Star Wars, Voyage au centre de la Terre : quelles réalités physiques ? - 01/06/2006

1 - La Force des Jedi

Obi-Wan Kenobi, le célèbre chevalier Jedi, définie la Force ainsi : « C'est un champ d'énergie créé par tous les êtres vivants. Il nous entoure et nous pénètre. Il lie la galaxie toute entière. ». La Force serait donc un substrat omniprésent, manipulable à volonté pour réaliser toute sorte de choses amusantes. Cette définition plonge ses racines dans les plus anciennes interprétations du Monde. Elle rappelle notamment la quintessence, le cinquième élément dont le philosophe grec Aristote remplissait les cieux pour compléter l'action de l'air, de la terre, de l'eau et du feu. Elle rappelle aussi l'éther, un milieu imaginé par les physiciens du XIXe siècle comme support nécessaire à la propagation de la lumière et qui fut invalidé en 1887. La Force évoque aussi l'une des idées les plus fascinantes de la physique moderne : l'énergie du vide. Mais comment le vide, qui évoque l'absence de contenu, pourrait-il avoir des qualités ? Les physiciens ont pourtant découvert qu'un atome peut interagir avec le vide. En mécanique quantique, le vide est défini comme l'état d'énergie minimale, fluctuant en permanence. C'est l'énergie de ces fluctuations que l'on nomme énergie du vide. Elle doit avoir une influence sur l'ensemble de l'Univers qui est essentiellement constitué de vide.

Nous savons depuis maintenant près de 70 ans que l'univers est en expansion. Il semble maintenant acquis que celle-ci s'est accélérée au cours du temps. Or la matière, qui engendre une force de gravité attractive, aurait plutôt tendance à ralentir l'expansion de l'univers. Pour rendre compte d'une accélération, il faut invoquer la présence d'une quantité physique capable de contrer le jeu de la gravité dont les propriétés sont similaires à celles de l'énergie du vide. On pourrait imaginer que les Jedi puisent à cette source l'énergie nécessaire à leurs exploits. Ainsi pour se soulever d'un mètre au-dessus du sol, un Jedi devrait collecter mentalement l'énergie associée à cette constante contenue dans un cube de 9 kilomètres de côté. On comprend mieux pourquoi les Jedi ont besoin d'un peu de concentration pour réaliser leurs exploits !

Dans « Le retour du Jedi », l'Empereur Palpatine tente de convaincre Luke Skywalker de le rejoindre du côté obscur de la Force. Devant la résistance de ce dernier, il utilise la Force pour le tuer en le frappant avec des « éclairs » qui semblent émis par ses doigts. Dans ce cas précis, la Force transforme l'Empereur en un puissant générateur électrostatique ! En effet, un éclair résulte de l'action d'un champ électrique intense créé entre les nuages et le sol. L'air devient conducteur car il est ionisé sous l'action de ce champ : l'éclaire frappe le sol. Le champ électrique nécessaire pour ioniser l'air est si grand, et l'éclair formé par l'action de l'Empereur si long, que l'on peut estimer que la différence de potentiel entre Palpatine et Luke est supérieure à 20 millions de volts ! Par ailleurs, la position de l'Empereur, doigts écartés et tendus vers l'avant, est excellente. Le champ électrique est beaucoup plus intense au voisinage des pointes, ce qui explique que la foudre se dirige plus volontiers vers l'extrémité d'un paratonnerre. L'Empereur ne serait-il qu'une puissante pile ?

2 - Le sabre laser

Qui n'a jamais rêvé de posséder un sabre laser ? Pourtant, il faut se rendre à l'évidence, cette arme de chevalier galactique est pétrie de contradictions. D'abord, les sabres se manipulent comme nos épées terrestres et leurs lames se heurtent bruyamment. Cela pose problème car la lumière est immatérielle et deux faisceaux lumineux se croisent sans opposer la moindre résistance. Ensuite, il faut résoudre la question de la longueur de la lame. Un faisceau laser habituel se propage en ligne droite tant qu'il ne rencontre pas d'obstacle qui le réfléchit, le réfracte ou l'absorbe. Imaginez alors un combat se déroulant à l'intérieur d'un vaisseau spatial : des lames de grande longueur en découperaient les parois et la dépressurisation achèverait les deux protagonistes ! Si nous devons abandonner l'idée d'un sabre laser, il reste possible d'en imaginer une alternative amusante : un plasma confiné par un champ magnétique astucieusement disposé.

Un plasma est un état de la matière qui peut être obtenu en chauffant fortement un gaz. Celui-ci devient lumineux, la couleur et l'intensité de la lumière émise dépendant de la température et de la composition du gaz. Cela expliquerait simplement la diversité des couleurs des sabres. Seule précaution,il faut tenir son sabre plasma éloigné du visage, histoire de ne pas finir grillé.

Pour maintenir l'état de plasma, il faut fournir en continu une puissance non négligeable : pour un jet de dix centimètres de long à la température de 10 000 degrés quarante kilowatts devraient suffire. Inutile de dire que la source d'une telle puissance ne rentre pas facilement dans le manche d'un sabre Jedi… Et puis dix centimètres de long, c'est plutôt court pour un sabre. Pour améliorer ce problème de longueur, il suffit de confiner le plasma dans une bouteille magnétique ayant une forme allongée.

Ce sabre nouvelle manière se comporterait plus ou moins comme le font les sabres laser de Star Wars. En particulier, l'exploit de Qui-gong Jin, qui réussit à percer une épaisse porte métallique grâce à son sabre-laser, s'explique naturellement : l'intense chaleur dégagée par le plasma fait fondre le métal. Le problème, c'est qu'il n'est pas très sage de confiner magnétiquement une matière aussi chaude qu'un plasma. Jetez une bonne poignée d'aimants vers Dark Vador et il est cuit ! En perturbant le champ magnétique de confinement, les aimants vont permettre au plasma chaud de se répandre sur l'utilisateur du sabre.

3 - Quelle est la taille de l'Etoile de la Mort ?

Bien que le diamètre de l'Étoile de la Mort ne soit jamais précisé, certains indices permettent de l'estimer. Souvenez-vous par exemple que Luke, apercevant l'Étoile de la Mort pour la première fois, la confond avec une « petite lune ». Obi-Wan Kenobi et Han Solo confirment cette observation : elle est aussi grosse qu'une lune et nettement plus grande qu'une station spatiale. Dans notre système solaire, les lunes et autres astéroïdes remarquables ont un diamètre qui varie de quelques dizaines à quelques milliers de kilomètres. Cérès, le plus gros astéroïde du système solaire, a un diamètre de 934 kilomètres ; le plus gros satellite de Jupiter, Ganymède, a un diamètre de 5 276 kilomètres ; les plus petits satellites de Jupiter et de Saturne ont un diamètre d'environ 20 kilomètres. L'Étoile de la Mort peut être utilement comparée à la planète Endor. Pour préparer leur attaque du générateur d'Endor, les rebelles observent une image holographique sur laquelle il est possible d'estimer que le diamètre de l'Étoile de la Mort est environ douze fois inférieur à celui d'Endor. Il ne reste plus qu'à déterminer la taille de cette dernière !

© Nasa.

De nombreux indices permettent de supposer qu'Endor doit être une planète dont la masse et le diamètre sont voisins de ceux de la Terre. D'abord, il semble que sa gravité ne pose pas de problèmes particuliers aux rebelles, qui se déplacent sans inconvénients apparents à sa surface. Une Endor légère et petite aurait un champ de gravité faible et les rebelles y progresseraient par bonds. À l'inverse, une Endor lourde et grosse imposerait une marche lente et épuisante. Endor doit aussi être dotée d'une gravité capable de retenir une atmosphère suffisamment dense pour que les rebelles puissent respirer sans l'aide de masques à oxygène.

Par ailleurs, pour que l'évolution des espèces ait pu aboutir aux Ewoks, Endor doit être une planète âgée d'au moins trois milliards d'années. Il faut donc que sa gravité soit suffisante pour retenir une atmosphère dense pendant toute cette durée. Sur une planète à faible gravité, les particules de haute altitude les plus rapides peuvent s'échapper. Cela amincit l'atmosphère, qui disparaît peu à peu. À titre de comparaison, la planète Mars a perdu son atmosphère initiale en quelques centaines de millions d'années ; avec un rayon de 3 400 kilomètres et une masse 9 fois plus faible que celle de la Terre, sa gravité de surface ne vaut que 38 % de la gravité terrestre. La nécessité d'une atmosphère suffisamment dense est aussi confirmée par le fait que les Ewoks arrivent à voler avec des planeurs rudimentaires. Néanmoins, il faut que la gravité ne soit pas trop forte pour que la faible surface portante de ces planeurs supporte le poids des petites créatures.

Fort de ces remarques, on peut raisonnablement supposer que la gravité d'Endor est égale aux deux tiers de celle de la Terre. C'est une planète qualifiée de « forestière », ce qui laisse supposer qu'elle est pauvre en métaux et que sa densité est un peu inférieure à celle de la Terre. Dans cette hypothèse, son rayon vaut environ 70 % du rayon de celui de la Terre, soit 4 500 kilomètres. Cela donne à l'Étoile de la Mort un rayon voisin de 375 kilomètres, comparable à celui des plus gros astéroïdes du système solaire !