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Enjeux didactiques de la science-fiction: enseignement, apprentissage, transmission

Utiliser la science-fiction pour partager les sciences

Using Science Fiction to Share Science
Roland Lehoucq

Résumés

Cet article décrit les pratiques et les évolutions de l’auteur dans son usage de la science-fiction pour diffuser et partager la culture scientifique. La première étape consiste à analyser des œuvres d’un point de vue scientifique et à questionner les rapports entre science et imaginaire. La seconde étape est une enquête sur des scènes de science-fiction littéraire ou cinématographique pour en tirer des informations implicites. Comparable à celle d’un astrophysicien, cette pratique permet de mobiliser ses connaissances pour argumenter, d’initier le public à la démarche scientifique et de dépasser la simple critique factuelle. Terrain fertile pour discuter de sciences, la science-fiction permet de créer un vécu commun avec le public et d’intégrer les sciences dans la culture. Décaler son regard en passant par un monde imaginaire permet de mieux revenir à notre monde pour en éclairer et en comprendre les mécanismes.

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Texte intégral

L’auteur exprime sa vive gratitude aux deux évaluateurs dont les commentaires précis, constructifs et bienveillants ont permis de développer les idées présentées ici et d’améliorer la qualité de cet article.

  • 1 Le nombre de ces conférences est en moyenne, depuis dix ans, d’environ soixante par an.

1Astrophysicien et enseignant, ma pratique de la diffusion et du partage de la culture scientifique a débuté en 1999. Elle s’est concrétisée par des conférences1 à destination du grand public et des milieux scolaire (collège et lycée) ou universitaire (étudiants scientifiques de licence à master), mais aussi par la publication d’ouvrages de vulgarisation à destination d’un public curieux de science. Cette activité, fondée sur des œuvres de science-fiction, a été portée par deux hypothèses : la science-fiction fait partie d’un patrimoine culturel partagé dont l’usage peut rencontrer l’intérêt d’un large public, y compris pour parler de sciences ; la science-fiction offre un répertoire de situations propices à déclencher un questionnement et mettre en place une démarche scientifique. Deux étapes ont marqué l’évolution de ma pratique. La première, qui m’a initialement paru la plus évidente, consistait à examiner les œuvres de science-fiction d’un point de vue scientifique pour trier ce qu’elles nous montrent. Il s’agissait de distinguer ce qui est réellement possible, seulement vraisemblable ou totalement faux. Elle a abouti à une synthèse sur les rapports entre sciences et imaginaire, détaillée dans la première partie. La seconde étape, qui a émergé quelques années après mes débuts, consiste à analyser scientifiquement des scènes bien choisies d’œuvres de science-fiction en feignant de les croire réelles pour en tirer des informations qui n’y sont pas explicitement données. Il s’agit de répondre à des questions que peut légitimement se poser un lecteur ou un spectateur : quelle est la puissance du sabre-laser, arme emblématique des Jedi de Star Wars ? Quelle est la masse du trou noir Gargantua, au cœur de l’intrigue du film Interstellar ? Est-il vraiment possible de vivre seul sur Mars comme le héros du film éponyme ?

2Répondre à ces questions sur des mondes imaginaires nécessite de mimer le travail des chercheurs qui, par leurs expériences et leurs observations, élaborent une représentation cohérente de notre monde, capable de décrire une grande variété de phénomènes avec un minimum de concepts, de modèles ou de théories. En cherchant à mieux comprendre un monde de fiction, cette pratique s’inscrit dans la veine des travaux que les hyperfans (Bourdaa, 2021), frange du public active, créative et érudite dans son domaine, mènent à propos des œuvres qui les passionnent. Il s’agit d’une manière de « bidouiller » – les Anglo-Saxons diraient « to hack » – des monuments de la culture geek pour les détourner de leur but initial – divertir – et de s’en servir comme prétexte pour mobiliser et utiliser des connaissances scientifiques. Comme dans le hacking, les motivations de ce détournement des œuvres de science-fiction sont notamment la passion, le jeu, le plaisir, l’échange et le partage, éléments qui sont tous au cœur de la diffusion des connaissances. Mais il montre aussi comment, en pratique, un cerveau scientifique aborde une question, comment il forge ses hypothèses, les teste et construit une représentation cohérente du monde. En plus de ces aspects factuels et méthodologiques, la démarche scientifique appliquée à une œuvre de fiction permet ainsi d’initier l’auditoire ou le lecteur aux valeurs de la science et à la façon dont elle s’est construite.

Distinguer le vrai du faux, puis aller au-delà

  • 2 Concept proposé par l’écrivain britannique Samuel Coleridge (1772-1834) dans sa Biographia Literari (...)
  • 3 Pierre Versins, auteur, grand critique de science-fiction et éminent collectionneur (sa collection (...)

3Un récit de science-fiction n’a pas vocation à être réaliste selon les normes de la science de son temps : pour créer son fameux sense of wonder, produit lorsque les lecteurs sont mis en position d’envisager l’humanité sous une nouvelle perspective (Nicholls et Robu), il y aura toujours des éléments techniques ou scientifiques exagérés, voire faux. L’émerveillement suscité par la science-fiction est ainsi relié à une fonction cognitive, et représente une manière de faire accéder à un savoir, même si les éléments présentés ne sont pas en accord avec nos connaissances. Bien que se plaçant explicitement du côté de la fiction, et pour que le lecteur puisse « suspendre son incrédulité2 » sans risquer de basculer dans le surnaturel, l’auteur de science-fiction s’engage implicitement à ce que son récit soit une conjecture rationnelle3, fondée sur des causes explicables, aussi compatibles que possible avec l’état actuel de nos connaissances. Ce que Darko Suvin a appelé « novum » (Suvin, 1979) tient à l’introduction dans la science-fiction d’une rupture paradigmatique (par exemple, la possibilité d’un voyage vers les étoiles en une durée raisonnable, voire plus rapidement que la lumière, ou l’existence d’une biosphère extraterrestre), à partir de laquelle le récit explore des conséquences possibles, et en principe logiques. Du fait de ce novum, Suvin définit la science-fiction comme une littérature de la « distanciation cognitive » (cognitive estrangement) : le lecteur est confronté à des faits qu’il ne peut accepter comme réels, mais qu’il est en mesure d’analyser comme s’il s’agissait d’une situation normale. Cela implique la possibilité de pratiquer, après le plaisir de la découverte, ce que l’écrivain américain Hal Clement nomme « le jeu » dans un article (Clement, 1953) où il détaille sa construction de la planète Mesklin, cadre de son roman Mission of Gravity : identifier les contradictions entre les descriptions de l’auteur et l’état des connaissances scientifiques du moment. Le terme de « jeu » signifie que l’invocation de la science par le lecteur, même si elle renvoie à des informations précises, se fait sur un mode ludique, pour dialoguer à distance avec l’auteur et prolonger l’expérience de pensée de la fiction qu’il a construite. Pour que cela reste un jeu, il ne s’agit pas de faire du lecteur armé des sciences une sorte de juge délivrant bons et mauvais points à l’auteur en fonction de son respect des connaissances scientifiques : la qualité d’une œuvre de science-fiction ne se mesure pas à cette aune. Le lecteur doit plutôt mobiliser ses connaissances et les ordonner pour en faire une argumentation valide. C’est en systématisant cette posture mi-ludique mi-sérieuse que j’ai engagé, dans le respect des œuvres, une démarche de vulgarisation scientifique. J’ai trouvé dans les œuvres cinématographiques un excellent lieu où distinguer des niveaux de proximité avec les faits admis dans notre monde. Établir cette distinction est particulièrement utile car, les effets spéciaux aidant, certaines scènes peuvent brouiller la frontière entre réel et imaginaire. Cela permet aussi de faire percevoir plus aisément de quelle manière la science-fiction se construit sur une dynamique de familiarisation/défamiliarisation (Spiegel, 2022 ; Huz, 2022), à même de faire accepter des écarts avec notre expérience.

4Pour comprendre comment cette démarche se déroule en pratique, présentons le cas du sabre-laser, une arme imaginaire utilisée par les Jedi de la saga Star Wars et pétrie de contradictions. D’abord, ce sabre se manipule comme son équivalent réel et sa lame heurte bruyamment celle de l’adversaire. Mais la matérialité de lames de lumière pose problème, car deux faisceaux lumineux se croisent sans opposer de résistance : la lumière n’est pas de même nature que la matière. Ensuite, la visibilité de la lame est discutable car, en plus d’être monochromatique, un faisceau laser est aussi quasiment monodirectionnel. Autrement dit, un sabre ne peut être vu que s’il est pointé directement vers l’œil de sorte que sa lumière y pénètre, sauf à envisager une diffusion extrême de l’atmosphère où il est utilisé. Enfin, la longueur limitée d’un sabre apparaît très curieuse sachant que la lumière se propage en ligne droite tant qu’elle ne rencontre pas de matière qui la réfléchisse, la réfracte, la diffracte ou l’absorbe : la lame du sabre devrait donc avoir une longueur variable, égale à la distance qui sépare le manche de l’obstacle le plus proche. Au lieu de rester sur un constat d’impossibilité, on peut tenter de concevoir une arme ayant les mêmes caractéristiques qu’un sabre-laser, mais se basant sur d’autres principes. Une possibilité consiste à le remplacer par un dispositif ressemblant aux torches à plasma utilisées par les industries métallurgique et aérospatiale. La couleur d’un tel « sabre-plasma » pourrait être fixée en choisissant habilement l’élément chimique produisant le plasma et la température de celui-ci. Le rayonnement omnidirectionnel du plasma chaud assurerait une visibilité comparable à celle du sabre-laser. Le court jet de plasma produit par cet instrument pourrait être étiré à la taille désirée grâce à un champ magnétique correctement configuré. Outre le fait de confiner et de donner forme au plasma, ce champ magnétique a un avantage décisif : en interagissant de façon répulsive avec celui d’un autre sabre-plasma, comme deux aimants de même polarité, il donnerait l’illusion d’une matérialité de la lame. Bien sûr, cette proposition peut elle-même être discutée pour en cerner les limites.

  • 4 L’auteur y propose la classification exposée ici, dont je modifie les exemples pour mieux approcher (...)

5Cet aller-retour entre fiction et réel, réalisé sur bien d’autres exemples, conduit à esquisser une « classification des impossibles » (Kaku, 2008)4 en trois catégories d’éloignement croissant avec les faits admis :

  • Les inventions plausibles sont compatibles avec notre physique, mais difficiles à réaliser en pratique faute d’énergie ou de ressources matérielles (ascenseur spatial, voyage interstellaire, invisibilité, terraformation).

  • Les inventions spéculatives sont à la limite de nos connaissances (intelligence artificielle forte, déplacement par modification de la géométrie de l’espace-temps). Ces inventions supposent une extrapolation importante et un écart considérable, aux limites des connaissances scientifiques établies. Elles restent pensables car discutées par des scientifiques à titre spéculatif, mais ne verront peut-être jamais le jour.

  • Les inventions impossibles violent (au moins) une loi de la physique (machine à mouvement perpétuel, précognition, voyage dans le temps, téléportation). Ces inventions sont incompatibles avec nos connaissances, et elles pourraient le rester indéfiniment.

  • 5 Arthur C. Clarke a proposé sa première loi dans le deuxième chapitre, intitulé « Hazards of Prophec (...)
  • 6 « [...] it has often proved true that the dream of yesterday is the hope of today and the reality o (...)

6Établir cette classification revient à exprimer une opinion sur l’état actuel des sciences et des techniques : la science-fiction est une façon de les confronter à leurs propres limites et de réfléchir à la frontière qui les sépare de « l’impossible ». L’écrivain Arthur C. Clarke, rattaché au courant de la hard science, a été l’un des premiers à formaliser cette réflexion sur la frontière séparant le possible de l’impossible en science-fiction. Sa première « loi » exprime le fait qu’interroger un savant sur cette frontière n’est peut-être pas le plus sûr moyen de la définir5 : « Quand un savant reconnu mais vieillissant estime que quelque chose est possible, il a presque certainement raison ; mais lorsqu’il déclare que quelque chose est impossible, il a très probablement tort. » Ainsi, faire voler un engin plus lourd que l’air, aller visiter d’autres planètes ou construire un réseau informationnel mondial ont d’abord été vus comme impossibles avant d’être finalement réalisés. Cela signifie-t-il pour autant que tout ce qui est pensable est réalisable ? L’idée d’un imaginaire technique ayant vocation à s’incarner dans le réel est exprimée dans une phrase prononcée par l’ingénieur américain Robert Goddard (1882-1945), pionnier de l’astronautique, lors de son discours de major de promotion, prononcé en 1904 : « […] il a souvent été prouvé que les rêves d’hier sont l’espoir d’aujourd’hui et la réalité de demain6 ».

  • 7 La deuxième loi est présentée par Clarke comme une simple observation dans le deuxième chapitre de (...)

7Quoique fictionnelle par nature, la science-fiction est appréciée par ses lecteurs, y compris scientifiques, parce qu’elle utilise le procédé, caractéristique de la pensée inventive en général, qui consiste à aller un pas au-delà de ce qui est considéré comme possible dans un état donné des connaissances. C’est d’ailleurs ce qu’exprime la deuxième loi de Clarke7 : « La seule façon de découvrir les limites du possible, c’est de s’aventurer un peu au-delà, dans l’impossible. » La quête d’impossible ne fait pas qu’ouvrir de nouveaux horizons scientifiques, elle interroge aussi le savant sur son rapport à l’imaginaire. Pour dépasser la simple critique factuelle, le scientifique est ainsi conduit à activer sa créativité afin d’imaginer une voie, compatible avec l’état des sciences, à même de rendre plus réaliste ce qui est montré dans les œuvres de science-fiction qu’il analyse. Cependant, pour éviter des confusions fâcheuses pour le public, scolaire ou général, le scientifique doit toujours garder un pied dans la science, en bornant clairement le domaine dont elle peut parler avec quelque pertinence.

Mener une enquête scientifique

  • 8 Nous avons publié ensemble un ouvrage analysant en détails trois albums des aventures de Tintin (Le (...)
  • 9 Magneto est l’antagoniste récurrent de la série des X-Men. Son super-pouvoir lui permet de générer (...)
  • 10 Nous renvoyons à Lehoucq (2003). Dans cet ouvrage, au lieu de tenter d’expliquer les super-pouvoirs (...)

8La seconde étape dans mon usage des œuvres de science-fiction a débuté quand j’ai réalisé que l’on pouvait mener à leur propos une véritable enquête scientifique. Le coup de pouce initial vint d’un travail commun avec mon collègue Robert Mochkovitch8, et de la lecture d’ouvrages des Américains Lois Gresh, Robert Weinberg (Gresh et Weinberg, 2002, 2004) et James Kakalios (Kakalios, 2005). Pour vulgariser les sciences, ces auteurs se servent de l’univers des super-héros ou des séries télévisées comme prétexte afin de parler de science, mais toujours à un niveau descriptif, par exemple en discutant de l’électromagnétisme qu’évoque le pouvoir de Magneto9. Une autre démarche est possible, dans la même veine, de manière à proposer une nouvelle approche embrassant plus d’aspects10.

  • 11 Tous les films cités ont fait l’objet d’une analyse détaillée et sont le support d’une conférence d (...)

9Comme la précédente, elle consiste à faire une lecture scientifique des mondes de la science-fiction. La différence tient à la portée de l’analyse : il ne s’agit plus d’examiner des phénomènes ou des objets singuliers (l’électromagnétisme, ou « comment concevoir un sabre-laser ») mais de penser un système complet et, chaque fois que cela est possible, d’utiliser les outils de la science pour tirer de l’œuvre d’origine des informations supplémentaires, qui n’y sont pas explicitement données. Il s’agit donc de mener de véritables enquêtes scientifiques sur des mondes imaginaires, supposés réels pour l’occasion. Encore une fois, je puise majoritairement ma matière dans les blockbusters cinématographiques car leur succès permet d’élargir le nombre des personnes susceptibles d’être attentives à un décryptage inattendu d’un succès populaire. Si l’épopée de Star Wars en est un bon exemple, de nombreux autres films de science-fiction11 (citons par exemple Avatar, James Cameron, 2009 ; Gravity, Alfonso Cuarón, 2013 ; Interstellar, Christopher Nolan, 2014 ; Seul sur Mars, Ridley Scott, 2015) constituent de formidables portes d’entrée qui ouvrent les esprits à des questions de science.

  • 12 Pour l’analyse détaillée, je renvoie à Lehoucq (2017), p. 53-56. La scène évoquée est visible entre (...)
  • 13 Tout autre alliage métallique ferait l’affaire. Ses propriétés différentes de celles de l’acier mod (...)

10Reprenons l’exemple du sabre-laser évoqué plus haut en traitant une autre question à son propos : quelle est sa puissance ? Énorme sans doute, mais est-il possible de la quantifier ? La réponse est positive et la scène d’introduction de l’épisode I, La Menace fantôme, va nous y aider12. On y voit Qui-Gon Jinn, un Jedi, tenter de franchir une épaisse porte blindée venant tout juste de se refermer. Pour cela, il plonge son sabre-laser dans le métal de la porte, ce qui la chauffe intensément et finit par en faire fondre une partie. Pour déterminer la puissance dégagée par le sabre-laser de Qui-Gon, autrement dit le débit d’énergie de son arme, il suffit d’estimer l’énergie nécessaire pour liquiéfier cette portion de porte et de la diviser par la durée mise pour y parvenir, qui se chronomètre facilement. La détermination de l’énergie dégagée est plus technique : sa valeur dépend de la masse de métal à faire fondre et de ses propriétés thermodynamiques. Faute d’information sur la nature du métal, émettons l’hypothèse qu’il s’agit d’acier13. Les images du film permettent d’estimer, par comparaison avec la taille du personnage, les dimensions de la partie fondue, d’où l’on déduit son volume et sa masse. Pour aboutir à la fusion, il faut échauffer ce métal de la température ambiante à sa température de fusion, puis fournir l’énergie de la fusion elle-même. Tout calcul fait, il faut que le sabre-laser du Jedi dégage une puissance de l’ordre d’un milliard de watts, équivalente à celle d’un réacteur nucléaire ! Cet ordre de grandeur, énorme pour un objet aussi petit qu’un sabre-laser, peut ensuite être mis en perspective en le comparant à la puissance des lasers utilisés dans l’industrie ou les laboratoires de recherche, qui peut atteindre des valeurs un million de fois supérieures car leurs impulsions sont ultra-courtes, d’une durée de l’ordre de quelques millionièmes de milliardième de seconde. Le plus impressionnant, pour un objet de la taille d’un sabre-laser, n’est pas tant la formidable puissance qu’il est capable de délivrer que le fait qu’il puisse le faire en continu, pendant plusieurs dizaines de secondes. Stocker une telle énergie dans le volume réduit du manche du sabre-laser est bien au-delà de nos capacités techniques actuelles. Cela confirme que le sabre-laser est un dispositif qui doit être alimenté de l’extérieur, par un Jedi maîtrisant la Force, et qu’il convertit une forme d’énergie, la Force, en une autre, la lumière. Il reste aussi à discuter de l’efficacité de cette transformation et des conséquences pour le Jedi qui utilise si près de son corps une telle quantité d’énergie, délivrée avec une si grande puissance… On aboutit alors à d’autres contradictions révélant, une fois de plus, l’impossibilité d’une telle arme.

  • 14 La résolution de problème fut explicitement introduite dans le programme de spécialité de la classe (...)
  • 15 Des exemples variés sont disponibles sur le site de l’université du Maryland (http://www.physics.um (...)

11Cette procédure est celle de l’approche par résolution de problème14, une activité située entre l’exercice cadré, qui permet de s’exercer à de nouvelles méthodes et d’apprendre à maîtriser leur usage, et la démarche par projet, pour laquelle il faut répondre à un besoin. Ici, il s’agit de mobiliser ses connaissances et ses compétences pour atteindre un but précis, mais pour lequel le chemin à suivre n’est pas indiqué. Pour cela, le sujet doit s’approprier la question, établir et mettre en œuvre une stratégie de résolution, avoir un regard critique sur le résultat obtenu et, finalement, présenter sa solution en expliquant le raisonnement. Cette procédure ressemble aussi aux formats du type « problèmes de Fermi » que les physiciens affectionnent, problèmes d’estimation15 conçus pour enseigner l’analyse dimensionnelle, l’estimation d’ordres de grandeur et la façon correcte de faire des approximations, et parfois qualifiés en français de « calculs de coin de table » (back-of-the-enveloppe calculation en anglais).

12Finalement, cette pratique n’est rien d’autre que l’application à des sujets inhabituels, les mondes de la science-fiction, des méthodes d’analyse et d’enquête que les physiciens utilisent sur leurs objets d’étude.

Explorer l’imaginaire comme un astrophysicien explore le réel

  • 16 Aristote pensait que les phénomènes se déroulant au-delà de la Lune relevaient de causes différente (...)
  • 17 Cette hypothèse a pu être testée, notamment en vérifiant que la valeur de certaines constantes fond (...)
  • 18 Cela va aussi dans le sens de la continuité rationnelle entre monde de fiction et monde réel, que S (...)

13De plus, ces enquêtes scientifiques sur des mondes imaginaires sont très proches des pratiques de l’astrophysique. Faute de pouvoir franchir les distances gigantesques qui les séparent des objets de leurs études, ou de pouvoir chronométrer les énormes durées de leur évolution, les astrophysiciens doivent se contenter d’observer les phénomènes qui les intéressent depuis une position quasiment fixe dans l’espace et dans le temps. Ils ne captent du ciel qu’une information comptée, essentiellement sous forme de lumière, mais aussi de particules (rayons cosmiques et neutrinos) et d’ondes gravitationnelles. La position d’enquêteur de l’imaginaire est similaire : pour reconstituer la « xéno-encyclopédie » de l’œuvre (Saint-Gelais, 1999), nous faisons des inférences à partir d’une « réalité » donnée a priori (celle qui est exposée par l’auteur ou le scénariste), sur laquelle nous ne pouvons agir (il est impossible de se rendre dans ces mondes imaginaires !) et à propos de laquelle nous ne disposons que d’une information parcellaire, délivrée par le biais du texte ou de la lumière qui provient de l’écran. Pour préciser l’« écart indéterminé » (Saint-Gelais, 1999) entre le monde imaginaire et le nôtre pris comme référence, il faut poser des hypothèses sur le premier et les tester par une réflexion fondée sur les outils et les connaissances scientifiques disponibles ici et maintenant. Mais est-il légitime d’appliquer des notions de la physique terrestre et moderne à des mondes imaginaires se situant « ailleurs et demain » ? Une question similaire se pose aussi en astrophysique : notre physique terrestre actuelle s’applique-t-elle à des astres très distants dont les informations que nous recevons maintenant, essentiellement sous forme de lumière, furent émises dans notre passé lointain ? La réponse n’a pas toujours été positive16. L’astrophysique suppose désormais qu’il est possible de comprendre l’évolution de l’univers, et des objets qu’il contient, grâce aux connaissances acquises sur Terre, en laboratoire. Cette hypothèse a porté ses fruits jusqu’à présent17. Alors que la science-fiction relève a priori d’un autre espace-temps que celui de notre univers, la démarche exposée ici suppose néanmoins que les lois physiques régissant les mondes qu’elle met en scène sont les mêmes que les nôtres, afin que l’enquête scientifique menée à leur propos puisse utiliser les outils de la physique actuelle18.

  • 19 Ce vaisseau est l’objet d’une analyse détaillée dans Lehoucq (2010).
  • 20 Cette présentation a été faite sous forme d’une conférence destinée à des collégiens (Perpignan et (...)

14Cette démarche d’astrophysicien peut être illustrée par l’analyse (Lehoucq, 2016), résumée ici, d’une séquence du film Avatar (James Cameron, 2009) : le vaisseau interstellaire Venture Star termine son approche de Pandora19, un des nombreux satellites de la planète Polyphème, une géante gazeuse orbitant dans le système binaire d’Alpha du Centaure et balafrée par un immense anticyclone ressemblant à la grande tache rouge de Jupiter. La question posée au public20 consiste à déterminer la direction de la source lumineuse qui éclaire la scène.

Ill. 1

Ill. 1

Scène d’arrivée du Venture Star en orbite autour de Pandora

James Cameron, Avatar, 2009. Tous droits réservés

  • 21 Le terminateur est la ligne fictive qui sépare les faces éclairée et sombre d’un corps céleste : il (...)

15La première difficulté réside dans l’élaboration d’une formulation précise, au-delà d’un vague « à gauche ». Questionner le public fait émerger une réponse : la source de lumière est située sur la droite perpendiculaire à la limite jour-nuit, du côté éclairé de Pandora. Cette proposition est cohérente avec le fait qu’un autre satellite de Polyphème est visible, de plus faible taille apparente, barré par un terminateur21 dont la direction est parallèle à celui de Pandora : il est donc éclairé par la même source de lumière. La situation devient intéressante quand il s’agit d’interpréter une tache noire visible à la surface de Polyphème. La discussion entre l’orateur et le public, mais aussi au sein même du public, fait émerger trois hypothèses : c’est un trou dans Polyphème ; c’est un autre satellite ; c’est l’ombre du petit satellite. Le traitement de la première proposition permet d’aborder le raisonnement par contraposition : si c’est un trou dans la planète, alors celle-ci doit être solide ; or c’est une géante gazeuse, donc ce n’est pas un trou dans la planète. Le traitement de la deuxième hypothèse permet d’appliquer de nouveau ce raisonnement : si cette tache sombre était un autre satellite, lui aussi éclairé par l’étoile, on devrait y voir un terminateur ; comme ce n’est pas le cas l’hypothèse de départ est fausse. Enfin, l’examen de la troisième hypothèse permet de récapituler tout ce qui a été fait précédemment. Si cette tache noire est l’ombre du petit satellite, alors la source qui l’éclaire se situe sur la droite qui joint le satellite et la tache. Cette direction est manifestement différente de celle déterminée en premier lieu. A priori, ce n’est pas un problème car Alpha Centauri est une étoile double. Deux sources de lumière peuvent donc éclairer la scène, perçues dans deux directions différentes. Mais il faut alors en tirer une conclusion : Pandora devrait être barrée par deux terminateurs. Comme ce n’est pas le cas, c’est que, par contraposition, la tache noire n’est pas l’ombre du petit satellite. Nous voilà donc devant une énigme : un effet — la tache noire — sans cause apparente. Cela force à imaginer que c’est l’ombre d’un satellite situé hors du champ de l’image, et donc à expliquer un effet visible par une cause invisible…

  • 22 Il s’agit d’une désintégration radioactive dans laquelle une particule beta (un électron ou un posi (...)

16C’est alors l’occasion de faire remarquer que cette situation s’est déjà produite dans l’histoire des sciences, par exemple lorsque les irrégularités observées du mouvement de la planète Uranus ont été justifiées en 1846 par l’astronome Urbain Le Verrier, en supposant l’existence d’une planète inconnue, découverte quelques mois plus tard par l’astronome Johann Galle et finalement baptisée « Neptune ». Ou quand l’apparente non-conservation de l’énergie lors de la désintégration beta22 du bismuth-210 fut justifiée par Wolfgang Pauli en 1930 en invoquant une particule neutre de masse très faible, le neutrino, mise en évidence par Clyde Cowan et Frederick Reines en 1956. Supposer que la tache noire à la surface de Polyphème est l’ombre d’un satellite « invisible », car laissé hors champ, nous place exactement dans ce type de situation. D’abord, les jeux d’ombres et de lumière de la scène d’arrivée du Venture Star autour de Pandora ont été compris en s’appuyant sur l’optique géométrique élémentaire. Mais, pour répondre à ce qui apparait comme une incongruité, une prédiction est avancée : Polyphème possède un satellite supplémentaire qui n’apparaît pas dans la scène. Il suffirait que la caméra change d’angle de visée ou élargisse son champ pour vérifier si la proposition est correcte ou non.

17À la différence de ce que produit l’étude du monde réel, analyser la cohérence interne des mondes imaginés par la science-fiction rencontre tôt ou tard des limites, que ce soit faute d’information (s’il y a des lacunes, on en est réduit à des conjectures souvent indécidables) ou en raison de contradictions entre différentes informations fournies par l’œuvre. Néanmoins, mettre cette cohérence à l’épreuve permet de montrer concrètement comment s’y prend un scientifique pour aborder un problème nouveau, souvent mal posé. D’abord, il faut expliciter les mécanismes physiques capables de rendre compte d’une scène en s’appuyant sur des théories reconnues valides, comme l’optique, l’électrostatique, la mécanique ou la relativité. La science tente de rendre compte des apparences du monde en élaborant une vision cohérente entre ce qui est déjà connu et des faits expérimentaux ou observationnels. Explicative, une hypothèse scientifique doit aussi être prédictive, capable de suggérer des phénomènes nouveaux qui, s’ils sont effectivement observés, élargiront son champ d’application et donneront confiance dans son usage et, s’ils ne le sont pas, mettront à bas l’hypothèse proposée. Les analyses que nous menons avancent aussi des prédictions qui pourraient être testées s’il était possible de « se projeter » dans le roman ou dans le film. Parce qu’elle contient les germes de sa réfutation par la confrontation aux faits, cette pratique suit ainsi une logique scientifique.

Forces et limites de l’exercice

  • 23 Pour compléter notre discussion, nous renvoyons à Blanquet (2011), mais aussi Dark (2005) et Dubeck (...)

18Pour conclure, la science-fiction peut être utilisée à plusieurs titres pour partager les sciences et leur démarche23. D’abord, elle conduit à mobiliser ses connaissances pour discuter de l’écart au réel des situations mises en scène. Ensuite, la discussion détaillée de certaines scènes permet, en menant une enquête scientifique, d’en tirer une information qui n’est pas explicitement donnée dans l’œuvre. Partant de données parcellaires, cette information est déduite de l’analyse de l’œuvre à la manière du scientifique, c’est-à-dire en cherchant un résultat dont la cohérence est maximale avec ce qui est constaté dans l’œuvre et l’état actuel des connaissances. Mener cette enquête oblige à poser des hypothèses sur le monde étudié et permet aussi de faire des prédictions sur son contenu ou son fonctionnement. D’autres scènes servent parfois à confirmer ou à infirmer le résultat initial, permettant ainsi de construire une représentation scientifique du monde analysé. La nouveauté et la faillibilité de l’information trouvée situent la démarche dans la logique plus générale qui fait la part belle à l’abduction lorsque se produit un phénomène inattendu (Catellin, 2004, p. 181) : « L’abduction est une procédure de normalisation d’un fait surprenant. C’est un effort de raisonnement que l’on entreprend lorsqu’il y a rupture de notre système d’attentes, un raisonnement “imaginatif” faisant appel à nos connaissances. » C’est aussi grâce à l’abduction que nous construisons mentalement les mondes de la science-fiction, que nous élucidons leurs données et leurs enjeux, par hypothèses toujours provisoires, soumises à confirmation ou à infirmation au fil du récit et des indices contenus dans le texte.

  • 24 La démarche s’applique tout aussi bien à la physique qu’à la chimie et la biologie.

19Exposer en pratique, sur un cas concret, cette « méthode du détective » (Eco, 1992) initie le public à la démarche et à l’argumentation scientifiques. Comme les réponses aux questions posées donnent souvent des résultats très largement hors de nos capacités techniques actuelles, l’humour arrive naturellement devant l’énormité de l’écart au réel. Pour un enseignant de science24 du collège à l’université, cette approche produit aussi un catalogue d’exercices, avec des mises en situation propres à lancer une démarche d’investigation.

  • 25 Pour plus de détails, nous renvoyons à Bellagamba (2019).

20Outre ces aspects méthodologiques, ce détournement de la science-fiction a d’autres avantages. D’abord, utiliser des œuvres de la culture populaire permet de mettre en place un « vécu commun » important, voire une connivence avec le public, bénéfique à la focalisation de son attention. De plus, utiliser les sciences pour analyser ce qui est, au fond, une œuvre artistique, les insère naturellement dans la sphère culturelle. Originale et accrocheuse, cette approche permet enfin un travail sur le langage, celui des sciences mais aussi celui forgé par la science-fiction « pour faire vrai25 » et qui, parfois, diffuse dans notre quotidien.

21Bien sûr, tous les éléments de ces univers fictionnels ne peuvent être analysés à l’aune de la science et il faut parfois y chercher soigneusement un fil pour amorcer la réflexion. Cela pourrait suggérer qu’il existe une hiérarchie de matériaux, allant de films relevant de la hard science fiction, par exemple 2001, l’Odyssée de l’espace ou Interstellar, à des films moins soucieux de réalisme scientifique comme Star Wars ou Dune. Mais il n’en est rien car il est toujours possible d’interroger leur pertinence et, le cas échéant, de se poser la question « pourquoi est-ce faux ? » Argumenter sa réponse permet d’exposer les raisons pour lesquelles la scène est scientifiquement erronée, ce qui est une façon de mettre en pratique ses connaissances scientifiques. La limite de l’exercice est plus d’ordre thématique ou disciplinaire : le répertoire de scènes « utilisables » fixe la liste des sujets scientifiques que l’on peut aborder. Si l’on peut, par exemple, parler d’adhésion avec Spiderman, d’énergie et de puissance avec le sabre-laser de Star Wars, de lumière avec Avatar ou de gravitation et de trou noir avec Interstellar, il n’est guère facile de trouver des scènes évoquant la cristallographie ou la thermodynamique, même si la palette de thèmes que l’on peut aborder grâce au cinéma est assez vaste (Lehoucq, 2018). Risquons ici une hypothèse qui mériterait d’être discutée en détail dans un autre article : la science-fiction délaisse les disciplines qui ne sont plus assez (ou pas assez) spéculatives pour provoquer le sense of wonder évoqué plus haut. Les scientifiques poussent souvent les théories dans leur retranchement, pour élaborer des idées nouvelles apparemment paradoxales en faisant pleinement usage de leur imaginaire. Certaines propositions de la physique théorique ne dépareraient d’ailleurs pas dans un ouvrage de science-fiction tant leur étrangeté les place loin de nos intuitions communes. C’est sans doute là que se nourrit la science-fiction, à l’endroit où les idées fourmillent, où les scientifiques jouent eux aussi au jeu du « et si… ? »

22On l’aura compris, utiliser une œuvre de science-fiction permet d’accompagner un enseignement de science car elle constitue, par son attrait, un bon déclencheur de questions. La fiction devient alors un support utile à la mise en place d’une démarche d’investigation, préconisée pour l’enseignement des sciences de l’école primaire jusqu’au lycée, dont le but est de remplacer des conceptions initiales erronées ou fragiles par des connaissances plus solides en les ancrant dans un questionnement et une pratique active. En apprenant à « faire parler » l’œuvre au-delà de ce qu’elle montre, le public, scolaire ou plus général, découvre alors le plaisir lié à la maîtrise de ses connaissances, mais aussi celui de comprendre le monde qui l’entoure.

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Bibliographie

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Notes

1 Le nombre de ces conférences est en moyenne, depuis dix ans, d’environ soixante par an.

2 Concept proposé par l’écrivain britannique Samuel Coleridge (1772-1834) dans sa Biographia Literaria, un essai publié en 1817 et traitant de la création et de la lecture de la poésie.

3 Pierre Versins, auteur, grand critique de science-fiction et éminent collectionneur (sa collection est rassemblée aujourd’hui dans la Maison d’Ailleurs à Yverdon, en Suisse), définissait la science-fiction comme « une conjecture romanesque rationnelle ».

4 L’auteur y propose la classification exposée ici, dont je modifie les exemples pour mieux approcher l’état des connaissances actuelles.

5 Arthur C. Clarke a proposé sa première loi dans le deuxième chapitre, intitulé « Hazards of Prophecy : The Failure of Imagination », de son ouvrage Profiles of the Future. Enquiry into the Limits of the Possible (Londres : Gollancz Ltd, 1962), p. 32.

6 « [...] it has often proved true that the dream of yesterday is the hope of today and the reality of tomorrow », cité dans Clary David A., Rocket Man: Robert H. Goddard and the Birth of the Space Age (New York : Hyperion Books, 2003), p. 19.

7 La deuxième loi est présentée par Clarke comme une simple observation dans le deuxième chapitre de son livre Profiles of the Future… (voir n. 5). Son statut de « deuxième loi » lui a été conféré par d’autres personnes mais, dans la version de son livre révisée en 1973, Clarke lui reconnait ce statut. Il propose même une troisième loi, ajoutant : « Comme trois lois étaient suffisantes pour Newton, j’ai modestement décidé de m’arrêter là. »

8 Nous avons publié ensemble un ouvrage analysant en détails trois albums des aventures de Tintin (Lehoucq, 2003).

9 Magneto est l’antagoniste récurrent de la série des X-Men. Son super-pouvoir lui permet de générer des champs électromagnétiques intenses.

10 Nous renvoyons à Lehoucq (2003). Dans cet ouvrage, au lieu de tenter d’expliquer les super-pouvoirs extraordinaires de l’Homme d’acier, l’auteur reconstruit le super-héros à partir de ses super-pouvoirs supposés réels : une manière de rétro-ingénierie.

11 Tous les films cités ont fait l’objet d’une analyse détaillée et sont le support d’une conférence dédiée, chacune ayant été donnée plus d’une dizaine de fois.

12 Pour l’analyse détaillée, je renvoie à Lehoucq (2017), p. 53-56. La scène évoquée est visible entre les instants 00:06:19 et 00:06:54 de Star Wars, épisode I : La Menace fantôme (George Lucas, États-Unis, Fox Pathé Europa, 2003 [DVD]).

13 Tout autre alliage métallique ferait l’affaire. Ses propriétés différentes de celles de l’acier modifieraient un peu la valeur numérique de notre réponse sans changer le raisonnement. En revanche, puisque l’on veut rester sur un plan scientifique, nous faisons l’hypothèse que la porte blindée est composée d’une combinaison d’éléments naturels et pas d’un matériau imaginaire ultra résistant dont la science-fiction est friande.

14 La résolution de problème fut explicitement introduite dans le programme de spécialité de la classe de terminale S entré en application à la rentrée scolaire 2012. Elle se nomme Problem Based Learning en anglais et est détaillée, par exemple, dans Jonassen (2012) ou Zumbach (2022).

15 Des exemples variés sont disponibles sur le site de l’université du Maryland (http://www.physics.umd.edu/perg/fermi/fermi.htm) ou dans la rubrique « Fermi Questions » de la revue The Physics Teacher (https://pubs.aip.org/aapt/pte). Voir aussi Harte (1988), Swartz (2003) et Weinstein (2008).

16 Aristote pensait que les phénomènes se déroulant au-delà de la Lune relevaient de causes différentes de ceux se produisant sur Terre. Il invoqua les quatre éléments – l’eau, l’air, la terre et le feu – et leur jeu mutuel pour rendre compte des phénomènes terrestres et formula l’hypothèse qu’un cinquième élément, la quintessence, fondait ceux qui concernaient le ciel.

17 Cette hypothèse a pu être testée, notamment en vérifiant que la valeur de certaines constantes fondamentales, comme la constante de structure fine, n’a pas varié depuis plusieurs milliards d’années (Uzan, 2003).

18 Cela va aussi dans le sens de la continuité rationnelle entre monde de fiction et monde réel, que Simon Bréan a proposé de nommer « régime ontologique spéculatif » (Bréan, 2012).

19 Ce vaisseau est l’objet d’une analyse détaillée dans Lehoucq (2010).

20 Cette présentation a été faite sous forme d’une conférence destinée à des collégiens (Perpignan et Angoulême en 2016, Blainville-sur-Orne en 2018, Orsay en 2020), à des adolescents (événement « Capitaine Futur » de la Gaité-Lyrique à Paris en 2015, événement CEA « Scientifique toi aussi » en 2021) ou à une audience plus générale (festival Court Métrange de Rennes en 2022, Planétarium de Bretagne à Lannion en 2023).

21 Le terminateur est la ligne fictive qui sépare les faces éclairée et sombre d’un corps céleste : il marque la limite entre le jour et la nuit.

22 Il s’agit d’une désintégration radioactive dans laquelle une particule beta (un électron ou un positron) est émise. Au lieu d’avoir une valeur bien précise, l’énergie de la particule variait entre zéro et une valeur maximum, laissant croire que la loi de conservation de l’énergie n’était pas respectée. En réalité, l’énergie maximum est partagée entre la particule beta et un neutrino qui échappa longtemps aux tentatives de le détecter.

23 Pour compléter notre discussion, nous renvoyons à Blanquet (2011), mais aussi Dark (2005) et Dubeck (1990).

24 La démarche s’applique tout aussi bien à la physique qu’à la chimie et la biologie.

25 Pour plus de détails, nous renvoyons à Bellagamba (2019).

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Table des illustrations

Titre Ill. 1
Légende Scène d’arrivée du Venture Star en orbite autour de Pandora
Crédits James Cameron, Avatar, 2009. Tous droits réservés
URL http://journals.openedition.org/resf/docannexe/image/13113/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 121k
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Pour citer cet article

Référence électronique

Roland Lehoucq, « Utiliser la science-fiction pour partager les sciences »ReS Futurae [En ligne], 23 | 2024, mis en ligne le 20 juin 2024, consulté le 20 juillet 2024. URL : http://journals.openedition.org/resf/13113 ; DOI : https://doi.org/10.4000/11wpe

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Auteur

Roland Lehoucq

Roland Lehoucq est astrophysicien et travaille dans le domaine de la cosmologie. Il enseigne à Sciences Po Paris (campus du Havre) et au master « Approche Sociale des Enjeux Énergétiques » de l’université de Paris Cité. Il a écrit de nombreux articles de vulgarisation et a publié 25 ouvrages.

Roland Lehoucq is an astrophysicist working in the field of cosmology. He teaches at Sciences Po Paris (Le Havre campus) and in the master’s programme “Approche Sociale des Enjeux Énergétiques” at the Université de Paris Cité. He has written numerous popular articles and published 25 books.

Dernières publications : « Habiter l’espace », in « 2001 L’Odyssée de l’espace - Au carrefour des arts et des sciences », ouvrage dirigé par C. L. Robinson & S. Azulys, Les éditions de l’Ecole polytechnique, p. 73-84, octobre 2021 ; « Science-fiction et armes absolues », in Imaginaires nucléaires - Représentations de l’arme nucléaire dans l’art et la culture, ouvrage dirigé par J.-B. Jeangène Vilmer, p. 31-40, Odile Jacob, septembre 2021 ; « Planètes et écosystèmes de la science-fiction », R. Lehoucq et J.-S. Steyer, in Lieux de vie en science-fiction, sous la direction de D. André, publication sous l’égide de la société savante d’étude de la science-fiction Stella Incognita (p. 21–32). 2021.

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