Fred Hoyle

Fred Hoyle, né le 24 juin 1915 à Bingley, Yorkshire et mort le 20 août 2001 à Bournemouth, est un astrophysicien, cosmologiste et écrivain britannique.

Fred Hoyle

Statue de Fred Hoyle, Institute of Astronomy

Données clés

Naissance	24 juin 1915 Gilstead, Bingley, Yorkshire
Décès	20 août 2001 (à 86 ans) Bournemouth
Nationalité	anglais

Données clés

Domaines	Astronomie, écrivain SF
Institutions	Université de Cambridge
Renommé pour	Big Bang Théorie de l'état stationnaire "Hoyle's fallacy" type de Théorie synthétique de l'évolution Réaction triple alpha Panspermie
Distinctions	Récompenses
Site	www.hoyle.org.uk

Compléments

Geoffrey Hoyle (en) fils coauteur SF

Il est notamment connu pour avoir inventé le terme de Big Bang destiné au grand public, pour désigner la théorie cosmologique à laquelle il opposait sa propre théorie de l'état stationnaire, dans une série d'émissions radiophoniques des années 1950 (également rapporté par Hubert Reeves qui en a été témoin).

Hoyle est aussi auteur de romans de science-fiction, de nouvelles et de pièces radiophoniques. Il a cocréé plusieurs séries télévisées et douze livres avec son fils, Geoffrey Hoyle.

Biographie

Il fut un des pionniers de la théorie de la nucléosynthèse stellaire, exposée pour la première fois dans l'article B²FH, en 1957. Il développa et soutint pendant longtemps la théorie d'un Univers stationnaire en opposition au Big Bang. Il fut d'ailleurs le créateur de l'expression Big Bang elle-même, utilisée pour marquer les esprits sur la différence entre les deux théories. Jusqu’à sa mort, il défendit la théorie de l’état stationnaire, sans jamais accepter la théorie du Big Bang.

Estimant trop faible la durée de vie de la Terre (mais non de l'Univers) pour que la vie ait pu y apparaître ex nihilo, Hoyle se montra toute sa vie convaincu de la panspermie, et devint de fait son promoteur.

Il fut également l'un des premiers à s'étonner de ce qu'il nommait de façon assez provocatrice : « l'excellent réglage des constantes physiques de l'Univers », qui avec des valeurs différentes n'eussent pas permis une durée aussi grande de l'Univers, ni la fusion de l'hélium en fer, ni la création d'autres éléments lourds, ni la stabilité des planètes, ni en fin de compte le développement de la vie, a fortiori de la vie consciente. Ces considérations aideront à la genèse du principe anthropique faible et de l'idée de multivers. Hoyle ne reconsidérera pas pour autant sa position sur la panspermie, bien que, en cas d'un nombre très grand d'univers ayant chacun son histoire, celle-ci ne soit plus de ce fait un passage obligé.

Il a aussi écrit de nombreux ouvrages, dont quelques œuvres de fiction scientifique, comme Le Nuage noir (1957), Ossian's Ride (1959), les deux romans A comme Andromède (Fleuve Noir, 1965) et Andromède revient (Fleuve Noir, 1966), dont fut tirée la série télévisée A for Andromeda (en) (1962), Le Premier octobre il sera trop tard (October the First Is Too Late) (1966), contenant une vision audacieuse du temps et du concept de présent comparables au balayage d'une mémoire informatique, et quelques ouvrages de vulgarisation (Aux Frontières de l'Astronomie, Galaxies Noyaux et Quasars).

Il est fait Knight Bachelor le 1^er janvier 1972.

Points de vue et contributions

Origine de la nucléosynthèse

Hoyle est l'auteur des deux premiers articles jamais publiés sur la synthèse des noyaux d'atomes d'éléments chimiques plus lourds que l'hélium lors des réactions nucléaires stellaires.

Dans le premier, publié en 1946, il montre que les températures de plusieurs milliards de degrés cœur des étoiles sont bien supérieures à celles envisagées pour expliquer l'origine thermonucléaire de l'énergie stellaire chez les étoiles de la séquence principale ; à des températures aussi élevées, le fer peut devenir beaucoup plus abondant que les autres éléments lourds en raison de l'équilibre thermique entre les particules nucléaires, ce qui explique la forte abondance naturelle du fer. Cette théorie sera plus tard baptisée « processus e ».

La deuxième publication fondamentale de Hoyle sur la nucléosynthèse, parue en 1954, démontre que les éléments situés entre le carbone et le fer ne peuvent être synthétisés par de tels processus d'équilibre. Il attribue ces éléments à des réactions de fusion nucléaire spécifiques entre des constituants abondants présents dans les couches concentriques d'étoiles massives évoluées, avant leur explosion en supernova. Cette vision étonnamment moderne à l'époque est par la suite devenue le paradigme accepté pour la nucléosynthèse de ces éléments primaires au sein des supernovas.

Au milieu des années 1950, Hoyle devient le chef de file d'un groupe de physiciens expérimentaux et de théoriciens qui se réunissent à Cambridge : William Fowler, Margaret Burbidge et Geoffrey Burbidge. Ce groupe systématise les idées fondamentales sur la façon dont tous les éléments chimiques de notre univers ont été créés, ce domaine étant désormais appelé nucléosynthèse. C'est en 1957 que ce groupe publie le célèbre article B²FH (du nom des initiales de ses quatre auteurs), dans lequel le domaine de la nucléosynthèse est organisé en processus nucléaires complémentaires. Ils ajoutent de nombreuses données nouvelles sur la synthèse des éléments lourds par des réactions de capture de neutrons, appelées processus s et processus r. L'article B²FH eut une telle influence que, pendant le reste du XXe siècle, il devint la référence par défaut de presque tous les chercheurs souhaitant citer une origine reconnue pour la théorie de la nucléosynthèse ; en conséquence, l'article novateur de Hoyle de 1954 tomba dans l'oubli.

Au début du XXI^e siècle, la recherche historique a remis l'article de Hoyle de 1954 au premier plan de la scène scientifique. Ces arguments historiques ont été présentés pour la première fois à un groupe d'experts en nucléosynthèse réunis lors d'une conférence organisée en 2007 au Caltech, à la suite du décès de Fowler et de Hoyle, afin de célébrer le 50e anniversaire de la publication de B²FH. Ironiquement, l'article B²FH ne faisait pas état de l'attribution par Hoyle, en 1954, de l'origine des éléments situés entre le silicium et le fer aux coquilles de supernova, bien que Hoyle fût coauteur de B²FH. À la lumière de ses nombreuses discussions personnelles avec Hoyle, Donald D. Clayton (en) attribue cette omission à l'absence de relecture par Hoyle du brouillon rédigé au Caltech en 1956 par G.R. Burbidge et E. Burbidge.

Dans son deuxième article sur la nucléosynthèse, Hoyle présente une application de ce qu'on appellera plus tard le principe anthropique. En essayant de déterminer les étapes de la nucléosynthèse stellaire, il calcule qu'une réaction nucléaire particulière, la réaction triple alpha qui génère du carbone à partir de l'hélium, nécessiterait que le noyau de carbone possède une énergie de résonance et un spin très spécifiques pour fonctionner. Selon lui, la grande quantité de carbone présente dans l'univers, qui rend possible l'existence de toute forme de vie à base de carbone, est la démonstration que cette réaction nucléaire fonctionne effectivement. Partant de cette idée, Hoyle prédit les valeurs de l'énergie, du spin nucléaire et de la parité de l'état composé du noyau de carbone formé par trois particules alpha (noyaux d'hélium), ce qui a ensuite été confirmé par l'expérience.

Ce niveau d'énergie, bien que nécessaire pour produire du carbone en grande quantité, avait statistiquement peu de chances de se situer là où il se trouve dans la hiérarchie des niveaux d'énergie du carbone. Hoyle écrira plus tard :

« Ne vous diriez-vous pas : « Un intellect doté d'une capacité de calcul extraordinaire a dû concevoir les propriétés de l'atome de carbone, sinon la probabilité que je découvre un tel atome par le biais des forces aveugles de la nature serait infinitésimale. Une interprétation de bon sens des faits suggère qu'un super-intellect a joué avec la physique, ainsi qu'avec la chimie et la biologie, et qu'il n'y a pas de forces aveugles dignes de ce nom dans la nature. Les chiffres que l'on calcule à partir des faits me semblent si écrasants qu'ils rendent cette conclusion presque incontestable. » »

Son collègue William Alfred Fowler a finalement remporté le prix Nobel de physique en 1983 (avec Subrahmanyan Chandrasekhar), mais la contribution originale de Hoyle a été ignorée par les membres du comité de sélection, et beaucoup ont été surpris qu'un astronome aussi éminent ait été écarté. Fowler lui-même, dans une esquisse autobiographique, salue en ces termes les travaux pionniers de Hoyle :

« Le concept de nucléosynthèse dans les étoiles a été établi pour la première fois par Hoyle en 1946. Cela a permis d'expliquer l'existence d'éléments plus lourds que l'hélium dans l'univers, essentiellement en montrant que des éléments essentiels tels que le carbone pouvaient être générés dans les étoiles, puis incorporés dans d'autres étoiles et planètes lorsque cette « étoile meurt ». Les nouvelles étoiles qui se forment alors contiennent dès le départ ces éléments plus lourds, à partir desquels se forment des éléments encore plus lourds. Hoyle a émis l'hypothèse que d'autres éléments plus rares pouvaient s'expliquer par les supernovae, ces explosions géantes qui se produisent occasionnellement dans l'univers et dont les températures et les pressions seraient nécessaires pour créer de tels éléments. ».

Rejet de la théorie de l'abiogenèse terrestre

Dans ses dernières années, Hoyle s'oppose fermement aux théories de l'abiogenèse visant à expliquer l'origine de la vie sur Terre. Avec Chandra Wickramasinghe, il défend l'hypothèse selon laquelle la première forme de vie sur Terre aurait pris naissance dans l'espace, se propageant à travers l'univers par le biais de la panspermie et l'évolution sur Terre aurait été influencée par un afflux constant de virus arrivant via les comètes. Sa conviction que les comètes contiendraient un pourcentage important de composés organiques est alors très en avance sur son temps ; en effet l'opinion dominante dans les années 1970 et 1980 est que les comètes sont principalement constituées de glace d'eau et la présence de composés organiques était alors très controversée. Wickramasinghe écrivait en 2003 : « Dans la polémique très polarisée entre le darwinisme et le créationnisme, notre position est unique. Bien que nous ne nous rangions du côté d'aucun des deux camps, ceux-ci nous traitent comme des adversaires. Nous sommes donc des outsiders dotés d'une perspective inhabituelle — et notre suggestion pour sortir de la crise n'a pas encore été prise en considération ».

Hoyle et Wickramasinghe mettent en avant plusieurs exemples suggérant selon eux que des épidémies observées sur Terre auraient une origine extraterrestre, notamment la pandémie de grippe de 1918, ainsi que certaines épidémies de polio et de maladie de la vache folle. Concernant la pandémie de grippe de 1918, ils formulent l'hypothèse selon laquelle de la poussière cométaire aurait apporté le virus sur Terre simultanément à plusieurs endroits — une théorie presque unanimement rejetée par les experts de cette pandémie. En 1982, Hoyle donne une conférence intitulée Evolution from Space (L'évolution venue de l'espace) à l'Omni Lecture de la Royal Institution. Après avoir examiné ce qu'il considérait comme une possibilité très éloignée d'abiogenèse terrestre, il a conclu :

« Si l'on aborde cette question de manière directe et sans détours, sans se laisser détourner par la crainte de s'attirer les foudres de l'opinion scientifique, on arrive à la conclusion que les biomatériaux, avec leur incroyable degré d'ordre, doivent être le résultat d'un dessein intelligent. Je n'ai pu imaginer aucune autre possibilité ... »

« If one proceeds directly and straightforwardly in this matter, without being deflected by a fear of incurring the wrath of scientific opinion, one arrives at the conclusion that biomaterials with their amazing measure of order must be the outcome of intelligent design. No other possibility I have been able to think of... »

Dans un ouvrage en 2 tomes publié en 1982 et 1984, Evolution from Space (coécrit avec Chandra Wickramasinghe), Hoyle calcule que la probabilité d'obtenir l'ensemble d'enzymes nécessaire à la formation de la cellule vivante la plus simple, sans recourir à la panspermie, est de une sur 10^{40 000}. Étant donné que le nombre d'atomes dans l'univers connu est infinitésimal en comparaison (10⁸⁰), il a fait valoir que la Terre ne pouvait être considérée comme le berceau de la vie. Il affirme :

« L'idée selon laquelle non seulement le biopolymère, mais aussi le programme de fonctionnement d'une cellule vivante auraient pu apparaître par hasard dans une soupe organique primitive ici sur Terre est manifestement une absurdité de premier ordre »

« The notion that not only the biopolymer but the operating program of a living cell could be arrived at by chance in a primordial organic soup here on the Earth is evidently nonsense of a high order ».

Bien que se déclarant athée, Cette impression d'une main directrice l'a conduit à conclure : « un super-intellect s'est immiscé dans la physique, tout comme dans la chimie et la biologie, et [...] il n'existe pas, dans la nature, de forces aveugles dignes de ce nom ». Il poursuit en comparant l'apparition aléatoire de la cellule la plus simple, même sans panspermie, à la probabilité qu'« une tornade balayant une casse puisse assembler un Boeing 747 à partir des matériaux qui s'y trouvent », argument connu depuis sous le nom de gambit du Boeing 747 ultime et à comparer la probabilité d'obtenir ne serait-ce qu'une seule protéine fonctionnelle par combinaison aléatoire d'acides aminés à celle d'un système solaire rempli d'aveugles résolvant simultanément des Rubik's Cubes. - On appelle cela la « tornade de la casse » (Junkyard tornado (en)), ou « le sophisme de Hoyle ». Les partisans de la philosophie du dessein intelligent citent parfois les travaux de Hoyle dans ce domaine pour étayer l'affirmation selon laquelle l'Univers aurait été finement réglé afin de permettre l'apparition de la vie intelligente.

Œuvres

Pursuit : mosaïque de Boris Anrep (1952), représentant Fred Hoyle escaladant un clocher d'église vers les étoiles. National Gallery, Londres.

Fictions

• Le Nuage noir, Éditions Dunod, 1962 ((en) en:The Black Cloud, 1957)
• A comme Andromède, Fleuve noir, 1965 ((en) A for Andromeda, 1962)
  Écrit avec John Elliot.
• La Cinquième Planète, Éditions Dunod, 1965 ((en) Fifth Planet, 1963)
  Écrit avec Geoffrey Hoyle (en).
• Andromède revient, Fleuve noir, 1966 ((en) The Andromeda Breakthrough, 1965)
  Écrit avec John Elliot.
• Le Premier Octobre Il sera Trop Tard, Éditions Dunod, 1968 ((en) w:October the First Is Too Late, 1966)

Non fictions

• La nature de l'univers (trad. de l'anglais par R. H. Busso et Jacques Papy), Paris, Le club français du livre, 1951, 178 p. (BNF 32259678)
• Aux frontières de l'astronomie, Buchet-Chastel, 1956
• Galaxies, noyaux et quasars, Buchet-Chastel, 1965
• (en) From Stonehenge to Modern Cosmology, W.H. Freeman, 1972 (ISBN 0-716-70341-6)
• (en) Astronomy and Cosmology. A modern course, W.H. Freeman, 1975 (ISBN 0-716-70355-6)
• Le nuage de la vie : la naissance de la vie dans l'univers [« Lifecloud: the origin of life in the universe »] (trad. de l'anglais par René Bernex), Paris, Albin Michel, coll. « Sciences d'aujourd'hui », 1980, 252 p. (ISBN 2-226-00921-3), (notice BnF no FRBNF34631317)
• (en) Ice, Hutchinson, 1981, (ISBN 978-0-091-45320-6)
• (en) The intelligent Universe, New York, Holt, Rinehart and Winston, 1983 (ISBN 0030700833 et 9780030700835, lire en ligne [PDF])
• (en) Home is Where the Wind blows - Chapters From a Cosmologist's Life, University Science Book, 1994. (ISBN 0-935-70227-X). (Autobiographie)

Distinctions et récompenses

Récompenses

• Prix Kalinga (1967)
• Médaille d'or de la Royal Astronomical Society (1968)
• Médaille Bruce (1970)
• Henry Norris Russell Lectureship (1971)
• Médaille royale (1974)
• Prix Klumpke-Roberts de la Astronomical Society of the Pacific (1977)
• Prix Balzan pour l'astrophysique: évolution des étoiles (1994, avec Martin Schwarzschild)
• Prix Crafoord de l'académie royale des sciences de Suède, avec Edwin Salpeter (1997)

Éponymie

Fred Hoyle est éponyme de :

• l'astéroïde 8077 Hoyle ;
• l'état de Hoyle ;
• la médaille et du prix Fred Hoyle.

Annexes

Articles connexes

• Jayant Narlikar
• William Fowler
• Geoffrey Burbidge
• Margaret Burbidge
• Thomas Gold (physicien)
• Hermann Bondi
• Théorie de l'état stationnaire

Liens externes

• (en) Site officiel
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• Victor Huon, « Fred Hoyle, l'homme du Big Bang », sur dossiers.lalibre.be, mars 2019 (consulté le 27 mars 2026)
• (en) Courte biographie sur le site The Bruce Medalists de l’Astronomical Society of the Pacific (la page affiche en plus une photo du lauréat et propose plusieurs liens web)