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Un regard sur deux scientifiques de renom, Albert Einstein et Stephen Hawking. Deux titans de la science, deux théories révolutionnaires. Mais qui était les véritables maîtres de l’univers?
Un regard sur deux scientifiques de renom, Albert Einstein et Stephen Hawking. Deux titans de la science, deux théories révolutionnaires. Mais qui était les véritables maîtres de l’univers?
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00:12Le temps, on le croit régulier, comme les rouages d'une horloge.
00:18Un tic-tac qui rythme la marche constante de l'univers.
00:24Pourtant, le temps n'est pas immuable.
00:28Et ce constat permet d'accéder aux secrets de l'origine du monde.
00:34Les deux hommes qui ont contribué à dévoiler ces mystères sont liés par une curieuse coïncidence temporelle cosmique.
00:46Albert Einstein est né le 14 mars 1879 à Ulm, en Allemagne.
00:54Et c'est le 14 mars 2018 que Stephen Hawking est mort à Cambridge en Angleterre.
01:02Ils figurent assurément parmi les plus grands savants de l'humanité.
01:07Et à eux deux, ils ont bouleversé notre conception du monde.
01:20On a du mal à imaginer à quoi le 20e siècle aurait ressemblé si Albert Einstein n'avait pas existé.
01:30Au début des années 1900, Albert Einstein a élaboré une théorie révolutionnaire qui a changé le cours de l'histoire.
01:39Son nom, la théorie de la relativité.
01:44Beaucoup d'idées d'Einstein sont révolutionnaires.
01:47Certaines sont contre-intuitives.
01:49D'autres sont tout simplement renversantes.
01:54Les idées de génie du célèbre physicien ont permis une nouvelle compréhension de la nature de la réalité.
02:00Et ont redéfini les concepts de temps et d'espace.
02:15Ces travaux ont eu une influence décisive sur Stephen Hawking.
02:23Celui-ci va développer les idées de son aîné pour mettre en lumière les phénomènes les plus extraordinaires de l
02:29'univers.
02:36Les trous noirs sont plus étranges que tout ce qu'ont pu imaginer les auteurs de science-fiction.
02:42Et pourtant, ils correspondent à une réalité physique.
02:50Stephen Hawking est incroyablement novateur.
02:54Il est capable de faire des découvertes qui nous paraissent contre-intuitives et totalement improbables.
03:04Jusqu'à sa mort, il a chamboulé notre compréhension de l'univers.
03:09Stephen Hawking n'avait pas été aussi enthousiaste depuis 40 ans.
03:14C'est quand on raisonne un problème qu'il me manque le plus.
03:17J'aimerais pouvoir le lui dire.
03:25Voici comment ces deux scientifiques majeurs nous ont montré que l'univers est plus étrange et plus merveilleux qu'on
03:32ne l'aurait jamais imaginé.
03:33Donne qu'il y a n'aurait jamais imaginé.
04:03L'histoire commence dans cet appartement, à Berne, en Suisse.
04:07Albert Einstein y vit pendant deux ans avec sa première femme,
04:10une physicienne prénommée Mileva,
04:12et y mène ses travaux les plus importants.
04:15On ne peut qu'imaginer les conversations et les moments de génie
04:18dont ces murs ont été témoins.
04:23Pourtant, lorsqu'il arrive ici en 1903,
04:27rien ne semble le destiner à une grande carrière.
04:33En effet, le parcours du jeune Albert est jusque-là loin d'avoir été exemplaire.
04:45C'était un enfant assez inhabituel.
04:48Il a commencé à parler très tard.
04:50Et pendant longtemps, ses parents se sont inquiétés pour lui.
04:55Très tôt, il a fait preuve d'indépendance d'esprit.
04:57À l'école, il se concentrait sur les matières qui captivaient son imagination
05:01et négligeait celles qui lui paraissaient secondaires.
05:05Il se disputait souvent avec ses professeurs.
05:08Il a obtenu son diplôme universitaire de justesse
05:11et après la fac, il a eu du mal à trouver un poste.
05:19Il a fini par dénicher un emploi comme expert technique de troisième classe
05:24à l'office des brevets de Berne, en Suisse.
05:27Il a commencé tout en bas de l'échelle.
05:34En 1903, Albert Einstein, l'élève qui n'avait pas dévoilé
05:38tout son potentiel au lycée, a décroché un emploi sans avenir.
05:46Mais cela va s'avérer une bénédiction.
05:49C'était un métier parfait pour lui.
05:52Il faisait son travail, il était payé,
05:54et à côté, il consacrait tout son temps à la physique.
05:58Il avait tout le loisir de réfléchir,
06:01et c'est l'humanité entière qui en a bénéficié.
06:11Stephen Hawking naît le 8 janvier 1942 à Oxford, en Angleterre.
06:18300 ans, jour pour jour, après la mort de Galilée.
06:24Contrairement à Einstein, il excelle très tôt dans ses études.
06:29Devenu un chercheur reconnu, il accède à la notoriété en 1984,
06:33avec la publication de son ouvrage intitulé
06:36« Une brève histoire du temps ».
06:39Son objectif est de diffuser les théories d'Albert Einstein
06:43auprès d'un plus large public.
06:50Stephen Hawking est un être fascinant.
06:54On ne saurait exagérer la puissance de son intelligence.
07:00C'est un homme complexe, un personnage complexe.
07:06Stephen aimait la vie.
07:08Il m'a emmené en Antarctique.
07:12Il s'est offert un vol parabolique pour tester l'apesanteur.
07:17Il profitait pleinement de la vie.
07:22Au lycée, ses camarades de classe le surnommaient Einstein.
07:28À l'université, il est partisan du moindre effort.
07:34À l'époque, le cours de physique à Oxford était ridiculement facile.
07:40Il n'y avait pas grand-chose à mémoriser.
07:43Juste quelques équations.
07:49Mais en 1962, alors que Stephen a tout juste 20 ans,
07:53son insouciance est brutalement mise à mal.
07:56Les médecins lui diagnostiquent la maladie de Charcot
07:59et ne lui donnent que deux ans à vivre.
08:02Au début, j'étais déprimé.
08:05Mon état semblait empirer rapidement.
08:11Mais Stephen Hawking n'est pas du genre à se laisser abattre.
08:16Stephen était l'homme le plus têtu que je connaisse.
08:21Il était hors de question que son handicap physique
08:24l'empêche de faire quoi que ce soit.
08:29Par la puissance de sa pensée,
08:31l'astrophysicien voyage à travers l'univers,
08:33jusqu'aux confins de l'espace et du temps.
08:37Je suis plus heureux aujourd'hui.
08:40Avant d'avoir la maladie de Charcot,
08:43je m'ennuyais profondément.
08:45Mais la perspective de mourir prématurément
08:48m'a fait réaliser la vraie valeur de la vie.
08:54Stephen Hawking et Albert Einstein
08:56ne se sont jamais rencontrés.
08:58Mais ils ont en commun leur capacité
09:01à conceptualiser l'univers
09:02de façon radicalement nouvelle.
09:09Et cette nouvelle perception de la réalité
09:12émerge en Suisse en 1905.
09:231905, pour nous, physiciens,
09:25c'est l'année des miracles.
09:27Cette année-là, il a rédigé quatre articles,
09:30tous dignes d'un prix Nobel.
09:34En mai, cette année-là,
09:36Albert Einstein écrit à un ami.
09:39Je vous promets quatre articles.
09:41Le premier porte sur le rayonnement
09:44et les propriétés énergétiques de la lumière.
09:46Le deuxième est une détermination
09:49de la taille réelle de l'atome.
09:53Le troisième article explique
09:55le mouvement des particules dans un fluide.
09:58Le quatrième,
09:59qui expose la théorie de la relativité restreinte,
10:02va changer la face du monde.
10:07Le quatrième est une modification
10:09de la théorie de l'espace et du temps.
10:19Comme l'a écrit le chercheur,
10:21c'est cette horloge médiévale de Berne
10:23qui lui a inspiré sa réflexion
10:25sur la nature du temps.
10:37Concept qui nous sert à mesurer
10:39les jours et les années,
10:41le temps est le seul repère
10:43que l'on considère comme constant
10:44et immuable.
10:49Einstein va nous montrer
10:51à quel point nous sommes dans l'erreur.
10:58Le jeune physicien publie son article
11:00le 26 septembre 1905.
11:03C'est le début de la révolution relativiste.
11:06Rien ne sera plus jamais pareil.
11:11Il y a un avant et un après relativité.
11:15Une fois que vous avez intégré cette notion,
11:17votre vision du monde change.
11:19Le monde a changé
11:21pour la communauté scientifique.
11:25Ça a été un moment spectaculaire
11:28pour notre espèce.
11:30On a pu voir de quoi le cerveau humain
11:32est capable
11:33quand toutes les pièces du puzzle
11:35s'assemblent correctement.
11:46Beaucoup d'idées d'Einstein
11:48sont révolutionnaires.
11:49Certaines sont contre-intuitives.
11:55d'autres sont tout simplement
11:57renversantes.
12:01Elles reflètent une réalité
12:02qu'Einstein avait très bien comprise.
12:04À savoir que les phénomènes
12:06qui se produisent au niveau
12:07de la structure de l'univers
12:09sont très différents
12:10de ce que perçoivent nos sens.
12:15Pour saisir comment Einstein
12:17a modifié le concept de temps,
12:19il nous faut d'abord comprendre
12:21un élément essentiel
12:22à propos de la lumière
12:23et de la façon
12:25dont nous voyons le monde.
12:28Dans le monde qui nous entoure,
12:30tout se déplace sensiblement
12:32de la même manière,
12:33à l'exception de la lumière.
12:34Et je vais utiliser
12:35ce lanceur de balle de tennis
12:37pour vous expliquer
12:38ce que j'entends par là.
12:48Quand je lance des balles
12:50depuis l'arrière d'un véhicule
12:51à l'arrêt,
12:51elles jaillissent
12:52à 40 km heure.
12:55Maintenant, écoutez bien.
12:57Que ce soit moi
12:58qui me trouve à l'arrière
12:59du véhicule
12:59ou un observateur immobile
13:01au sol,
13:01tout le monde voit
13:02la même chose.
13:04Les balles sont propulsées
13:05de la même manière.
13:17Mais les choses changent
13:18si la voiture
13:18se met à rouler.
13:21Lorsqu'on accélère,
13:22le mouvement de la voiture
13:23affecte la trajectoire
13:24apparente des balles.
13:27Pour un observateur
13:28à l'arrière du véhicule,
13:30les balles semblent
13:30se déplacer
13:31à la même vitesse
13:32et emprunter
13:32le même chemin.
13:35Mais un observateur
13:36au sol
13:37voit tout autre chose.
13:40Pour lui,
13:41les balles vont
13:42bien moins loin.
13:46Et quand la vitesse
13:47de la voiture
13:48est égale
13:49à la vitesse des balles,
13:50il n'a pas l'impression
13:51qu'elles sont propulsées.
13:52Pour cet observateur stationnaire,
13:54les balles tombent
13:55directement sur le sol.
13:58Comme on dit,
14:00tout est relatif.
14:03Dans l'univers,
14:05tout se comporte ainsi,
14:06hormis la lumière.
14:09Peu importe l'endroit
14:10où vous êtes
14:11ou la vitesse
14:12à laquelle vous vous déplacez,
14:13vous verrez toujours
14:14la lumière
14:15se propager
14:16à la même vitesse.
14:21Einstein s'est appuyé
14:22sur ce fait
14:23pour redéfinir
14:23la notion de temps.
14:32Le premier problème
14:33qui a suscité
14:34une réflexion
14:35chez Einstein
14:36concernait
14:37la lumière
14:37et sa vitesse.
14:40La vitesse
14:41de la lumière
14:41ne semblait pas
14:42se comporter
14:42de la même façon
14:43que celle d'objets ordinaires
14:45comme une balle
14:46de baseball
14:46ou tout autre objet
14:47susceptible
14:48d'être lancé.
14:49Einstein s'est dit
14:50qu'on ne comprenait
14:51peut-être pas si bien
14:52que ça,
14:52à la lumière.
14:58Le physicien sait
14:59que s'il réussit
15:00à établir
15:00les propriétés
15:01de la lumière,
15:02il pourra décrypter
15:03le fonctionnement
15:04de l'univers.
15:06Et il va y parvenir
15:07par une expérience
15:08de pensée
15:08qui,
15:09si elle semble simple,
15:10ne l'est pas vraiment.
15:13Il s'imagine debout
15:15sur la plateforme
15:15d'un train
15:16tenant une horloge
15:17qui utilise la lumière
15:18pour indiquer l'heure.
15:23Chaque tic
15:24de l'horloge
15:25correspond à un aller-retour
15:27complet d'un photon
15:27entre deux miroirs.
15:31À bord d'un train voisin,
15:33une horloge identique
15:34avance au même rythme.
15:38Einstein imagine alors
15:39que son train
15:40se mette en marche.
15:43Il réalise qu'en pareil cas,
15:45il verra l'horloge
15:46en mouvement
15:47se comportait très différemment.
15:52Lorsque le train avance,
15:54Einstein ne voit pas seulement
15:55le photon rebondir
15:56de haut en bas.
15:57Il le voit également
15:58se mouvoir en diagonale.
16:00Le photon effectue
16:01un plus long trajet.
16:03Or, la vitesse de la lumière
16:04étant constante,
16:05chaque tic
16:06semble durer plus longtemps.
16:12Pour Einstein,
16:13l'explication est simple.
16:17le temps s'écoule
16:18plus lentement
16:18dans le train en mouvement.
16:22Et plus le train va vite,
16:24plus le temps est ralenti.
16:30Voilà qui est stupéfiant.
16:33D'après le théoricien,
16:35le temps ne s'écoule pas
16:36de façon uniforme.
16:37Il est relatif.
16:40Il peut s'accélérer
16:41ou ralentir
16:42selon la façon
16:43dont on se déplace.
16:49On est tous habitués
16:50à une notion intuitive
16:52du temps
16:52qui s'écoule
16:53de la même manière,
16:54où qu'on soit,
16:55quoi qu'on fasse
16:56et quelle que soit
16:56notre vitesse de déplacement.
16:58À nos yeux,
16:59ça n'a pas d'impact
17:00sur le rythme
17:01auquel nos horloges
17:02aigrènent leur seconde.
17:04Certes,
17:05nous dit Einstein,
17:06c'est notre expérience
17:07quotidienne du temps,
17:08mais notre vision
17:09du temps
17:10est trompeuse.
17:14Mais le génie d'Einstein
17:15va au-delà
17:16de simples expériences
17:17de pensée.
17:19Il réussit
17:20à confirmer
17:21ses théories
17:21à l'aide
17:22des mathématiques.
17:25Dans cette équation
17:26mathématique,
17:27Einstein a pu
17:28retranscrire
17:29l'effet du ralentissement
17:30des horloges
17:31en mouvement.
17:32Et cet effet
17:33est vraiment spectaculaire.
17:37sur ce graphe,
17:38on constate
17:39que si la vitesse
17:40du train
17:40est faible
17:41par rapport
17:41à la vitesse
17:42de la lumière,
17:43il n'y a presque
17:44pas de différence.
17:45Les deux temps
17:45sont équivalents.
17:46Mais si on s'approche
17:48de la vitesse
17:48de la lumière,
17:49la courbe monte
17:50en flèche
17:51et l'effet
17:51devient spectaculaire.
17:53À 50%
17:54de la vitesse
17:55de la lumière,
17:56un jour
17:56dans le train
17:57équivaut à 1,15
17:58jours sur le quai.
17:59À 75%,
18:00on passe déjà
18:01à un jour et demi.
18:02À 99%,
18:03à 99%
18:05à une semaine.
18:07Et à 99%
18:08et 12,9
18:10après la virgule,
18:12un jour
18:12dans le train
18:13équivaut
18:14à 20 000 ans
18:15sur le quai.
18:20La dilatation
18:21du temps
18:21ne concerne pas
18:23seulement
18:23les horloges
18:23de lumière
18:24d'Einstein.
18:25Nous en ressentirions
18:26également les effets
18:27si nous pouvions
18:28voyager assez vite.
18:32Einstein l'explique
18:33en prenant
18:33comme exemple
18:34des jumeaux.
18:37Il affirme
18:38que si l'un d'eux
18:38quittait la Terre
18:39dans un vaisseau spatial
18:40voyageant
18:41à très grande vitesse,
18:42le temps passerait
18:44plus lentement
18:44pour lui
18:45et il vieillirait
18:46bien moins
18:47que son jumeau
18:47resté sur Terre.
18:51Si vous vous rendez
18:52sur l'étoile
18:53la plus proche
18:54à 99%
18:55de la vitesse
18:55de la lumière,
18:57le voyage
18:58ne vous semblera
18:58pas si long
18:59que ça.
19:00Par contre,
19:00si vous revenez
19:01sur Terre,
19:02tous vos amis
19:02seront morts
19:03car pour eux,
19:04beaucoup d'années
19:05se seront écoulées.
19:08L'idée
19:08peut paraître
19:09extravagante,
19:10mais l'expérience
19:11a été réalisée
19:12pour de vrai.
19:14La NASA
19:15emploie
19:15deux vrais jumeaux,
19:17les astronautes
19:18Mark
19:18et Scott Kelly.
19:20En fait,
19:21on a échangé
19:22nos étiquettes.
19:23Véridique.
19:24Un de vous deux
19:25s'est rasé la moustache ?
19:26Oui, moi.
19:29En 2015,
19:30Scott a passé
19:31un an
19:31à bord
19:32de la Station Spatiale
19:33Internationale,
19:34orbitant
19:34à plus de 25 000 km heure,
19:37tandis que Mark
19:37est resté au sol.
19:40Quand il est revenu
19:41sur Terre,
19:41Scott était plus jeune
19:43que son frère,
19:44de 5 millisecondes.
19:47En principe,
19:48la dilatation du temps
19:49devrait nous permettre
19:50d'explorer l'univers,
19:52de parcourir
19:52de grandes distances
19:53sans vieillir
19:54et de ne pas mourir
19:55avant d'arriver
19:56à destination.
19:57Donc,
19:58en principe,
19:59c'est un avantage.
20:03La théorie
20:03de la relativité
20:04restreinte d'Einstein
20:05pourrait constituer
20:07un atout essentiel
20:08à l'heure
20:08de quitter la Terre
20:09pour explorer le cosmos.
20:13Mais pour conquérir
20:15les étoiles,
20:15il faudra inventer
20:17un moyen de voyager
20:17à une vitesse proche
20:18de celle de la lumière.
20:20Une idée chère
20:22à Stephen Hawking.
20:22« Bon après-midi.
20:37Nous sommes ici
20:38aujourd'hui
20:39pour parler de
20:39Breakthrough Starshot
20:41et de notre avenir
20:42dans l'espace. »
20:44En 2016,
20:45en collaboration
20:46avec le milliardaire
20:47Yuri Milner,
20:48le cosmologiste lance
20:49un projet baptisé
20:50Breakthrough Starshot.
20:52« Je crois que ce qui
20:54nous rend uniques,
20:55c'est notre aptitude
20:56à transcender nos limites.
20:58Celle à laquelle
20:59nous sommes confrontés
21:00actuellement
21:00est le vide
21:01qui nous sépare
21:02des étoiles.
21:04Mais nous pouvons
21:05aujourd'hui
21:05la transcender.
21:07Aujourd'hui,
21:09nous engageons
21:10ce grand saut
21:10dans le cosmos
21:12parce que nous sommes humains
21:14et que notre nature
21:15est de voler. »
21:18L'objectif
21:18de la mission Starshot
21:19est de concevoir
21:20le premier engin spatial
21:22capable de voyager
21:23à une fraction
21:24non négligeable
21:24de la vitesse de la lumière.
21:36En Virginie,
21:38l'ingénieur aérospatial
21:39Zach Manchester
21:40tente de faire
21:41du rêve de Stephen Hawking
21:42une réalité.
21:46Dans les années 1960,
21:48le centre spatial
21:50de l'île de Wallops
21:50servait à tester
21:52les modules
21:52des premiers vols spatiaux
21:53habités
21:54qui ouvriraient la voie
21:55à l'exploration lunaire.
21:58« Nous choisissons
21:59de aller à la Monde.
22:01Nous choisissons
22:02de aller à la Monde
22:03dans cette década
22:04et de faire
22:05les autres choses.
22:06Pas parce qu'ils sont
22:07simples,
22:08mais parce qu'ils sont
22:09difficiles. »
22:11« Voici le lanceur
22:12Antares.
22:13Au sommet,
22:14derrière le drapeau,
22:15vous avez une capsule
22:16appelée Cygnus.
22:17Et à l'arrière
22:18de cette capsule,
22:19dans un coffre,
22:20se trouve la sonde
22:21que j'ai construite.
22:23Malheureusement,
22:23la météo n'est pas
22:24terrible.
22:25Les deux ou trois
22:26dernières fois
22:26que j'ai voulu assister
22:27à des lancements,
22:28ça a été pareil.
22:30Je n'ai encore vu
22:31décoller aucune
22:32de mes sondes.
22:38ce vaisseau sera
22:39la première application
22:40d'un tout nouveau
22:41concept de voyage
22:42spatial et nous
22:44rapprochera un peu
22:45plus du rêve
22:45de Stephen Hawking.
22:51« Lors de cette mission,
22:53on va tester
22:53cette petite sonde,
22:54appelée Sprite,
22:55la plus petite sonde
22:56spatiale du monde.
22:58Elle mesure 3,5 cm
23:00de côté
23:00et pèse 4 grammes.
23:02C'est juste
23:03un petit circuit imprimé,
23:04avec ici
23:04un mini-ordinateur
23:05ou micro-contrôleur,
23:07un émetteur-récepteur,
23:08une antenne ici
23:09pour la radio
23:10et deux capteurs.
23:12L'objectif,
23:13si ce lanceur décolle,
23:15est d'en déployer
23:15une centaine
23:16sur une orbite
23:17terrestre basse.
23:18Elles vont former
23:19un réseau
23:20et transmettre au sol
23:21les données
23:21des capteurs. »
23:26Si la mission réussit,
23:28nous pourrions
23:28dans quelques années
23:29envoyer des sondes
23:30comme celle-ci
23:30à travers l'univers.
23:32Elles voyageront
23:33un millier de fois
23:34plus vite
23:34que tous les engins
23:36spatiaux construits
23:36jusqu'alors.
23:42« On aimerait être
23:43capables d'envoyer
23:44des sondes
23:45jusqu'aux systèmes
23:45stellaires voisins,
23:47jusqu'aux étoiles.
23:48L'étoile la plus proche
23:49de nous s'appelle
23:49Proxima du Centaure.
23:51Elle se trouve
23:52à quatre années-lumière
23:53de la Terre.
23:55Avec nos fusées classiques,
23:56il faudrait
23:56dix mille ans
23:57pour l'atteindre.
23:58On a donc imaginé
23:59un autre système.
24:01On va fabriquer
24:02un gigantesque laser au sol.
24:03Il mesurera
24:04un kilomètre de diamètre
24:05et aura une puissance
24:07d'une centaine
24:07de gigawatts.
24:09Puis, on va construire
24:10une sonde légère
24:11et très petite
24:12qui sera propulsée
24:13par ce laser.
24:16Si on propulse
24:17un sprite
24:17avec ce laser
24:18de 100 gigawatts,
24:19on peut lui faire subir
24:20l'accélération
24:21d'un boulet de canon,
24:22soit 60 000 G.
24:24Et en quelques minutes,
24:25il pourra atteindre
24:26une vitesse de 20 %
24:27de celle de la lumière.
24:34À 20 % de la vitesse
24:35de la lumière,
24:36l'effet de dilatation
24:38temporelle décrit
24:38par Einstein
24:39commencera à se manifester.
24:44Le temps s'écoulera
24:45plus lentement
24:45sur la sonde
24:46que pour des observateurs
24:47terrestres.
24:49Il faudra attendre
24:50longtemps
24:50avant de voir
24:51les résultats.
24:54À 4 années-lumière,
24:55les signaux mettent
24:564 ans pour nous parvenir.
24:58En tout,
24:58cette mission
24:59pourrait durer 25 ans.
25:01Ce n'est pas si long
25:01comparé aux missions
25:02actuelles vers le système
25:03solaire externe.
25:15Quelques heures plus tard,
25:16les nuages se dissipent
25:17et le lanceur
25:18s'élève dans les airs.
25:203, 2, 1.
25:24Le lanceur a été initié.
25:26Et nous avons lancé
25:27la mission de la NG-10
25:28en faisant les signes
25:30de l'ISF.
25:33Avec Sprite,
25:35peut-être avons-nous fait
25:35notre premier grand saut
25:36vers les étoiles.
25:40Ce voyage
25:41pourrait un jour
25:41nous permettre
25:42d'envoyer des hommes
25:43explorer l'univers.
25:46Une aventure
25:47initiée par Stephen Hawking
25:48et inspirée
25:49par Albert Einstein.
26:05En 1909,
26:07la réputation
26:08d'Albert Einstein
26:08grandit.
26:09Il est nommé professeur
26:11à l'université de Zurich.
26:16Il s'attèle
26:17à la deuxième phase
26:17de sa mission
26:18qui n'est rien de moins
26:20que révolutionner
26:20notre vision du monde.
26:25Il va réécrire
26:26les lois de la gravité
26:27avec sa nouvelle théorie
26:29de la relativité générale.
26:36Einstein sait que l'espace
26:38et le temps
26:38font partie
26:39de la même structure.
26:43L'univers entier
26:45s'apparente
26:45à une toile
26:46à quatre dimensions
26:47combinant le temps
26:48et les trois dimensions
26:49de l'espace.
26:52Cette entité
26:53s'appelle
26:54l'espace-temps
26:55et le physicien
26:56réalise que sa principale
26:57propriété
26:58est de pouvoir
26:59se déformer
27:00et se courber.
27:05Einstein a eu
27:06un éclair de génie
27:08en associant
27:09la relativité générale
27:10au concept
27:11de courbure
27:12de l'espace-temps.
27:13La relativité générale
27:15attribue
27:16une forme
27:16à l'espace
27:17et au temps.
27:21L'idée de base
27:22d'Einstein
27:22c'est d'assimiler
27:24l'espace
27:24à une sorte
27:25de toile.
27:26En l'absence
27:27de matière
27:28ou d'énergie
27:28cette toile
27:29est lisse et plane.
27:31Les corps
27:32évoluant
27:32dans l'espace
27:33avancent
27:33en ligne droite.
27:35Il n'y a rien
27:36de bien compliqué
27:36là-dedans.
27:38Maintenant
27:38l'idée clé
27:39c'est qu'en présence
27:40d'un corps massif
27:41dans l'espace
27:42le soleil par exemple
27:43ce corps
27:45par sa seule présence
27:46dans l'environnement
27:47va déformer
27:48la toile.
27:49Un autre corps
27:51mettons que ce soit
27:52une planète
27:55va alors adopter
27:56une trajectoire
27:57incurvée
27:58et se placer
27:59en orbite.
28:02Pourquoi ?
28:03Parce qu'il suit
28:04la courbure
28:05de l'espace
28:05créée par la masse
28:06du soleil.
28:14C'est ainsi
28:16qu'agit
28:16la force
28:17de gravité.
28:18C'est l'espace
28:19lui-même
28:20qui confère
28:20aux planètes
28:21ces belles trajectoires
28:22incurvées.
28:26Voilà en substance
28:28l'idée développée
28:29par Einstein
28:30dans sa théorie
28:31générale
28:31de la relativité.
28:40Ce concept
28:41paraît simple
28:42et facile
28:43à visualiser
28:44en deux dimensions.
28:46Mais l'espace
28:47ne comporte pas seulement
28:49deux dimensions
28:51ni même
28:52trois dimensions.
28:54C'est une trame
28:56déformée
28:56à quatre dimensions
28:57engendrant
28:58des formes complexes
29:00à priori
29:00impossibles
29:01à visualiser.
29:07Là encore,
29:08pour compléter
29:09sa théorie,
29:10Einstein recourt
29:11aux mathématiques.
29:15Einstein parvient
29:16à traduire
29:17la courbure
29:17de l'espace
29:18et du temps
29:18dans une équation
29:20mathématique.
29:21Et cette équation
29:22est belle
29:23et élégante.
29:24À gauche,
29:25vous avez la courbure,
29:27la géométrie
29:28de l'espace-temps.
29:29À droite,
29:30la distribution
29:31de l'énergie
29:32et de la matière.
29:34En gros,
29:35du côté gauche,
29:36on a les mathématiques
29:36et du côté droit,
29:38la physique.
29:38Ce qui est remarquable,
29:40c'est que les deux
29:40soient reliés
29:41par une équation.
29:43Que traduit-elle ?
29:44La matière
29:45dicte à l'espace-temps
29:46comment il doit se courber
29:47et l'espace-temps
29:49dicte à la matière
29:50comment elle doit se mouvoir.
29:54Pour moi,
29:56cette formule
29:57nous rappelle
29:59à quel point
29:59l'univers est élégant
30:00et simple.
30:05Pourtant,
30:06lorsqu'Einstein
30:07publie son article
30:08en 1915,
30:09celui-ci passe
30:10presque inaperçu.
30:19A l'époque,
30:20l'Europe était en guerre
30:21depuis plus d'un an.
30:26Les lignes de communication
30:27étaient coupées,
30:28par exemple,
30:29entre la Grande-Bretagne
30:30et l'Allemagne.
30:31On était enlisés
30:32dans la guerre des tranchées.
30:33La guerre
30:33paraissait interminable.
30:34L'article n'a donc pas
30:37été perçu
30:37comme une grande avancée,
30:39en partie parce que
30:40beaucoup de gens
30:40ne recevaient pas
30:41les nouvelles.
30:46La théorie d'Einstein
30:48aurait pu tomber
30:49dans l'oubli
30:49pendant des dizaines d'années,
30:51sans les travaux innovants
30:52d'un astronome anglais,
30:54Arthur Eddington.
31:00En 1919,
31:02ce dernier organise
31:03une expédition
31:04vers l'île tropicale
31:05de Principe
31:05dans l'océan Atlantique
31:06pour y photographier
31:08une éclipse solaire.
31:10La théorie d'Einstein
31:12prédisait que la courbure
31:13de l'espace-temps
31:14affectait également
31:16la trajectoire de la lumière
31:17et que des corps massifs
31:18comme notre Soleil
31:19pouvaient agir
31:20comme une lentille optique
31:21faisant dévier
31:22la lumière autour d'eux.
31:25Les photos de l'éclipse
31:27prises par Arthur Eddington
31:28montrent que des étoiles
31:29de l'amas des Yad
31:30semblent ne pas être
31:32à leur position habituelle.
31:34La lumière provenant
31:35de ces astres
31:36a bien été déviée.
31:42Ces observations
31:43valident la théorie
31:44d'Einstein
31:44et cette fois,
31:46elles arrivent à point nommé.
31:49Einstein est devenu
31:50une célébrité
31:50du jour au lendemain.
31:52La nouvelle a fait
31:53la une du London Times
31:54du New York Times
31:56du New York Times.
31:56Elle a été saluée
31:57en Inde,
31:58au Japon.
32:00C'est cette annonce
32:01de novembre 1919
32:02qui a fait d'Einstein
32:03le personnage
32:04qui nous est si familier.
32:08Aujourd'hui,
32:09on peut acheter
32:10des t-shirts,
32:10des mugs
32:11et toutes sortes
32:12d'objets
32:12à son effigie.
32:16Einstein est devenu
32:17une célébrité mondiale,
32:18le scientifique
32:19le plus connu
32:20de tous les temps.
32:28avec ce concept
32:29de déformation
32:30de l'espace-temps,
32:31le savant
32:32a révolutionné
32:33notre compréhension
32:34du cosmos.
32:42Dans les années 1960
32:44et 1970,
32:46un groupe
32:46de jeunes scientifiques
32:47dont Stephen Hawking
32:48reprennent ses idées
32:50pour expliquer
32:50les phénomènes
32:51les plus extrêmes
32:52de l'univers.
32:56Einstein a formulé
32:57sa théorie en 1915,
32:59mais c'est resté
33:00pendant longtemps
33:00une toute petite partie
33:01de la physique théorique.
33:03Il a fallu attendre
33:04les années 1960
33:05pour que des gens
33:06comme Hawking
33:07se creusent la tête
33:08pour comprendre
33:09comment fonctionne
33:09la relativité générale.
33:11On a compris
33:12toutes sortes d'aspects
33:13qu'Einstein
33:14n'avait pas abordés.
33:16La première fois
33:17que j'ai rencontré Stephen,
33:19je crois que c'était
33:20en juin 1965.
33:24À l'époque,
33:25il préparait
33:26sa thèse de doctorat.
33:29Il marchait
33:30avec une canne.
33:32Il avait déjà
33:33du mal à parler,
33:34mais on le comprenait.
33:37Il donnait
33:38un séminaire
33:39sur ses travaux.
33:47Il a présenté
33:49ses réflexions
33:49sur la naissance
33:51de l'univers.
33:56D'après les observations,
33:59on supposait
33:59qu'il y avait eu
34:00un Big Bang,
34:00mais on n'avait
34:01aucune preuve tangible
34:02et Stephen
34:03a réussi à prouver
34:05à l'aide des mathématiques
34:06que cet événement
34:07s'était bel et bien produit.
34:22La théorie du Big Bang
34:24était débattue
34:25depuis des dizaines d'années.
34:26Elle était apparue
34:27peu après la théorie
34:28de la relativité générale
34:30qu'avait développée Einstein.
34:33Ce qui est merveilleux
34:35en physique,
34:35c'est qu'une fois
34:36que vous proposez
34:37une théorie correcte,
34:38elle ne vous appartient plus.
34:40Elle est à la disposition
34:41des autres.
34:42Quand vous écrivez
34:43un roman,
34:44c'est différent.
34:45Ça reste le vôtre.
34:46Si Einstein a conçu
34:47sa théorie,
34:48il est certain
34:49que beaucoup de gens
34:50ont compris
34:50et utilisé
34:51ces équations
34:52mieux que lui.
34:58En explorant
34:59la théorie d'Einstein,
35:01d'autres scientifiques
35:02ont découvert
35:03qu'elle était plus puissante
35:04que lui-même
35:05ne l'aurait jamais imaginée.
35:11Elle ne nous dévoile pas seulement
35:13la structure de l'univers.
35:15Elle pourrait bien également
35:17en révéler l'histoire.
35:22En 1927,
35:24un prêtre
35:24et mathématicien belge
35:25du nom de Georges Lemaitre
35:27va chercher à décrire
35:28la géométrie globale
35:29de l'univers
35:29à partir des équations
35:31d'Einstein.
35:35À cet effet,
35:36il a besoin
35:37de connaître
35:38la répartition
35:39de la matière.
35:43Le plus simple
35:45quand on travaille
35:46sur l'univers entier
35:47est de former
35:47formuler une hypothèse osée.
35:51À savoir
35:52que la matière
35:52y est distribuée
35:53de manière uniforme.
35:56Toutes les parties
35:57de l'univers
35:57sont semblables
35:58les unes aux autres,
35:59comme ce désert
36:00de dune de sable
36:01qui s'étend derrière moi.
36:03Chaque partie de désert
36:04est semblable
36:05à n'importe quelle autre
36:06partie de désert.
36:07D'après nos observations,
36:09c'est une très bonne hypothèse
36:11car à grande échelle,
36:13les galaxies
36:13sont uniformément
36:14réparties dans l'univers.
36:21mais lorsqu'ils modélisent
36:22cet univers uniforme
36:24à l'aide des équations
36:24d'Einstein,
36:26Georges Lemaitre
36:27fait une découverte
36:28surprenante.
36:30Quelles que soient
36:30les valeurs utilisées,
36:32il n'existe
36:32aucune solution stable.
36:35L'univers est en contraction
36:37ou plus probablement
36:38en expansion.
36:42Les travaux de Georges Lemaitre
36:43ont d'énormes implications.
36:46L'univers s'étend.
36:48Et si on remonte le temps,
36:50on s'aperçoit que dans le passé,
36:52l'univers était forcément
36:53plus petit.
36:56Georges Lemaitre a pris conscience
36:57que si on remontait
36:58suffisamment loin en arrière,
37:00toute la matière de l'univers
37:02devait être concentrée
37:03en un seul point.
37:04Ce point qu'il a baptisé
37:06œuf cosmique
37:07représente le début
37:08de l'univers,
37:09ce qu'on appelle aujourd'hui
37:10le Big Bang.
37:19En découvrant le Big Bang,
37:22Georges Lemaitre,
37:23prêtre catholique,
37:24définit le commencement du monde.
37:28L'idée déplaît
37:29à bon nombre de gens,
37:31parmi lesquels
37:32Albert Einstein.
37:35Einstein,
37:36comme la plupart des gens,
37:38avait des hypothèses
37:40non formulées
37:41sur ce qu'ils considéraient
37:44comme naturel
37:46ou rationnel
37:47dans l'univers.
37:49Tous les grands astronomes
37:51et cosmologistes
37:52étaient absolument convaincus
37:53qu'on vivait
37:54dans un univers statique.
37:56Pas d'expansion,
37:57pas de contraction.
37:59L'univers,
38:00contrairement à d'autres choses,
38:02n'avait ni début,
38:03ni milieu,
38:04ni fin.
38:05Quand il y a un début,
38:06on doit se demander
38:07ce qu'il y a eu avant
38:08ou comment les choses
38:09ont commencé.
38:10Alors Einstein s'est dit,
38:11évitons la discussion
38:12en disant qu'il n'y a pas eu
38:13de début,
38:14l'univers a toujours existé
38:15et existera toujours.
38:17Ces équations
38:18semblaient suggérer
38:19que l'univers évolue,
38:20comme presque toute chose,
38:22qu'il aurait eu un début
38:23et qu'il pourrait avoir une fin.
38:25Il a refusé
38:26de l'admettre.
38:29La grande question
38:30des années 1920
38:31est de savoir
38:32dans quel univers
38:33nous vivons.
38:34L'univers en expansion
38:35de Georges Lemaitre
38:36ou l'univers stable
38:37d'Einstein ?
38:49La réponse est fournie
38:51en 1929
38:52par ce qui constitue
38:53à l'époque
38:54le plus grand télescope
38:55du monde,
38:56celui du Mont Wilson,
38:57près de Los Angeles.
39:00En étudiant les galaxies
39:01lointaines,
39:02l'astronome américain
39:03Edwin Hubble
39:04découvre qu'elles s'éloignent
39:06presque toutes de la Terre.
39:09Il constate
39:10que plus elles sont loin,
39:11plus elles s'éloignent vite.
39:15Cette observation
39:16prouve à elle seule
39:17que l'univers
39:18est en expansion.
39:20À cet instant,
39:24Einstein s'est frappé
39:25le front en se disant
39:26« Pourquoi n'ai-je pas cru
39:27les prédictions
39:28des équations
39:29de la relativité générale ? »
39:31En principe,
39:32il aurait pu prédire
39:33ce phénomène
39:33une douzaine d'années plus tôt.
39:38Face aux preuves
39:39de l'astronome,
39:40Einstein reconnaît son tort.
39:43« C'est la plus grande erreur
39:44de ma vie »,
39:45concèdera-t-il.
39:48Il disait
39:49« Qu'importe si mon nom
39:50figure sur des articles
39:51erronés,
39:51mon nom est dans plein d'entre eux.
39:53Il n'avait pas peur
39:53de se tromper.
39:56Je pense qu'il a parlé
39:58de grande erreur
39:59parce que ce genre
40:00d'opposition
40:00ne lui ressemblait pas.
40:11Stephen Hawking
40:12est apparu
40:13sur la scène internationale
40:14avec un article
40:14présentant une preuve
40:15théorique
40:16de l'existence
40:17du Big Bang.
40:25Mais son travail
40:26le plus remarquable
40:27est consacré
40:28aux phénomènes
40:29les plus extraordinaires
40:30du cosmos,
40:33les trous noirs.
40:42On dit que la réalité
40:44est parfois plus étrange
40:46que la fiction.
40:49C'est « On ne peut plus vrai
40:51dans le cas des trous noirs ».
40:59Il y a littéralement
41:00des trous dans l'espace
41:01dans lesquels
41:02la matière peut tomber
41:03et dont elle ne peut ressortir.
41:09Il existe des régions
41:11dans lesquelles
41:11le champ de gravitation
41:13est si intense
41:14que rien,
41:14pas même la lumière,
41:16ne peut s'en échapper.
41:22Les trous noirs
41:23ont été décrits
41:24pour la première fois
41:25en 1916.
41:32Envoyé au front
41:33durant la Première Guerre mondiale,
41:35un officier d'artillerie allemand
41:37du nom de Karl Schwarzschild
41:38joue avec les équations
41:40d'Einstein
41:40pour voir jusqu'où
41:41il peut étirer
41:42l'espace-temps.
41:47Il découvre que
41:48plus la densité
41:49de la matière
41:49est importante,
41:51plus l'espace-temps
41:51se déforme.
41:54Si l'on comprime
41:55un objet
41:56de la taille du Soleil
41:57dans une sphère
41:58de 3 km de diamètre,
42:00on engendre
42:00une courbure infiniment
42:01grande de l'espace-temps,
42:03une sorte de trou.
42:06À l'intérieur
42:06de ce trou,
42:08les lois de la physique
42:09que nous connaissons
42:09ne s'appliquent plus
42:10et à sa frontière,
42:12le temps s'arrête
42:13et l'espace
42:15s'étend indéfiniment.
42:17Mais il semblait
42:18inconcevable
42:19qu'une telle quantité
42:20de matière
42:20puisse tenir
42:21dans un espace
42:22aussi restreint.
42:24Albert Einstein
42:25a écrit un article
42:26en 1939
42:28où il affirmait
42:29que la matière
42:30ne peut être comprimée
42:31au-delà d'un certain seuil.
42:35Je pense qu'il est mort
42:36en pensant que
42:37les trous noirs
42:38n'étaient pas réels.
42:44Au seuil
42:45de la Seconde Guerre mondiale,
42:47les scientifiques
42:48découvrent
42:49ce qu'il advient
42:50des étoiles
42:50en fin de vie.
42:57Pendant la plus grande partie
42:58de la vie
42:59d'une étoile ordinaire,
43:00soit des milliards d'années,
43:02il règne un équilibre
43:04entre la gravité
43:05et la pression thermique
43:07liée aux réactions nucléaires
43:09qui convertissent
43:10l'hydrogène
43:11en hélium.
43:13Mais il arrive
43:14un moment
43:15où le carburant
43:16nucléaire
43:17s'épuise.
43:21Lorsqu'une étoile
43:23a épuisé son combustible,
43:24elle ne peut plus lutter
43:25contre la gravité.
43:30Les étoiles massives
43:32s'effondrent
43:32et produisent
43:33une explosion colossale
43:35appelée supernova.
43:38Le cœur
43:39forme un résidu compact.
43:43Ces étoiles à neutrons
43:44ont la même masse
43:45que notre Soleil,
43:46mais celle-ci
43:47est comprimée
43:47dans une sphère
43:48d'à peine 10 km de diamètre.
43:53Toutefois,
43:54ces astres
43:54ne sont pas
43:55les objets
43:55les plus extrêmes
43:56présents dans l'univers,
43:58car il existe
43:59des étoiles
43:59bien plus massives
44:00appelées elles aussi
44:01à mourir un jour.
44:06qu'elles peuvent bien
44:06être le sort
44:07de ces innombrables étoiles
44:09plus massives
44:10qu'une étoile à neutrons
44:11une fois qu'elles ont
44:12épuisé leur combustible.
44:16Elles pourraient
44:17se contracter
44:18jusqu'à devenir
44:19un point de densité
44:20infini,
44:21un trou noir.
44:26Lors de la mort
44:27d'étoiles supermassives
44:29se déclenche
44:30un mécanisme
44:30par lequel
44:31des trous noirs
44:32pourraient bien se former.
44:34Il en existerait
44:35des millions
44:35dans l'univers.
44:37Pourtant,
44:38à l'époque,
44:39personne n'a jamais
44:40observé de trous noirs
44:41ni même d'étoiles
44:42à neutrons.
44:44Trop petits
44:44et trop lointains,
44:45ils sont impossibles
44:47à détecter
44:47à l'aide
44:47des télescopes ordinaires.
44:50Mais une nouvelle
44:50technologie se développe.
45:06Voici l'observatoire
45:07de radioastronomie
45:08Mollard
45:09à Cambridge.
45:12Au début
45:13des années 1960,
45:15les radiotélescopes
45:16comme celui-ci
45:17révèlent
45:18de toutes nouvelles
45:19régions célestes
45:20qu'on ne pouvait observer
45:21avec les télescopes optiques.
45:27En 1965,
45:29Jocelyne Bell,
45:30jeune étudiante
45:31en thèse
45:31de 24 ans,
45:32participe
45:33à la construction
45:33d'un nouveau
45:34radiotélescope
45:35appelé
45:35IPS-Euret.
45:41On était
45:42environ une demi-douzaine.
45:44On a passé
45:44deux ans
45:45à le construire.
45:48un grand nombre
45:49de poteaux
45:50en bois
45:50plus d'un millier
45:53et dans les
45:54250 kilomètres
45:55de fils
45:55et de câbles.
45:57C'était un travail
45:58très physique.
45:59À la fin de mon doctorat,
46:01je maniais très bien
46:02le marteau.
46:06Les données
46:06du radiotélescope
46:07étaient transférées
46:08dans cette cahute
46:09où elles étaient
46:10imprimées
46:10sur de longs rouleaux
46:11de papier,
46:12une cinquantaine
46:13de mètres
46:14de relevé par jour.
46:16Les signaux
46:17que Jocelyne Bell
46:18découvre sur le papier
46:19vont changer
46:20à jamais
46:21notre compréhension
46:22de l'univers.
46:26Voici un fragment
46:28du relevé original.
46:30C'est presque illisible
46:31tel quel.
46:33La première chose
46:35qu'on a donc décidé
46:35de faire,
46:37c'est d'augmenter
46:38la vitesse
46:39de défilement
46:40du papier
46:40pour disposer
46:42d'une vue élargie.
46:43Et on a finalement
46:44obtenu cette séquence
46:45de bip, bip, bip, bip, bip, bip.
46:49Le défi consiste alors
46:50à identifier
46:52la source
46:52de ces mystérieux
46:53signaux radio.
46:56Les impulsions
46:58étaient courtes
46:59et bien marquées.
47:00Ces objets
47:01devaient donc
47:02être petits.
47:04Deuxième chose
47:06qu'on a très vite établie,
47:07ces impulsions
47:08étaient d'une régularité
47:09extrême.
47:11elles ne faiblissaient pas,
47:12ce qui signifiait
47:13que l'objet
47:13avait de grandes réserves
47:14d'énergie,
47:15qu'il était gros.
47:17Donc il était petit,
47:18mais gros.
47:20Pour être plus précis,
47:23il était de petite taille,
47:25mais très massif.
47:27Donc très dense.
47:38C'est le premier pulsar.
47:41CP 1919.
47:44C'est ce qu'on entend
47:46quand on écoute
47:47le signal radio.
47:54Il tourne.
48:02Jocelyne a découvert
48:04une nouvelle classe
48:05d'étoiles exotiques.
48:07Ces petits objets
48:08extrêmement denses
48:10n'émettent aucune lumière visible.
48:15Ils tournent
48:16à très grande vitesse,
48:17émettant des faisceaux
48:18d'ondes radio
48:19à la manière d'un phare.
48:21Ils sont baptisés
48:22pulsars.
48:26C'est l'étoile entière
48:28qui tourne à ce rythme.
48:32Et certaines
48:33sont encore plus rapides.
48:36Le pulsar le plus rapide
48:38fait le bruit
48:38d'un mixeur de cuisine.
48:40Il effectue
48:41700 révolutions par seconde.
48:48Difficile à imaginer.
48:56La doctorante
48:57et son superviseur
48:58réalisent
48:59que l'existence
49:00des pulsars
49:00avait été prédite.
49:08Ces astres
49:09sont des étoiles
49:09à neutrons
49:10qui se forment
49:11suite à l'effondrement
49:11d'étoiles mourantes.
49:16C'est une découverte
49:17majeure.
49:21C'était passionnant
49:23car si ces étoiles
49:24à neutrons
49:25qui sont des étoiles
49:26mortes,
49:26un état de matière
49:27extrêmement dense,
49:29si ces étoiles
49:30existaient réellement,
49:32si on pouvait les voir,
49:34alors c'était peut-être
49:35aussi le cas
49:35des trous noirs
49:36car ils correspondent
49:37à l'étape suivante
49:38dans le cimetière
49:39astronomique.
49:43Pour la première fois,
49:44il semble
49:45que les trous noirs
49:46puissent bel et bien
49:47exister.
49:49Et ce constat
49:51suscite l'intérêt
49:52de Stephen Hawking
49:53et de la nouvelle
49:54génération
49:54de physiciens.
49:57Pour nous,
49:58ça a été
49:58l'âge d'or.
50:00Sous la houlette
50:01de Stephen Hawking,
50:04on a élaboré
50:06la théorie
50:07des trous noirs.
50:17On arrive
50:18à l'équation
50:19la plus célèbre
50:19d'Einstein,
50:21E égale
50:22MC2.
50:26Telle est la puissance
50:28de E égale MC2.
50:31Hawking fait
50:32une découverte étonnante.
50:33Les trous noirs
50:34pourraient s'évaporer.
50:35C'était une idée
50:36absolument incroyable.
50:49C'était une idée
51:05Sous-titrage Société Radio-Canada
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