comme se forme la dure substance des rocs et du fer, parce que la nature manquerait alors de base solide. Les éléments sont donc solides et simples; et plus ils sont étroitement unis, plus les substances se montrent compactes et fortes. Supposons même que le partage des corps soit illimité: encore faut-il que depuis une éternité les assemblages conservent encore [1,580] des atomes qui ont échappé aux épreuves du péril. Or, puisque ces matières sont de nature fragile, il répugne qu'elles aient pu avoir une durée éternelle, éternellement tourmentée par des chocs innombrables.

Enfin, puisque la croissance des êtres a un terme, ainsi que leur existence; puisque les lois de la nature fixent ce que tous peuvent ou ne peuvent pas; puisque rien ne change, mais que tout demeure tellement uniforme que les oiseaux montrent invariablement sur leur plumage [1,590] les mêmes taches qui distinguent leur espèce; les corps doivent avoir pour base des substances inaltérables. Car si les éléments pouvaient être vaincus et altérés par une force quelconque, nous ne saurions plus ce qui peut ou ne peut pas naître, ni comment la puissance des corps a des limites infranchissables; et les êtres ne pourraient reproduire tant de fois dans chaque race la nature, le genre de vie, les mouvements st les habitudes de leurs pères.

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