Une sphère de Dyson, qu’est-ce que c’est?

Bonjour à tous.

Cet article se veut bref et pédagogique. Si vous savez déjà ce qu’est une sphère de Dyson, il est donc inutile d’aller plus loin.

Commençons par le commencement : qui est Freeman Dyson?

Freeman Dyson est un physicien théoricien et un mathématicien américano-anglais à la vie professionnelle riche et bien remplie.

Il s’est intéressé à des sujets aussi variés que les études climatiques, la topologie, la théorie des nombres. Il a également collaboré au projet Orion (qui permet de propulser un vaisseau spatial avec des explosions nucléaires, tout simplement). C’est surtout un homme aux multiples idées et créateurs de nombreux concepts (tel que l’Astrochicken). La sphère de Dyson est un de ces concepts.

Concept de la Sphère de Dyson

Une sphère de Dyson est une mégastructure hypothétique, mise en place par une civilisation technologiquement plus avancée que la nôtre, ayant pour objet de récolter toute l’énergie émise par l’étoile qu’elle enveloppe. Étant hypothétique, rien ne garantit qu’il soit en pratique possible qu’une civilisation puisse atteindre le niveau technologique requis, ni que les contraintes architecturales et physiques ne rendent impossible un tel concept. En tout état de cause, sauf singularité technologique, il est hautement improbable que nous puissions voir l’ébauche de la mise en oeuvre d’un tel projet de notre vivant.

En effet, il est difficile d’imaginer à quel point une telle construction serait colossale. Le diamètre du Soleil, c’est 1,3914 million de kilomètres. La Sphère de Dyson ne se situera pas à la surface du soleil, mais très probablement à quelques millions de kilomètres (au moins) de notre étoile.

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Supposons une sphère de Dyson avec un rayon d’une unité astronomique (=la distance Terre/Soleil). On se retrouverait avec une sphère de 2,8 x 1017 km², soit 550 millions de fois la surface de la Terre (à l’aise). Il faudrait (au moins) démanteler l’ensemble du système solaire (coeurs des géantes gazeuses compris) pour imaginer parvenir à une telle structure. Même une Sphère de Dyson plus rapprochée (ce qui posera des soucis d’habitabilité, mais nous ne sommes plus à ça près) impliquerait des besoins inimaginables en matériaux, nécessitant le démantèlement complet de plusieurs planètes.

Si vous avez du mal à vous le représenter, c’est tout à fait naturel. L’esprit humain n’est pas conçu pour un tel gigantisme.

Dyson Sphere Levy Wang
Une sphère de Dyson, imaginée par Levy Wang

De sérieux doutes peuvent être émis sur la faisabilité d’un tel projet, notamment sur l’existence de matériaux suffisamment souples et solides pour résister aux immenses contraintes mécaniques impliquées par une coquille qui viendrait englober une étoile (sans compter sa vulnérabilité au moindre astéroïde de passage, qui viendrait menacer l’intégrité structurelle de la méga-structure).

Une structure inimaginable pour l’Humanité, mais néanmoins intéressante

On l’a vu, les dimensions impliquées par un tel projet rendent impossibles la possibilité pour l’Humanité toute entière (en la supposant unie et tendue vers un objectif commun) de songer à réaliser un projet pouvant s’approcher, ne serait-ce que de loin, d’une Sphère de Dyson.

Alors, quel est l’intérêt de disserter sur un projet impossible?

Hé bien, la réponse est simple. C’est impossible pour nous, avec notre technologie actuelle, mais est-ce impossible dans l’absolu? Si cela ne l’est pas, alors il est possible que des civilisations extraterrestres aient pu en créer…

Encore plus intéressant : si tel est bien le cas, nous sommes en mesure de le détecter. C’est d’ailleurs là l’origine du concept : Freeman Dyson a publié, le 3 juin 1960 dans Science une étude intitulée Search for Artificial Stellar Sources of Infrared Radiation (« Recherche sur les sources stellaires artificielles de rayonnements infrarouges »). Ce concept a donc pour objectif de fournir une piste de réflexion pour la détection de la vie extraterrestre intelligente en cherchant non pas des signes de communication mais en cherchant à constater la présence technologique -ici une mégastructure stellaire-.

En effet, en application de la seconde loi de la thermodynamique (toute transformation d’un système thermodynamique s’effectue avec augmentation de l’entropie globale incluant l’entropie du système et du milieu extérieur ou, plus clairement, rien n’est perpétuel, tout système simple finit par se désorganiser), la Sphère de Dyson absorbe une bonne partie de l’énergie de l’étoile mais doit rejeter l’excédent d’énergie dans l’espace alentour. De notre point de vue, cela créé une anomalie (la température de l’étoile n’est pas celle qu’elle devrait être, ses émissions infrarouges non plus) que nous pourrions détecter.

A noter qu’une civilisation capable de bâtir une telle mégastructure se trouverait très certainement au niveau II de l’échelle de Kardachev.

Variantes de la Sphère de Dyson

Le concept de la Sphère de Dyson a, visiblement, excité les imaginations puisque de nombreuses variantes peuvent être relevées.

 L’Essaim de Dyson

Le nom me paraît plutôt explicite : plutôt que de bâtir une coquille, il s’agirait de construire une multitude de petits habitats et satellites orbitant en formation très dense autour du Soleil.

Cela demande moins de matériau et permet une construction progressive, habitat après habitat, satellite après satellite. Par contre, le calcul des orbites devient de plus en plus complexe.

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La Bulle de Dyson

A la différence de l’Essaim de Dyson, chaque habitat ou satellite n’est pas en orbite autour de l’étoile mais est un statite, c’est-à-dire un type hypothétique de satellite utilisant d’immenses voiles solaires utilisant la pression de radiation pour contre-balancer la gravité de l’étoile, permettant une sorte de vol stationnaire. Ainsi, il n’y aurait plus de problème de calcul d’orbite ou de perturbations d’orbites.

Le seul problème concernera la conception de voiles solaires assez fines, assez grandes et assez résistantes pour permettre un tel vol stationnaire.

Le Cerveau-Matrioshka

Un nom pas très éclairant de prime abord. Peut-être que certains d’entre vous savent déjà ce qu’est une Matriochka. Pour ceux qui l’ignorent, sans doute connaissent-ils l’autre nom de cet objet : les poupées russes.

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Quel rapport avec ce dont je vais vous parler? Hé bien, les poupées russes constituent une série de poupées de taille décroissantes qui peuvent être placées les unes à l’intérieur des autres. Le cerveau-Matriochka (ou Matrioshka Brain) reprend ce concept pour l’appliquer aux ordinateurs. De très gros ordinateurs. Des ordinateurs qui vont englober des étoiles, rien que ça.

Il s’agit d’une Sphère de Dyson (ou d’un Essaim ou une Bulle de Dyson) qui va être constitué d’un ensemble d’ordinateurs qui vont puiser l’énergie dont ils ont besoin pour fonctionner de l’énergie solaire. La puissance de calcul d’un Cerveau-Matrioshka est inimaginable : il pourrait simuler des univers entiers.

La Sphère de Dyson dans la science-fiction

De nombreux ouvrages de science-fiction, ainsi que de nombreux films ou séries télévisées, évoquent ce concept et l’intègrent à leurs trames narratives.

Pour ceux voulant une liste exhaustive, je les invite à se rendre sur cet article Wikipédia.

Je vais me borner à évoquer la première apparition de l’idée d’une Sphère de Dyson, et vous donner l’exemple de deux oeuvres de science-fiction reprenant ce concept.

StarMaker, d’Olaf Stapledon

StarMaker est un roman d’Olaf Stapledon publié en 1937, un auteur de science-fiction connu des fans de la science-fiction des années 1930/1940. Diplômé d’un doctorat en philosophie de l’univers de Liverpool, il me paraît être un auteur original dans la mesure où la science-fiction, par elle-même, ne l’intéresse guère : ses ouvrages de fiction ont avant tout pour objet de présenter et de discuter ses idées philosophiques devant un public bien plus large qu’un essai philosophique classique.

StarMaker, par exemple, a certes servi d’inspiration à Dyson pour son concept de mégastructure, mais il imagine également l’existence de l’Hypothèse du Zoo (réponse au Paradoxe de Fermi, non formulé à l’époque ! J’évoque l’Hypothèse du Zoo dans le premier article sur les solutions au Paradoxe de Fermi), le multivers, ou les esprits de ruche. Au-delà de cela, c’est l’occasion pour Olaf Stapledon de discuter philosophie en exposant ses idées sur Dieu et le rapport créateur/créature.

Accelerando, de Charles Stross

Ce roman a été traduit et publié en France en 2015 par les éditions Piranha. Cet ouvrage n’est pas d’un abord facile : mais rassurez-vous, les éditions Piranha ont pensé à tout en y adjoignant un petit lexique vous permettant de vous y retrouver.

L’ouvrage suit les aventures de la famille Macx (et de son chat, Aineko), famille aux prises avec une accélération du progrès technologique rendant vaine toute tentative de prédiction -la Singularité Technologique-.

Le roman est divisé en trois parties, chacune relative à une période de temps bien définie.

Dès la seconde partie, vous verrez poindre un concept exposé un peu plus haut : le Cerveau-Matrioshka. Je n’ai aucune intention de vous spoiler le moins du monde ; disons simplement qu’un vaste mouvement posthumain vise à rendre la matière intelligente en la convertissant en computronium.

Je pense revenir plus longuement sur cette oeuvre dans un article qui lui sera dédiée. Si je devais résumer, je me bornerais à dire que ce livre est un incontournable pour qui s’intéresse à la Singularité Technologique, mais qu’il n’est pas d’un abord facile et peut (légitimement) en rebuter plus d’un (ainsi, la présence d’un glossaire en fin d’ouvrage n’est pas superflu).

Endymion, de Dan Simmons

Endymion est un roman de science-fiction relevant du space opera écrit par Dan Simmons.

Ce roman s’inscrit dans les Cantos d’Hypérion qui comprennent les excellents Hypérion et La Chute d’Hypérion (mes favoris, je dois bien dire). Ceux s’intéressant au space opera mais n’ayant pas lu ces romans devraient sérieusement se renseigner sur ces derniers : il s’agit-là d’une des oeuvres majeures du genre.

Endymion et l’Eveil d’Endymion sont donc les suites d’Hypérion et la Chute d’Hypérion. Je n’ai pas l’intention de vous spoiler, d’une part parce que ce serait fort discourtois, d’autre part parce que je ne pense pas pouvoir résumer en cinq lignes la fresque immense dépeinte dans les premiers romans.

Je me bornerai donc à dire qu’Endymion se déroule deux siècles après les événements de la Chute d’Hypérion. Ces derniers ont pris place au sein de l’Hégémonie, nom de l’entité politique dirigeant la plupart des mondes habités et mis en place à la suite de la perte de la Terre à la suite de la Grande Erreur de 38 et de l’Hégire qui l’a suivi.

Dans l’Eveil d’Endymion, les protagonistes principaux se retrouvent sur une Sphère de Dyson biologique, une biosphère immense englobant une étoile.

 

 

Une réflexion sur “Une sphère de Dyson, qu’est-ce que c’est?

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