Les aventures d’un mathématicien ramènent un scientifique méconnu à la lumière

Le 1er novembre 1952, les États-Unis ont fait exploser la première arme thermonucléaire, surnommée « Ivy Mike », au large de l’atoll d’Enewetak dans ce qui est maintenant les îles Marshall. La plupart d’entre nous considèrent le regretté physicien Edward Teller comme le “père de la bombe à hydrogène” – et Teller a en effet défendu la notion d’une “super bombe” basée sur la fusion. Mais presque personne en dehors de la physique n’a entendu parler de Stanislaw Ulam, le mathématicien et physicien polonais qui a aidé à réaliser l’objectif de Teller, bien que l’étendue de leurs contributions respectives à la conception révolutionnaire de Teller-Ulam reste à la fois hautement confidentielle et controversée.

Ulam est également le cerveau derrière ce que l’on appelle la méthode de calcul de Monte Carlo, et avec son collègue d’origine hongroise John von Neumann, il a été un pionnier des premières technologies informatiques. Il a proposé une nouvelle méthode de propulsion par impulsion nucléaire pour les vaisseaux spatiaux qui a conduit à la formation du projet Orion en 1958, dans le but de réaliser un voyage interplanétaire. Et il était un redoutable joueur de poker, comme beaucoup de ses collègues de Los Alamos l’ont appris à leur détriment.

La vie de ce scientifique extraordinaire mais largement méconnu est au centre de Aventures d’un mathématicien, un nouveau film du réalisateur allemand Thor Klein. Le film réfléchi et obsédant de Klein est moins un simple biopic qu’un récit élégant et impromptu composé d’événements clés de la vie d’Ulam, dans le contexte de la Seconde Guerre mondiale et de ses conséquences immédiates.

(Quelques spoilers pour le film ci-dessous.)

En quoi Ulam le rendait-il si spécial aux yeux de ses collègues ? “La clé est d’avoir la bonne idée au bon moment”, a déclaré à Ars George Dyson, un historien des sciences qui a été consultant sur le film. “Ulam est l’un des personnages principaux de trois de mes livres. Il continue d’apparaître parce qu’il a fait tellement de choses différentes. Beaucoup d’idées que nous créditons à d’autres sont venues de leur rebond sur Ulam.” Outre ses recherches en mathématiques pures et en logique, Ulam est connu pour une poignée d’idées particulièrement influentes.

D’abord et avant tout, la conception Teller-Ulam pour les armes thermonucléaires. C’est Enrico Fermi qui a mentionné pour la première fois à Edward Teller à l’automne 1941 la possibilité d’utiliser l’énergie d’un appareil à fission pour commencer une réaction de fusion. Même après le Trinity Test et les bombardements d’Hiroshima et de Nagasaki en 1945, Teller était convaincu qu’il y aurait un besoin d’une « super bombe » nucléaire. Lorsque l’Union soviétique a fait exploser sa première bombe atomique en août 1949 – une conception d’implosion similaire à la bombe Fat Man a explosé au-dessus de Nagasaki, grâce aux informations fournies par l’espion soviétique Klaus Fuchs – le président Harry S. Truman a donné le feu vert à un programme américain visant à développer une bombe à hydrogène .

Le point d’achoppement de la bombe à hydrogène était de savoir comment enflammer le matériau de fusion, ce qui nécessitait des températures et des pressions énormes. L’idée originale était d’utiliser un “déclencheur” de fission, mais la chaleur de cette explosion à elle seule s’est avérée insuffisante. La solution ingénieuse d’Ulam et Teller de 1951 est maintenant appelée “implosion par étapes”, et on pense qu’elle est à la base de la plupart des armes thermonucléaires aujourd’hui.

Alors que Teller a nié plus tard la contribution d’Ulam, d’autres physiciens, comme le concepteur d’armes nucléaires Ted Taylor, soutiennent qu’Ulam mérite le crédit des idées sur la compression et la mise en scène de base de l’arme, tandis que Teller a réalisé que le rayonnement – plutôt que la pression hydrodynamique – était la clé de l’allumage. (Étant donné que de nombreux dossiers pertinents restent classifiés, il est peu probable que la controverse soit résolue de si tôt.)

Ulam a eu l’idée de sa méthode MonteCarlo alors qu’il se remettait d’une opération. C’est à cette époque que les scientifiques développaient ENIAC, le premier ordinateur numérique programmable et électronique à usage général. Ulam avait beaucoup joué au solitaire pendant sa convalescence, essayant d’estimer les chances de réussir, par exemple, un jeu de solitaire Canfield à l’aide de calculs combinatoires abstraits. Il a proposé une méthode plus pratique, en présentant le jeu cent fois, par exemple, puis en observant et en comptant le nombre de jeux réussis. Ulam a rapidement reconnu qu’un ordinateur comme ENIAC rendrait de telles méthodes réalisables. Quand il l’a mentionné à von Neumann, ils ont commencé à planifier des calculs réels, et la méthode de Monte Carlo est née.

Dyson attribue également à Ulam la vision de prévoir l’univers numérique. “Ulam avait cette image très claire qu’une fois que vous auriez suffisamment d’ordinateurs, vous auriez effectivement un univers à deux dimensions”, a déclaré Dyson. “Ulam a eu l’idée que vous pouviez voir cela d’une manière biologique. Ces réseaux de cellules pourraient devenir ‘Turing complet’ et devenir leurs propres machines universelles. Ainsi, vous pourriez avoir des ordinateurs flottant librement dans cet espace numérique, qui à l’époque Cela semblait être une idée incroyablement folle. Il a fallu de nombreuses années pour que cela devienne même de la science-fiction. C’est l’univers numérique dans lequel nous vivons maintenant, ce que nous appelons le cloud. “

Une grande partie de cela est abordée, quoique brièvement, dans Aventures d’un mathématicien. Le réalisateur Klein a toujours eu une passion pour les mathématiques, depuis qu’il a lu un livre intitulé Qui a le bureau d’Einstein (par Edward Regis), racontant l’histoire de l’Institute for Advanced Study à Princeton, New Jersey. Ulam et John von Neumann ont tous deux figuré en bonne place. “Ils organisaient des fêtes et conduisaient des voitures rapides, dans le cas de Johnny”, a déclaré Klein à Ars. “Ils étaient si différents des professeurs de mathématiques que j’avais à l’école.”

Au départ, Klein rêvait de devenir lui-même mathématicien, mais il a finalement réalisé que les mathématiques n’étaient pas sa force. “J’ai eu un excellent professeur de littérature qui m’a fait prendre conscience que j’étais probablement plus intéressé par ces personnes et leurs idées que par les calculs réels”, a-t-il déclaré. “Et j’ai réalisé en vieillissant que les fêtes et les voitures rapides étaient à la surface. En dessous, c’était une profonde tragédie, car ils ont perdu leur famille et n’avaient qu’à compter l’un sur l’autre.”

Klein a rencontré les mémoires d’Ulam, Aventures d’un mathématicien, alors qu’il était encore à l’école de cinéma et a décidé de baser son film là-dessus. Bien sûr, l’histoire du projet Manhattan et de la naissance de l’ère atomique a été racontée et racontée plusieurs fois à l’écran de différentes manières. Mais Ulam était un personnage relativement mineur à Los Alamos. Certes, ses idées se sont avérées cruciales, en particulier pour la dernière bombe à hydrogène, mais il n’est pas l’un des noms célèbres associés au projet dans la culture populaire, comme Robert Oppenheimer et Teller.

“Stan était à la périphérie de l’endroit”, a déclaré Klein. “[Ulam’s story] a ouvert visuellement une manière intéressante de représenter cela, de montrer une couche différente [to the story]Le fait que tant de scientifiques de Los Alamos étaient des immigrants européens qui avaient fui les occupations nazies de leur pays d’origine a également attiré Klein.