L'univers de Stephen Hawking

Ainsi qu'il le mentionne sur son site Internet, Stephen William Hawking est né le 8 janvier 1942 à Oxford, en Angleterre, exactement 300 ans après la mort de Galilée. On pourrait également dire, et à deux semaines près, 300 ans jour pour jour après la naissance de Newton. Mais restons-en à ces "coïncidences" anecdotiques sans verser dans les pseudo-sciences, la dérive serait trop facile mais sans fondement.

Sa mère Isobel était membre du parti communiste anglais dans les années 1930. Son père était biologiste, chercheur en maladies tropicales et travaillait à Londres, où toute la famille vivait. Pendant la deuxième guerre mondiale cependant, ils déménagèrent dans la cité d'Oxford jugée plus sûre.

En 1950, le père de Stephen est engagé par l'Institut de Recherche Médicale de Mill Hill. Pour se rapprocher de son lieu de travail, toute la famille déménage à St.Albans, une petite ville située à 36 km au nord de Londres où Stephen Hawking, âgé de 8 ans, sera inscrit à l'école locale mixte de St.Albans qui accepte les enfant jusque 10 ans. A cette époque son père avait acheté une lunette astronomique et observait de temps de temps le ciel avec Stephen. Un soir le jeune Stephen lui demanda : "D'où viennent les étoiles ?" Son père ne lui donna jamais la réponse.... Qu'à cela ne tienne, Stephen avait trouvé sa voie.

Quand il fut un plus âgé Hawking continua à étudier à St.Albans mais son père voulut qu'il s'inscrive à l'examen d'entrée de l'école publique de Westminster. Toutefois Stephen tomba malade au moment des examens et resta à St.Albans jusqu'à ses 11 ans. Stephen écrit à ce sujet :"J'y ai suivi une éducation qui était bonne, si pas meilleure que celle que j'aurais eu à Westminster. Je n'ai jamais trouvé que mon manque de savoir vivre ait été un obstacle".

A l'âge de 13 ans, on apprend que son héros favori n'est pas Superman mais plutôt... le philosophe et mathématicien athée Bertrand Russell ! Il y fera allusion dans l'un de ces livres.

Vers 15 ans, Hawking voulut se spécialiser en mathématiques, son professeur de math lui ayant suggéré d'étudier cette matière. Mais son père était contre cette idée et essaya de le persuader de s'orienter vers la chimie car il avait l'espoir qu'il rentrer à l'Université d'Oxford, et cette université ne formait pas de mathématiciens.

En 1959, à 17 ans et donc avec un an d'avance, Hawking s'inscrit à l'Université d'Oxford où son père avait étudié. Il souhaite que son fils devienne médecin. Mais Stephen voulait toujours étudier les mathématiques. Comme cette matière n'était pas au cursus de l'université, il choisit d'étudier la physique et passa un examen pour obtenir une bourse d'étude avec l'intention d'étudier les sciences naturelles.

Il faut savoir que le minerval d'Oxford (tuition fees) s'élève en 2018 entre environ 2000£ et 18000£ par an selon les spécialités. Ajoutés aux frais de logement et autres charges (12000-19000£ par an), c'est donc une somme très importante que les parents doivent sinon payer durant au moins quatre ans et parfois pour plusieurs enfants. Hawking réussit son examen bien qu'il estima avoir fait de mauvais résultats. Le problème financier étant résolu, c'est au cours de sa licence (maîtrise) en sciences naturelles qu'il se spécialisa en physique (BSc en Physique).


A gauche, vue aérienne d'Oxford, la "cité aux flèches" symbolisée par l'Université d'Oxford. Au centre, une vue sur le quad the All Souls College et la Bibliothèque Radcliffe Camera (avec le dôme), sa cathédrale de Christ Church et ses nombreuses extensions. Ci-dessous à gauche, vue panoramique de l'Université d'Oxford. Au centre, le prestigieux et magnifique Grand Hall de Christ Church photographié en 2017. Il fut construit en 1525 par le Cardinal Wolsey, chancelier de Henry VIII. Il inspira Chris Colombus pour réaliser le réfectoire du film "Harry Potter à l'école des sorciers" sorti en 2001 (au centre). Le réfectoire du Trinity College (avec le portrait de Henri VIII) ainsi que celui de Gonville and Caius College à Cambridge sont dans ce même style; "so British" ! Le Grand Hall est essentiellement utilisé pour les fêtes. Christ Church abrite une collection de peintures des Grands Maîtres dont les plus anciennes remontent au XVe siècle. La plupart des édifices historiques se visitent. Documents Google Earth, Oxford University, Greg Smolonski/Oxford University, Twenty Two Crowns et The leaky cauldron.

L'Angleterre est riche d'une tradition scolastique qui remonte au XI^e siècle, essentiellement représentée par les deux prestigieuses Universités d'Oxford et de Cambridge, les deux plus anciennes universités d'Europe (dans le monde l'une des plus anciennes toujours active est l’Université Al Quaraouiyine au Marc construite en 859).

L'Université d'Oxford fut fondée en 1096. Aujourd'hui elle abrite 36 collèges parmi lesquels Christ Church, St John's ou Trinity. Environ 17000 élèves y suivent un enseignement universitaire dont 25 % d'étrangers. Plus de 16000 emplois sont en relation directe ou indirecte avec Oxford. Je vous invite à faire un tour virtuel de cette université.

Durant ses temps libre à Oxford, Hawking rejoignit l'équipe d'aviron du club nautique OUBC de l'université, assurant la fonction de barreur en 1961.

Disons deux mots sur ce sport tout aussi célèbre que les universités où il se pratique. Les premières compétitions d'aviron (rowing in English) remontent à 1829, à Henley, lorsque les Universités d'Oxford et de Cambridge s'affrontèrent pour la première fois. Voici une illustration de la régate de 1844. Comme le remarqua avec humour un journaliste américain, c'est un club très fermé qui ne comprend que deux membres et ce sont toujours les deux mêmes concurrents qui sont sélectionnés !

Cette course historique se répète chaque année sur la Tamise au mois d'avril entre Putney et Mortlake, dans les faubourgs de Londres sur un distance de 4 miles (6800 mètres). Le parcours en S dont les courbes peuvent avantager l'une ou l'autre équipe peut être très agité si la météo est mauvaise et se parcourt en l'espace de quinze minutes. Nous avons tous vu à la télévision ces célèbres courses en skiff, double skull, à quatre ou à huit. Les élèves se préparent à cet évènement en s'entraînant durant sept mois sur la Cam et les vainqueurs ne gagnent rien d'autre qu'une médaille, l'honneur d'avoir gagné.

Cette course est aujourd'hui un véritable phénomène de société qui attire la foule en masse. L'aviron devint une discipline olympique en 1900 mais la distance à parcourir est réduite à 2000 mètres. A ce jour, sur les 12 rameurs qui gagnèrent les Jeux Olympiques d'Aviron, 5 étaient d'anciens membres du club d'Oxford.

Notonsqu'il fallut attendre 1981 pour voir la première femme barreur dans l'équipe d'Oxford, ce qui imposa une modification du règlement. Au fil du temps, cette course n'est plus réservée à l'élite d'Eaton ou aux élèves des Universités d'Oxford et Cambridge. Tout bon élève inscrit dans une école anglaise et excellent sportif peut avoir la chance de participer à cette course mémorable.

A gauche, en 1961 Hawking rejoint le club d'Aviron de l'Université d'Oxford. Il sera barreur (en chapeau). Sur cette image, il pilote un bateau armé en pointe (une rame par rameur) par opposition aux bateaux armés en couples composé de 8 rameurs (un huit). A droite, des élèves d'Oxford à l'entraînement lors de la 175e édition de la course en 2004. Comme à l'époque de la bataille d'Angleterre, lorsqu'une équipe gagne, elle colle la cocarde de son ennemi sur la coque de ses bateaux (par exemple l'écureuil rouge de Cambridge sur les bateaux d'Oxford...). Documents OUBC.

Hawking explique qu'à cette époque, "l'attitude qui prédominait à Oxford était l'anti-travail. Nous étions supposer réussir sans effort, ou d'accepter nos limitations et d'obtenir un diplome de Quatrième classe. Travailler dur pour obtenir un diplome de Première classe était considéré comme la marque d'un homme gris - le pire des épithètes dans le vocabulaire d'Oxford".

Cette réflexion participera au mythe entourant Hawking et comme bien d'autres remarques, elle est vrai. Hawking étudia, en moyenne, une heure par jour à peu près durant ses années universitaires. Lorsque, comme tout mortel, il se mit à paniquer à l'approche des examens (les "Finals") et dut faire un effort tout spécial pour assimiler la matière, il prétend n'avoir étudié que 3 heures par jour. Le résulat fut, qu'après les épreuves écrites, il était à la limite de recevoir le diplome de Première ou de Seconde classe et fut contraint de subir un examen oral pour départager les avis du jury. A la fin de l'examen on demanda à Hawking quels étaient ses plans pour l'avenir. Il dit aux examinateurs qu'il avait l'intention de faire de la recherche et qu'on lui offrirait un poste à Cambridge s'il gagnait le diplome de Première classe. "Si vous me récompensez avec le Premier leur dit-il, j'irai à Cambridge. Si je reçois le Second je resterai à Oxford, j'espère donc que vous me donnerai le Premier". Ils lui accordèrent.

Après trois ans d'étude et donc travaillé assez peu, environ mille heures, en 1962 Hawking obtient sa licence (maîtrise) en Sciences Naturelles de Première classe avec honneur (l'équivalent du Bachelor of Science américain).

Comme prévu, il quitte Oxford afin de poursuivre ses études à l'Université de Cambridge en relativité générale et en cosmologie, des disciplines assez difficiles pour quelqu'un disposant d'un faible bagage en mathématiques.

Cambridge, dont voici un second portefolio, est une petite ville estudiantine, proche de la campagne, située à une petite heure de Londres. Traversée par la rivière Cam qui lui donne tout son charme, la ville est paisible, secrète, riche d'un passé glorieux. Il y fait bon vivre, surtout quand on est étudiant car tous les gens que vous croisez à pied ou à vélo sont d'une manière ou d'une autre en relation avec l'université.

La plupart des 31 Collèges de Cambridge sont rassemblés sur une superficie de quatre kilomètres carrés le long de la Cam comme en témoigne cette carte interactive en applet Java ou cette carte publiée par le Cambridge Art qui propose, soit dit en passant, de très belles peintures des différents Collèges.

Dans son ensemble, l'Université de Cambridge forme annuellement plus de 16000 élèves encadrés par une équipe de 6000 personnes. Comme toutes les universités elle propose également des postes de recherches et des emplois dans la plupart des départements, de l'informatique à l'astronomie.

Cambridge a été classée en 2001 par le "Financial Times" au 1^er rang des meilleures universités anglaises devant l'Université d'Oxford et l'Université de Londres. Dans le monde, en 2018 et depuis plusieurs années, l'Université de Cambridge se situait en 1^ere place pour la réputation de son enseignement académique et globalement en 6^e place, juste derrière les universités d'Oxford, Caltech, Harvard, Stanford et le MIT.

Studieuse et médiévale, l'Université de Cambridge fut fondée en 1209, peu après Oxford, et a formé des personnages aussi célèbres que Newton, Malthus ou Darwin. Hawking était sur la bonne voie pour devenir célèbre dans un cadre propice à la réflexion.

Hawking entra à l'Institut d'Astronomie (IoA) qui dépend également de l'Université, pour préparer son doctorat. Rappelons que cet Institut fut fondé en 1972 par Fred Hoyle mais il existait déjà un édifice à cet endroit depuis très longtemps. L'IoA résulte de la fusion de plusieurs établissements d'astronomie : l'Observatoire Universitaire, l'Observatoire de Greenwich, l'Observatoire de Physique Solaire, l'Institut d'Astronomie Théorique et de l'Observatoire Radioastronomique Mullard.


A gauche, l'ancien observatoire de l'Institut d'Astronomie de l'Université d'Oxford qui abrite aujourd'hui la bibliothèque de l'institut. Au centre, le parc public de l'Observatoire Royal de Greenwich situé à l'est de Londres, à 100 km d'Oxford. A droite, quelques unes des antennes de l'Observatoire Mullard (le télescope Ryle) situé à 5 km au sud-est de Canbridge et environ 100 km au nord-est d'Oxford et autant de Londres. Voici une photo de l'une des trois antennes de 18 m de diamètre du One-Mile Telescope du MRAO qui fut opérationnelle entre 1971 et ~1990. Documents SHA, Places to go et Subterranea Britannica.

Les études de Hawking lui offrirent l'opportunité d'approfondir les mathématiques et il y fera de la recherche en cosmologie, un domaine que personne encore n'avait exploré.

Son directeur de recherche fut Dennis Sciama. Bien qu'il était sceptique sur les idées exprimées par son élève, il lui accorda son support. Hawking espérait travailler avec Fred Hoyle, qui enseignait également l'astronomie et la philosophie (sciences) expérimentale à Cambridge. Egalement membre des Observatoires des Monts Wilson et Palomar (1956-1965), Hoyle était réputé pour ses recherches en astrophysique (l'article B²FH, la résonance du C-12, etc.) et ses modèles cosmologiques (dont celui de l'état quasi-stationnaire).

Alors que Hawking était déjà chercheur mais toujours étudiant, un assistant inexpérimenté au regard des standards scientifiques, Fred Hoyle l'avait impressionné par son génie et sa réputation. Il présentait justement à la Royal Society une conférence sur les dernières théories cosmologiques sur lesquelles il avait travaillé avec Jayant Narlikar, lorsque Hawking, qui avait déjà discuté précédemment de son travail avec Narlikar, lui fit remarquer qu'il y avait une erreur fatale dans ses calculs. "Comment le savez-vous ?" lui demanda Hoyle. "Parce que j'ai travaillé sur la question" lui répondit-il comme pour le défier. Et il avait raison. Dans l'univers de Hawking, même les enfants héros ne devaient pas être tolérés s'ils se trompaient.


Entourant le blason de l'Université de Cambridge, une vue de la cathédrale du King's College depuis la rivière Cam. A droite, le Trinity College situé juste à côté. Documents Tom Gowanlock et Dhoxax/Shutterstock. D'autres photos sont présentées dans l'article consacré à Newton.

A Cambridge, Hawking dut se battre. Malgré son accrochage avec Hoyle, il trouva la transition vers un travail original mais souffrit d'un manque de formation en mathématiques avancées. En effet, Hawking se décrit lui-même comme un physicien dont la formation en mathématiques s'est arrêté au baccalauréat, aux "A levels". En plus de cela, il commençait à éprouver des paralysies d'ordre physique.

Comme il le dira lui-même, "l'évènement le plus important de ma vie s'est produit le 31 décembre 1962 lorsque j'ai rencontré ma future épouse Jane Wilde lors d'une fête donnée la veille de la Saint Sylvestre" pour son anniversaire. Il avait 20 ans. Elle était étudiante au Westfield College de Londres et préparait une licence en littérature médiévale portugaise.

Commençant à ressentir un certain handicap physique durant sa dernière année à Oxford, lorsqu'il rentra chez ses parents pour célébrer la Noël de 1962, Hawking en parle à ses parents qui lui conseillent de consulter un médecin spécialisé, chez qui il se rendra avec son père. On lui pratiquera différentes analyses durant deux semaines, prise de sang, sensibilité nerveuse, résistance à l'effort, mesure de l'équilibre, etc. Un mois plus tard, on lui annonce qu'on a diagnostiqué les premiers troubles d'une sclérose, pas totale mais un cas atypique appelé la sclérose latérale amyotrophique ou SLA (ALS en anglais), mieux connue aux Etats-Unis sous le nom de maladie de Lou Gehrig et en Europe sous le nom de maladie de Charcot Elle se différencie de la maladie de Charcot-Marie-Tooth (CMT).

Cette sclérose n'a rien à voir avec la sclérose en plaques, seul le mot à le même sens (durcissement), tandis que le terme "amyotrophique" qualifie littéralement "un muscle sans influx nerveux". C'est une maladie rare dégénérative du motoneurone qui provoque une paralysie, des problèmes d'élocution et d'autres effets physiques très handicapants. On constate qu'il s'agit dans 95% des cas d'un vieillissement précoce des neurones moteurs supérieurs et inférieurs de la moelle épinière. 80% des patients meurent moins de 5 ans après le diagnostic et 10% encore dans les cinq années qui suivent. Elle touche 0.007% de la population ou environ 7 personnes sur 100000 et on prévoit une augmentation de 160% d'ici 2040 ans. Aujourd'hui (2014) on diagnostique 328 nouveaux cas chaque jour (120000 nouveaux cas par an dans le monde) ! En général la maladie se déclare vers 60 ans mais elle apparaît chez des sujets de plus en plus jeunes. Hawking semble compter parmi les 5% des malades a avoir été épargné d'une mort prématurée.

Hawking ne demande pas les détails, l'annonce l'a suffisamment choqué et il lui faut à présent accepter cette situation et affronter l'avenir. A l'époque il n'existait aucun remède. Les médecins lui conseillèrent de manger des vitamines. Encore aujourd'hui c'est à peine si on peut ralentir la progression de la maladie.

L'avenir commence péniblement. L'état de santé d'Hawking se détériora rapidement et les médecins ne lui donnent pas plus de deux ans à vivre. Dans son esprit ce fut une époque de profond désespoir et cela signifiait qu'il ne devrait même pas avoir le temps d'obtenir son doctorat de Physique. Une situation désespérée et injuste quand on vous apprend cela peu après votre 21^e anniversaire.

Hawking se souvient qu'à cette époque des rumeurs circulaient dans un magazine sous-entendant qu'en raison du diagnostique médical il avait sombré dans l'alcool. En fait il n'en fut rien mais Hawking commença à faire des cauchemars assez régulièrement : "Mes rêves à l'époque se souvient-il, étaient assez perturbés. Avant que le diagnostic ne soit posé, la vie m'ennuyait. Rien ne semblait en valoir la peine. Mais peu de temps après que je sois sorti de l'hôpital, j'ai rêvé que j'allais être exécuté. J'ai soudain réalisé qu'il y avait pas mal de choses qui en valaient la peine et que je pourrais faire si j'étais gracié. Un autre rêve que j'ai fait quelquefois, fut que je sacrifiais ma vie pour en sauver d'autres. Après tout, si je devais de toute façon mourir, autant faire quelque chose de bien.

Mais je ne suis pas mort. En fait, bien qu'un nuage était suspendu au-dessus de mon avenir, j'ai trouvé, à ma grande surprise, que j'appréciais la vie présente plus qu'auparavant."

Par chance, Stephen Hawking survécut plus de 50 ans aux effets de cette maladie, un véritable miraculé que la chance et le travail intellectuel préservèrent d'une mort précoce.

Après quelques mois de dépression durant lesquels il écoutait Wagner, Hawking remarqua que sa santé ne se détériorait pas. Il décida qu'après tout il terminerait peut-être bien son Ph.D. Et son souhait sera exhausé par deux fois.

"J'ai commencé à progresser dans mes recherches, explique Hawking, et j'ai me suis engagé envers une jeune fille appellée Jane Wilde[...]. Cet engagement a changé ma vie. Il m'a donné une raison de vivre. Mais cela signifiait également que je devais trouver un travail si nous voulions nous marier".

Quand on lui demanda ce qu'il ressentit d'avoir contracté cette maladie, il répondit : "je me suis assez souvent demandé : Comment te sens-tu d'avoir la SLA ? La réponse est, pas grand chose. J'essaye de mener une vie aussi normale que possible et de ne pas penser à ma condition, ou de regretter les choses que j'aurais pu faire, qui ne sont pas très nombreuses. Le fait de réaliser que j'ai une maladie incurable, qui va probalement me tuer dans quelques années, fut quelque peu un choc. Comment quelque chose comme cela pouvait-il m'arriver ? Pourquoi devais-je être amoindri de la sorte ? Toutefois, pendant que je séjournais à l'hôpital, je vis un garçon que je connaissais vaguement mourir de la leucémie, dans le lit opposé au mien. Ca n'avait pas été un beau spectacle. Clairement, il y avait des gens qui étaient plus malades que moi. Au moins ma condition ne me rendait pas malade. Chaque fois que je m'incline à m'apitoyer sur moi-même, je pense à cet enfant".

En 1965, Hawking pouvait encore marcher avec une canne et sa voix était légèrement chevrotante.

Malgré son handicap, Hawking parvint à poursuivre ses études de troisième cycle à Cambridge et se maria avec Jane Wilde en juillet 1965. Elle lui donnera trois enfants et auront un petit-fils. On y reviendra.

Pour Jane, l'expression "pour le meilleur et pour le pire" revêtira un sens bien concret, celui du sacrifice pour l'homme qu'elle aime. Mais l'avenir en décidera malheureusement autrement.