I. Introduction à une physique de l'environnement

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Peut-on appréhender la question écologique, sans le moindre questionnement scientifique ? De l'univers à notre planète, gérée par l'homme. Une tentative, pour désépaissir ce paysage particulier, ne serait-ce que pour soi.

1. Un indispensable brin de philosophie dans l’environnement

« Que l’homme contemple donc la nature entière dans sa haute et pleine majesté, qu’il éloigne sa vue des objets bas qui l’environnent. Qu’il regarde cette éclatante lumière, mise comme une lampe éternelle pour éclairer l’univers, que la Terre lui paraisse comme un point au prix du vaste tour que cet astre décrit et qu’il s’étonne de ce que ce vaste tour lui-même n’est qu’une pointe très délicate à l’égard de celui que les astres qui roulent dans le firmament embrassent. Mais si notre vue s’arrête là, que l’imagination passe outre ; elle se lassera plutôt de concevoir, que la nature de fournir.

« Tout ce monde visible n’est qu’un trait imperceptible dans l’ample sein de la nature. Nulle idée n’en approche. Nous avons beau enfler nos conceptions au-delà des espaces imaginables, nous n’enfantons que des atomes, au prix de la réalité des choses. C’est une sphère dont le centre est partout, la circonférence nulle part.

« Qu’est-ce qu’un homme dans l’infini ? Qu’un ciron lui offre dans la petitesse de son corps des parties incomparablement plus petites, des jambes avec des jointures, des veines dans ses jambes, du sang dans ses veines, des humeurs dans ce sang, des gouttes dans ses humeurs, des vapeurs dans ces gouttes ; que, divisant encore ces dernières choses, il épuise ses forces en ces conceptions, et que le dernier objet où il peut arriver soit maintenant celui de notre discours ; il pensera peut-être que c’est là l’extrême petitesse de la nature.

« Je veux lui faire voir là-dedans un abîme nouveau. Je lui veux peindre non seulement l’univers visible, mais l’immensité qu’on peut concevoir de la nature, dans l’enceinte de ce raccourci d’atome. Qu’il y voie une infinité d’univers, dont chacun a son firmament, ses planètes, sa Terre, en la même proportion que le monde visible ; dans cette Terre, des animaux, et enfin des cirons, dans lesquels il retrouvera ce que les premiers ont donné.

« Et trouvant encore dans les autres la même chose sans fin et sans repos, qu’il se perde dans ses merveilles, aussi étonnantes dans leur petitesse que les autres par leur étendue; car qui n’admirera que notre corps, qui tantôt n’était pas perceptible dans l’univers, imperceptible lui-même dans le sein du tout, soit à présent un colosse, un monde, ou plutôt un tout, à l’égard du néant où l’on ne peut arriver.

« Car enfin, qu’est-ce que l’homme dans la nature ? Un néant à l’égard de l’infini, un tout à l’égard du néant, un milieu entre rien et tout. Infiniment éloigné de comprendre les extrêmes, la fin des choses et leur principe sont pour lui invinciblement cachés dans un secret impénétrable, également incapable de voir le néant d’où il est tiré, et l’infini où il est englouti.

« Que fera-t-il donc, sinon d’apercevoir quelque apparence du milieu des choses, dans un désespoir éternel de connaître ni leur principe ni leur fin ? Toutes choses sont sorties du néant et portées jusqu’à l’infini. Qui suivra ces étonnantes démarches ? L’auteur de ces merveilles les comprend. Tout autre ne le peut faire. »

Blaise Pascal
Pensées

« Chaque fois qu’un nouvel être humain vient au monde, il trouve autour de lui d’autres humains pour le rassurer et l’initier aux gens et aux choses parmi lesquelles il ouvre les yeux [...], car l’homme individu est essentiellement famille, tribu, nation.

« Tandis que l’humanité, elle, n’a pas encore trouvé autour d’elle d’autres humanités pour se pencher sur elle et lui expliquer où elle va. »

Pierre Teilhard de Chardin
L’apparition de l’homme

 

2. Le pourquoi et le comment

Il y a quelques années, j’avais été sollicité pour être le directeur d’une thèse de doctorat, l’une de mes toutes dernières, dans la spécialité Thermique et système énergétique. Un scientifique pur aurait boudé l’affaire. Un sciences humaines pur aurait éprouvé parfois quelque indisposition. C’est donc en duo que cette affaire pluridisciplinaire a été menée. L’occasion pour moi de renouer avec les méthodes de travail qui étaient les nôtres quand j’étais ingénieur dans le groupe Thomson-CSF.

La thèse a été soutenue en octobre 2008 à l’institut national des télécommunications (INT, devenu depuis Télécom Sud Paris) avec pour titre : TIC et énergétique. Technique d’estimation de consommation sur la hauteur, la structure et l’évolution de l’impact des TIC en France.

J’avais accepté d’abord par curiosité en raison du caractère pluridisciplinaire du thème. Et puis en fait pour le contexte très actuel du développement durable que j’allais découvrir – avec un regard de physicien, et j’ai eu parfois quelques surprises – en raison d’une certaine ignorance sur ce qui m’entoure depuis si longtemps.

Et puis je me suis très vite intéressé à cet aspect, estimant devoir en connaître le plus possible pour m’autoriser à naviguer en eaux troubles, à la mesure de mes moyens dans ce domaine où le scientifique et le sociologique interfèrent, volontairement ou non, afin de mieux situer notre sujet de recherche particulièrement dans l’ère du temps.

Ceci expliquera la structure à priori un peu curieuse de ce document pour un écologiste de cœur ou de métier, voire des deux. Une certaine manière d’appréhender les choses.

3. Une démarche, voire une structure, un peu hétéroclite

La rédaction de cette rubrique Environnement, alias Développement durable, suit une démarche, voire une structure, un peu hétéroclite :

Commencer par l’univers dont notre planète fait partie depuis le big-bang. Découvrir, au prix d’un petit effort en mathématiques parfois étranges, que notre espace est courbe, de façon à être sensibilisé aux signes de son expansion, à la notion d’énergie aux deux extrêmes de cet univers : le cosmologique (de la relativité générale et le quantique (de la relativité restreinte).

L’atmosphère qui nous entoure comme un manteau pour nous garder du vide intersidéral et atténuer la formidable puissance énergétique de l’étoile de notre planète : le soleil. L’atmosphère en plusieurs coquilles, de bas en haut : troposphère, stratosphère, mésosphère, thermosphère et exosphère. Leurs caractéristiques propres en répartition des températures et des pressions, en compositions chimiques et densités électroniques.

Enfin la Terre et sa structure, de sa naissance dans sa chute du big-bang à maintenant. Origine du champ magnétique, ce fluide mystérieux qui fait déplacer l’aiguille d’une boussole vers le nord, différent du nord géographique et qui tend pourtant à s’en rapprocher au fil des décennies par quelque caprice des mouvements de la Terre. Les conditions d’existence de la vie, une biosphère et une écosphère.

Le premier souci de notre société technologique : l’innovation dans l’énergie et les énergies. Les énergies immédiates comme les énergies solaire, éolienne et thermique, voire gravitationnelle (le mouvement des marées). La distinction entre énergie naturelle et énergie renouvelable. Toutes les énergies ouvertes à la vision écologique de la planète

Les cycles et la circulation de matière donc des échanges énergétiques naturels. Mécanismes généraux des cycles biochimiques et principaux cycles : le carbone, l’oxygène, l’azote (pour l’état gazeux), le soufre et le phosphore (pour mention) pour l’état sédimentaire.

Quelques remèdes avec des systèmes électroniques simples exploitant l’énergie solaire : les piles. Une expérience historique, car l’idée est ancienne, sans qu’il soit encore question d’écologie : la pile photovoltaïque de Becquerel. Le principe du fonctionnement de la pile solaire. Une originalité avec ce que la nature place à notre portée : la biopile ou pile à bactéries (une bonne idée pour l’élimination des déchets) et la pile aux protéines végétales.

La pollution atmosphérique. Origines et principaux polluants. Polluants gazeux : dérivés du carbone, dérivés du soufre, dérivés de l’azote, dérivés de l’ozone. Polluants particulaires ou aérosols.

La question du \(CO_2\). Teneur en \(CO_2\) atmosphérique et climat global. Effet de la pollution. L’effet de serre et le problème du réchauffement. Autres facteurs atmosphériques contrôlant le climat au sol.

Une pollution qui fait peur : la radioactivité. Poser le problème : il est intéressant de comparer la période physique du matériau responsable et la période biologique qui concerne l’individu. Une pollution à laquelle on ne pense pas toujours, probablement parce qu’elle n’a pas d’incidence sur le climat : celle des ondes électromagnétiques et certains de ses effets biologiques.

Le chapitre de clôture est le résumé d’une conférence sur le développement durable donnée le 2 juin 2009 à l’université de Mostaganem (Algérie). Une courte synthèse de rapports techniques sur une insoupçonnable consommation d’énergie au quotidien en particulier avec les téléviseurs et ordinateurs,même à l’état de veille. Une deuxième synthèse sur la consommation d’énergie dans les Télécommunications (au sens large) à partir de certains des résultats de la thèse de doctorat mentionnée plus haut.

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