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Musique et science :
des repères pour faire ses gammes

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La musique en bandes dessinées

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L’astronomie est l’une des plus anciennes sciences de l’humanité. Née des premières interrogations des hommes liées à la mythologie et à la religion, elle a fait partie, jusqu’à la fin du Moyen-Âge, des sept arts libéraux représentant, avec l’arithmétique, la musique, la géométrie, la grammaire, la rhétorique et la dialectique, l’ensemble des disciplines intellectuelles fondamentales. Nombreux sont les exemples historiques qui démontrent que les astronomes ont été influencés, dans leurs travaux, par les principes qui régissent la musique, tandis que plusieurs compositeurs ont rendu hommage aux éléments célestes dans leurs créations.

L’harmonie des sphères : quand les astronomes se font musiciens
La musique inspirée des astres
Capter les sons de l’espace
Faire chanter les étoiles
Max Q : les musiciens de l’espace
D’autres ressources en culture scientifique

L’harmonie des sphères :
  quand les astronomes se font musiciens

Quoi : Pythagore a été le premier scientifique à associer étroitement la musique et l’astronomie, six siècles avant notre ère. Il cherchait le principe qui expliquait à la fois les phénomènes de la nature et les espaces cosmiques. Sa réponse fut l’harmonie ou l’association ordonnée des contraires, soit le ciel et la terre, Dieu et les hommes, ce qu’il appela le « cosmos ». C’est autour de cette idée qu’est né le concept d’harmonie des sphères.

Science : astronomie

Gamme pythagoricienne
Pythagore considérait que les planètes tournaient autour de la Terre, le centre de l’univers à cette époque, en suivant des révolutions circulaires, régulières et constantes et qu’en tournant, elles produisaient des sons. Par analogie, il associait donc l’astronomie à la musique, les mouvements des cordes des instruments des Anciens pouvant se comparer aux mouvements des corps célestes.

« Imaginons une corde de 1 m, une seconde de 50 cm, une troisième de 66 cm et une quatrième de 75 cm, au bout desquelles on aurait attaché une sphère. Imaginons ensuite qu’on fasse tourner ces quatre cordes simultanément et que le vent ou une autre force invisible pince tantôt l’une, tantôt l’autre. Il en résulterait une musique analogue à celle qu’on peut tirer d’une corde tendue sur une caisse de résonance. C’est sans doute ainsi que Pythagore a été amené à faire l’hypothèse de l’harmonie des sphères. »

Extrait du Cosmos selon Pythagore
http://agora.qc.ca

À partir de cette idée, Pythagore établit une gamme cosmique appelée la gamme pythagoricienne, qui compte sept intervalles et six tons, et l’a appliquée au ciel. Selon ce modèle, la vitesse de rotation des planètes autour de la Terre correspond à la vibration de la corde d’un instrument, alors que la longueur de la corde correspond à l’orbite de chacune des planètes.

Selon Pythagore, plus les planètes évoluaient rapidement (comme Mercure et Vénus), plus le son qu’elles produisaient était considéré aigu et, inversement, plus elles tournaient lentement (comme Jupiter), plus le son qu’elles émettaient était grave. Dans la gamme pythagoricienne, le si est attribué à Saturne, le do à Jupiter, le ré à Mars, le mi au Soleil, le fa à Mercure, le sol à Vénus et le la à la Lune.

 
Illustration tirée de The History of Philosophy, de Thomas Stanley, XVIIe siècle.

Le cosmos selon Pythagore, vu par Jacques Dufresne, philosophe

« Nous pensons aujourd’hui que le monde est non pas un ordre, mais un ensemble informe de forces auquel il nous appartient de donner une forme, opération que nous appelons transformer le monde. Les Pythagoriciens pensaient que c’est l’Homme qui est un ensemble informe de forces et que par suite, avant de songer à transformer le monde, il doit s’imprégner de sa forme en le contemplant. »

Extrait du Cosmos selon Pythagore
http://agora.qc.ca

 

L’Harmonices Mundi
Plusieurs siècles plus tard, l’astronome allemand Johannes Kepler confirma l’hypothèse héliocentrique selon laquelle la Terre tourne autour du Soleil. Il a cherché à son tour l’harmonie des sphères dans l’harmonie musicale, à partir de la vitesse de chaque planète. Ayant compris que les planètes effectuaient des mouvements elliptiques et non pas circulaires autour du Soleil, il associa à chaque planète une mélodie de base calculée sur l’allongement de son orbite. Le principe de sa « gamme cosmique » est consigné dans l’Harmonices Mundi, publié en 1619.

Pour en savoir plus sur l’harmonie des sphères :
http://pagesperso-orange.fr/organ-au-logis
www.angelvoices.eu/pythagore.html

 

La musique inspirée des astres

Quoi : Naturalis concordia vocum cum planetis, un hymne du XIIe siècle, représente l’œuvre musicale la plus ancienne connue inspirée des planètes et des astres. Plus récemment, en février 2008, le compositeur britannique Mike Oldfield a fait paraître le disque Music of the Spheres (extrait 1) (extrait 2). Entre ces deux époques, nombreux sont les musiciens de toutes les influences qui se sont inspirés des astres et du ciel dans leurs créations, notamment Jean-Baptiste Lully avec son Ballet des Planètes écrit en 1676, Jean Féry Rebel et Les Élémens–Du Chaos à l’harmonie composé en 1737 (extrait) ou encore Karlheinz Stockhausen qui, dans la deuxième moitié du XXe siècle, chercha le chemin des astres dans son Sirius.

Science : astronomie

 
 
 
Cosmologie et musique
William Herschel, l’un des astronomes les plus importants du XVIIIe siècle qui découvrit, en 1781, la planète Uranus, a considérablement influencé son contemporain, le compositeur Joseph Haydn lors de l’écriture de l’extrait Es ward Licht (Ce fut la lumière) de l’oratorio La Création (extrait). Cette œuvre musicale fait référence aux travaux de Herschel, qui émit l’hypothèse d’une explosion originelle de l’univers en se basant sur les théories d’Emmanuel Kant. Haydn, toujours fasciné par le firmament composa en 1777 Il mondo della luna (extrait illustré ci-dessus), un opéra en trois actes d’après un livret de Carlo Goldoni.
 
 
 
Les Planètes
L’une des œuvres les plus connues célébrant le mariage entre la musique et l’astronomie est très certainement Les Planètes, une suite orchestrale en sept mouvements écrite par Gustav Holst. Dans cette œuvre, le compositeur étudie sept planètes (Mars, Vénus, Mercure, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune). Le premier mouvement, Mars (dieu de la guerre) (extrait), a été composé de façon prophétique juste avant le début de la Première Guerre mondiale, en 1914. Le dernier mouvement, Mercure (extrait), fut composé en 1916.

 

Aux couleurs du ciel
Même le Québec peut s’enorgueillir de compter parmi les créations originales de ses artistes, une œuvre directement inspirée par le cosmos. En effet, en 1988, le compositeur François Morel créait Aux couleurs du ciel pour l’Orchestre symphonique de Montréal. L’œuvre est inspirée des illustrations du livre Poussières d’étoiles de l’astrophysicien Hubert Reeves. Le titre de chacun des mouvements fait référence à une galaxie : la Nébuleuse de la Lyre, la Dentelle du Cygne, la Nébuleuse du Crabe, la Nébuleuse du Trèfle et la Nébuleuse de l’Hélice.

Capter les sons de l’espace

Quoi : Y a-t-il du « bruit » dans l’espace? De nombreux phénomènes qui y surviennent seraient tout à fait cacophoniques dans un contexte terrestre. Mais il n’y a pas d’air dans l’espace. Et s’il n’y a pas d’air, il n’y a pas de bruit. Les ondes acoustiques ne se propagent pas dans le quasi-vide interplanétaire. Il est cependant possible d’enregistrer les ondes électromagnétiques émises par différents corps célestes et de les convertir pour entendre les sons qu’ils émettent.

Science : astronomie et physique

Les radiotélescopes : pour entendre les sons du ciel
Les pulsars, puissantes toupies célestes
La sismologie stellaire

Les radiotélescopes :
pour entendre les sons du ciel

La plupart des éléments du ciel émettent des ondes électromagnétiques dans le domaine des ondes radio. Il est ainsi possible pour les experts d’entendre les pulsars, les orages magnétiques sur Jupiter, les météores qui brûlent dans l’atmosphère, les pluies d’étoiles filantes comme les Perséides et même le résidu du « Big Bang », appelé rayonnement de fond cosmologique. Les ondes électromagnétiques n’ont pas besoin d’un support matériel pour se propager. Elles voyagent dans le vide. Celles-ci couvrent un large spectre, de l’infrarouge aux ondes radio, en passant par les rayons X, la lumière visible et les ultra-violets.

Avec le récepteur approprié, appelé radiotélescope, un type de radar perfectionné, il est possible de détecter puis de capter les ondes électromagnétiques émises par les astres. Le radiotélescope convertit en sons les ondes qu’il reçoit de la même façon que le récepteur radio d’une voiture capte les ondes d’une station radiophonique, avant de les convertir en ondes sonores audibles.

Pour en savoir plus sur les radiotélescopes :
www.dil.univ-mrs.fr/~gispert/enseignement/astronomie
www.nrao.edu/index.php/learn/radioastronomy (en anglais)

Un reportage vidéo sur la construction du radiotélescope de Nançay (France) :
www.canal-u.education.fr

 
Le pulsar du Crabe. Cette image est la combinaison de données optiques de Hubble (en rouge) et de rayons X de Chandra (en bleu). Source : Wikipédia

Les pulsars, de puissantes toupies célestes
Les pulsars ont été découverts au cours de l’été 1967 par Antony Hewish, du Mullar Astronomy Observatory de l’Université de Cambridge, en Grande-Bretagne, et par Jocelyn Bell Burnell, alors étudiante au doctorat. Les pulsars sont des étoiles à neutrons qui tournent très rapidement sur elles-mêmes, de quelques fois par minute à plusieurs fois par seconde, selon leur type. Leur immense densité est semblable à celle du noyau atomique. Leur masse, supérieure à celle du Soleil, est concentrée dans une sphère d’un diamètre d’environ 15 à 20 kilomètres.

Un pulsar qui tourne 440 fois par seconde sur lui-même émet la note la du diapason moderne. Les astronomes ont identifié une douzaine de pulsars dont la fréquence de rotation est assez rapide pour correspondre à une note de musique. Le son des pulsars moins rapides ressemble aux percussions africaines.
www.youtube.com/watch?v=9ioriGSOaLg

Les pulsars sont issus de l’explosion d’une étoile géante en fin de vie, un phénomène appelé supernova. Lors d’un tel événement, le cœur de l’étoile se contracte sous l’effet de sa propre gravité. En s’effondrant sur elle-même, l’étoile en rotation gagne en vitesse. Cette vitesse crée alors de puissants champs électromagnétiques, l’équivalent de 100 millions de fois celui de la Terre.

Pour en savoir plus sur les pulsars :
http://membres.lycos.fr/daneelfaltazia
www.dil.univ-mrs.fr/~gispert

 

La sismologie stellaire
Grâce au télescope spatial français CoRoT (Convection, Rotation et Transits planétaires), lancé en décembre 2006, l’équipe du scientifique Éric Michel, de l’Observatoire de Paris, est parvenue à enregistrer le « son » de trois étoiles. La technique, appelée « sismologie stellaire », est de plus en plus utilisée par les astronomes. Les sons perçus fournissent des informations sur la structure interne des étoiles.

En écoutant les sons captés par l’équipe du professeur Michel, on peut percevoir la répétition d’un modèle. Les sons émis par les étoiles sont légèrement différents les uns des autres selon l’âge, la taille et la composition de chacune d’elles.

Pour en savoir plus sur la sismologie stellaire :
www.lesia.obspm.fr/astro/sismo
www.cnes.fr/web/CNES-fr/6965

Faire chanter les étoiles

Le Noir de l’étoile
Le Chant des étoiles

 
Le grand miroir secondaire sphérique du radiotélescope de Nançay. Source : AstroNature16

Le Noir de l’étoile

Quoi : Le Noir de l’étoile (1989 – 1990) de Gérard Grisey est une œuvre musicale unique qui décrit la rencontre, à une heure précise et en temps réel, entre une étoile mourante qui émet ses derniers signaux, un gigantesque radiotélescope qui l’écoute et six musiciens qu’elle guide. Une partition à deux mains pour un compositeur visionnaire et un astrophysicien poète. Un excellent prétexte pour aborder la physique sur une note originale…

Science : physique, astronomie

L’astrophysicien Jean-Pierre Luminet, qui a collaboré à sa création, signe, sur la couverture de l’album, le texte suivant :

[…] Les étoiles plus massives que le Soleil connaissent une fin plus spectaculaire. Elles explosent dans une cataclysmique explosion de supernovae ; leur enveloppe est soufflée dans l’espace à des vitesses de plusieurs milliers de kilomètres par seconde, tandis que leur cœur s’effondre sur lui-même pour former des résidus fantastiquement concentrés, tournant sur eux-mêmes à une vitesse folle : des étoiles à neutrons, qui se révèlent aux astronomes sous forme de pulsars en émettant de brèves impulsions périodiques dans le domaine radio. Parfois, les étoiles effondrées peuvent engendrer des trous noirs, dont même la lumière ne peut plus sortir.

Les pulsations électromagnétiques d’un pulsar reçues par un radiotélescope tel celui de Nançay peuvent être transformées en signaux sonores ; il s’agit là d’une opération de décodage simple, exempte de manipulations studio. L’auditeur perçoit alors le rythme brut d’un pulsar qui a mis plusieurs milliers d’années pour parvenir sur Terre. L’expression « son des pulsars » est bien entendu métaphorique. Les ondes acoustiques ne se propagent pas dans le quasi-vide interstellaire. En revanche, les ondes électromagnétiques – lumière visible ou invisible à nos yeux – nous parviennent des astres les plus lointains et jouent le rôle du son. Le chant du ciel est un chant de lumière. Les astronomes ont des oreilles géantes pour écouter le ciel et enregistrer son cri. Ils ont construit des télescopes pour capturer la lumière visible ; puis ils ont inventé des radiotélescopes, ils ont lancé en orbite au-dessus de l’atmosphère des détecteurs de rayonnement X, gamma et infrarouge.

[…] La musique de Grisey est bien à l’image des astres : tour à tour rythmique, violente, lancinante, incessamment recommencée. Parfait reflet de l’astronomie moderne, qui a dévoilé la fureur cosmique et renvoyé la fragile harmonie des sphères de Pythagore et Kepler dans la cohorte des illusions d’une humanité innocente et ignorante.

Le compositeur Gérard Grisey lui répond en ces mots :

Lorsqu’en 1985, je rencontrai à Berkeley l’astronome et cosmologiste Joe Silk, il me fit découvrir les sons des pulsars. Je fus séduis par ceux du pulsar de Vela et immédiatement, je me demandai à la manière de Picasso ramassant une vieille selle de bicyclette : « Que pourrais-je bien en faire? ».

La réponse vint lentement : les intégrer dans une œuvre musicale sans les manipuler, les laisser exister simplement comme des points de repères au sein d’une musique qui en serait en quelque sorte l’écrin ou la scène, enfin utiliser leurs fréquences comme tempo et développer les idées de rotation, de périodicité, de ralentissement, d’accélération et de « glitches » que l’étude des pulsars suggère aux astronomes. La percussion s’imposait parce que, comme les pulsars, elle est primordiale et implacable, et, comme eux, cerne et mesure le temps, non sans austérité. Enfin, je décidai de réduire l’instrumentarium aux peaux et métaux à l’exclusion des claviers.

Le Noir de l’étoile était né ou presque…

Lien supplémentaire :

Une rencontre avec l’astrophysicien Jean-Pierre Luminet, un scientifique artiste
www.spst.org/pluiedescience/1205

Le Chant des étoiles

Quoi : Un autre compositeur français, Louis Dandrel, a créé en 2000, Le Chant des étoiles, une œuvre inspirée du son des astres où sont transposées des ondes captées par des radiotélescopes.
www.fnacmusic.com/album/7680006b-1e0b-4dfa-8743-5c912ed42efc.aspx

Science : astronomie, physique

Louis Dandrel nous explique sa démarche musicale :
www.radio-canada.ca

Max Q : les musiciens de l’espace

Quoi : Max Q est un groupe rock fondé en 1987, par Robert L. Gibson, George Nelson et Brewster Shaw. Jusque là, rien de très spécial. Or, tous les membres de Max Q sont des astronautes de la NASA!

Science : astronomie, physique

 

L’astronaute Chris Hadfield avec sa guitare spatiale, construite et modifiée par Wright Guitar Technology. Il s’envola avec elle, en 1995, à bord de la navette spatiale Atlantis (mission STS-74). Source : Agence spatiale canadienne

En ingénierie aérospatiale, l’expression Max Q désigne « le point de pression dynamique maximale », c’est-à-dire le niveau le plus élevé de force aérodynamique qui s’exerce sur une navette lors de son ascension dans l’atmosphère. En d’autres mots, il s’agit du moment où la vitesse de la navette est réduite, juste avant de franchir le mur du son, soit environ 30 secondes après le décollage.

Aujourd’hui, Max Q se produit régulièrement, lors d’occasions spéciales réunissant les membres du personnel de la NASA et participe à de nombreux événements à l’extérieur de Houston. Le répertoire du groupe compte près de 100 chansons, des Beatles aux Beach Boys, en passant par Bryan Adams.

Plus d’une vingtaine d’astronautes ont participé à l’aventure Max Q au fil des ans et certains d’entre eux ont même exercé leur talent… dans l’espace! C’est le cas de l’astronaute canadien Chris Hadfield, chanteur principal et doyen de Max Q, qui a apporté une guitare électrique dans ses bagages, en 1995, lorsqu’il s’est envolé à bord de la navette Atlantis, lors de la mission STS-74.

Parmi les autres membres du groupe, mentionnons les guitaristes Dan Burbank, Drew Feustel et Stevie Ray Robinson, les claviéristes Ken Cockrell et Greg Johnson et le batteur Chris Ferguson. La Québécoise Julie Payette a aussi chanté avec Max Q à quelques occasions.

Deux prestations de Max Q :
www.youtube.com/watch?v=vfuO6Vtf7pQ
www.youtube.com/watch?v=S-DLc9CRYYc

L’astronaute Edward Tsang Lu interprète un extrait de piano à la Station spatiale internationale :
http://science.nasa.gov (Document QuickTime)

D’autres ressources en culture scientifique

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La physique, c’est fantastique Un dossier thématique complet sur la physique, comprenant un cocktail d’outils de culture scientifique, des suggestions de lecture et de sites Internet.

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