Thématique 5 "Sciences et Fiction"

Objectifs : Notre point de départ est de croiser les disciplines autour d’une nouvelle de Science-fiction liée à Saturne. L’expérience nous a montré que c’est le professeur de français qui nous soumet quelques nouvelles, après avoir fouillé dans ses archives et nos propositions pour y trouver un aspect littéraire exploitable avec des élèves de seconde. Les autres collègues explorent ce qui peut être exploité en sciences puis nous classons tous ensemble les nouvelles selon les possibles croisements : celles étudiées classe entière, les autres pour des études en autonomie ou pour des dossiers de recherche de la phase 2.
Cette année c’est une nouvelle d’A. Clarke (un incontournable !) qui sert de support : Saturne Levant. Trois autres seront étudiées en lecture suivies et dans les dossiers de recherche de la phase 2.

1) Autour de Saturne Levant d’A. Clarke ( Français / Physique / Math ) Phase 1

• Démarche : Lecture / travail scientifique autour de la vision : étude d’un télescope et des images de Bonestell cités dans la nouvelle / retour sur la nouvelle et son environnement scientifique et historique.

• Mise en œuvre :
  • Créneau MPS : Séance de deux heures en classe entière avec le professeur de français
    • LE TEXTE
      « Saturne levant » de Arthur C. Clarke a été publiée pour la première fois dans The Magazine of Fantasy & Science-fiction en mars 1961. Selon les traductions, elle porte parfois le titre « Quand Saturne se lève ». Mais c’est sous celui de « Saturne levant », dans une traduction de Denise Terrel, qu’elle est actuellement éditée dans le recueil Odyssée, l’Intégrale des Nouvelles (Bragelonne, 2013).
    • LE CHOIX DE LA NOUVELLE
      Ce n’est pas la première année que nous travaillons sur une nouvelle de cet auteur. En effet, Clarke relève du sous-genre de la « hard-science ». Les anglo-saxons désignent ainsi la branche de la science-fiction qui fait la part belle à la science, que ce soit dans une intention vulgarisatrice, dans la grande tradition de Jules Verne, ou comme simple source d’inspiration. Les auteurs de ce courant, souvent eux-mêmes scientifiques, s’efforcent tant que faire se peut d’éviter les erreurs et approximations et prennent pour ainsi dire au mot l’expression « science-fiction » : faire de la fiction avec la science.
      De fait, quand on cherche des textes prenant pour environnement un objet astronomique comme Saturne ou Jupiter, qui soit à la fois scientifiquement et littérairement exploitable et accessible à des élèves de seconde, on trouve souvent un roman ou une nouvelle de Arthur C. Clarke. C’est ainsi que les années précédentes les élèves du projet Astro ont notamment pu travailler sur « La Sentinelle », une des plus célèbres nouvelles de Clarke, qui raconte de manière très réaliste une expédition sur la Lune ou encore sur « Face à Face avec Méduse » qui permet au lecteur de visiter (en dirigeable !) l’atmosphère de Jupiter et les formes étranges de vie qui pourraient y évoluer.
      « Saturne levant » raconte comment un astronaute qui a participé à deux expéditions sur Titan est finalement embauché par un magnat de l’hôtellerie passionné d’astronomie pour guider des touristes sur le satellite de Saturne. La nouvelle, dont on comprend à la fin qu’elle est constituée par le discours de l’astronaute aux touristes qu’il guide sur la surface de Titan, combine des descriptions de Saturne que l’on peut qualifier de poétiques tant elles exaltent la beauté des anneaux, avec des éléments de vulgarisation des connaissances de l’époque.
      Dans un court avant-propos, l’auteur signale d’ailleurs deux erreurs scientifiques, l’une sur l’atmosphère de Titan (totalement opaque et interdisant toute vue sur Saturne), due à l’état des connaissances en 1961, l’autre sur la vue de Saturne depuis Titan (Saturne, immobile dans le ciel de Titan, ne peut pas se lever), dont il reconnaît qu’elle lui est entièrement imputable. Ces repentirs soulignent paradoxalement le souci d’exactitude qui préside à l’écriture de ces textes.
      La nouvelle évoque aussi nommément les célèbres peintures de Chesley Bonestell représentant des vues de Saturne depuis ses satellites, et décrit même par le menu la fabrication d’un télescope amateur.
      La nouvelle a donc été choisie par l’équipe, parmi d’autres qui feront l’objet de travaux en groupes lors de la phase 2, pour servir de support à un travail interdisciplinaire en classe entière lors de la phase 1.
    • LES OBJECTIFS
      La nouvelle est extrêmement propice à une étude littéraire dans le cadre des objectifs généraux du projet : elle montre en effet d’une part à quel point la fiction peut se nourrir des données scientifiques et d’autre part comment la réalité prosaïque, fût-elle aussi lointaine que le système saturnien, peut être source d’émerveillement et d’émotion littéraire. La nouvelle est ainsi presque un commentaire sur le genre de la science-fiction, voire une justification, et est parfaitement adaptée à notre projet. Comme un des objectifs principaux est de croiser les approches de différentes disciplines (ici, mathématiques, physique-chimie, français) et de montrer aux élèves les liens que l’on peut construire entre elles, on voit à quel point l’étude de cette nouvelle est profitable.
    • LA SÉANCE
      Comme beaucoup de textes de science-fiction, la nouvelle présente certaines difficultés pour les lecteurs peu aguerris, surtout s’ils ne sont pas familiarisés avec ce genre. Dans ce texte, la structure peut poser quelques problèmes de compréhension. L’intrigue, en partie construite sur des retours en arrière, se déroule sur plus de soixante ans, depuis les années 1950 jusqu’à un avenir qui, s’il pouvait paraître lointain en 1961, coïncide maintenant avec notre présent. Quelques ambiguïtés que la traduction aurait pu éviter ne facilitent pas la compréhension de cette structure. La nouvelle est donc donnée à lire à l’avance (ce que ses dix pages imposaient de toute façon) avec quelques questions à préparer, afin de guider la lecture des élèves. Ce travail est à faire pendant les vacances de Toussaint.
       1. Relever les repères temporels et essayer de retrouver à quelle(s) époque(s) se déroule la nouvelle. De quel genre relève-t-elle ?
       2. Relever les informations données au lecteur dans les passages explicatifs : qu’apprend-on sur Saturne et son système ?
       3. Chercher sur internet les images auxquelles il est fait allusion à la ligne 48, page 848.
       4. Repérer les passages descriptifs : que cherchent-ils systématiquement à mettre en avant ?
       5. Étudier la fin : à qui s’adresse le narrateur depuis le début ? En quoi consiste le « boulot » du narrateur ? Comment appelle-t-on ce type de fin ?
      La première et la dernière questions visent surtout à faciliter la compréhension, en attirant l’attention des élèves sur la construction de la nouvelle, sur le fonctionnement de sa chute ainsi que sur son caractère d’« anticipation ». La seconde et la troisième permettent de réinvestir le cours sur les formes de discours en invitant les élèves à distinguer les éléments de texte explicatif des éléments de texte descriptif et préparent à la problématique de la séance.
      À partir de la reprise en classe de ce questionnaire, la séance va ainsi s’attacher à montrer comment le texte combine un matériau scientifique, voire une démarche vulgarisatrice, non seulement avec une véritable richesse narrative mais surtout avec un regard que l’on pourrait qualifier de poétique. On est très proche en fait, certes à travers une forme très différente, de la démarche de Fontenelle quand il propose au public de 1686, avec son essai sur l’astronomie intitulé Entretiens sur la Pluralité des Mondes, une invitation à une sorte de « merveilleux scientifique ».
      • L’étude se fait en trois étapes.
        - Dans un premier temps, il s’agit de mettre en commun les éléments scientifiques distillés par la nouvelle. Ces informations sont autant d’éléments d’introduction aux environnements saturniens, ou plutôt de réinvestissement, puisque l’étude de la nouvelle intervient à la fin de la phase 1. Peut-être intervient-elle d’ailleurs un peu tard, car je m’aperçois que les élèves, même s’ils ne maîtrisent pas forcément ces informations, ont l’impression qu’on leur ressert un plat un peu « réchauffé » : certains ont d’ailleurs fait un relevé très succinct parce qu’ils ont interprété la question de manière restrictive : « qu’apprenez-vous sur Saturne et son système ? ». Ils sont en train de devenir des spécialistes et peut-être aurais-je dû formuler autrement ma question, en les invitant à porter un regard critique sur cet aspect.
        Le texte aborde ainsi la composition et la température de l’atmosphère de Titan, le nombre et la taille des autres satellites, la composition des anneaux, la distance entre Saturne et la Terre. Les élèves sont invités à repérer d’autres éléments que l’on peut qualifier de scientifiques, comme le fonctionnement d’un télescope ou les moyens de propulser un vaisseau spatial.
        
        - La deuxième étape consiste en une étude des descriptions du système saturnien et de la vision méliorative qu’en donnent les personnages.
        Une remarque du narrateur à son futur patron peut servir de guide à cette partie de l’étude : « Vous avez besoin d’un poète […], pas d’un ingénieur » lui répond-il lorsque celui-ci lui demande de décrire ce qu’on ressent quand les anneaux sont « si près qu’ils rempliss[ent] les cieux d’un bout à l’autre ». On peut effectivement montrer qu’à l’approche scientifique, voire vulgarisatrice, de ce monde se superpose une vision poétique. Les personnages sont aussi sensibles à la beauté de la nature extraterrestre (ici saturnienne) qu’aux avancées technologiques et aux prouesses de la science astronomique. Le lyrisme s’exprime à travers des hyperboles (« le spectacle le plus grandiose de notre univers connu ») autant qu’à travers une profusion d’images saisissantes (« C’est là que les anges ont garé leurs halos »). L’étude de ces images permet de réinvestir un travail récent sur les métaphores et comparaisons effectué dans le cadre d’une séance à dominante méthodologique. Ce qui est remarquable, et on peut conclure cette partie là-dessus, est la façon dont le narrateur, malgré sa remarque sur « le poète » et « l’ingénieur », s’attache à concilier les deux visions -scientifique et poétique- pour montrer leur complémentarité (là encore, on pense à Fontenelle) :
        « Certains trouvent que cela gâche toute la magie de savoir que les anneaux, du moins à quatre-vingt-dix pour cent, sont composés de glace ordinaire. Mais cette attitude est stupide : ils sont tout aussi merveilleux et tout aussi beaux que s’ils étaient en diamant. »
        Ce souci est à rapprocher de l’ironie avec laquelle le narrateur démystifie au début de la nouvelle tout le caractère épique de l’exploration de l’espace en s’amusant des stratégies de communication utilisées par les agences spatiales.
        
        - Enfin, l’étude s’attache à rendre sensible la manière dont la nouvelle confronte une troisième approche, qui serait, justement, celle de l’industriel, voire du commerçant que Clarke, de manière très originale, vient superposer aux deux autres. Pour ce faire, on reprend le travail sur la construction de l’intrigue, esquissé en début de séance (les élèves avaient été invités à poser leurs questions sur les points qui leur paraissaient encore obscurs). À partir du fonctionnement de la chute, sont ensuite étudiées la personnalité de Perlman, l’homme d’affaires visionnaire et calculateur, et l’évolution de ses relations avec le narrateur-astronaute.
        Après la science et la poésie donc, la nouvelle souligne avec subtilité l’importance des questions économiques dans le domaine de l’astronomie. Les élèves sont invités à remarquer cette subtilité à travers l’ambiguïté que le narrateur préserve jusqu’au bout. La chute montre en effet comment le narrateur, d’aventurier de l’exploration spatiale, se retrouve à faire l’article pour des touristes fortunés. On est loin des aventures spatiales épiques évoquées au début de la nouvelle...
        Mais la nouvelle a aussi souligné à quel point Perlman, le visionnaire enthousiaste, a joué un rôle de catalyseur pour les progrès de l’exploration spatiale.
        « Sa vision était plus claire que la mienne […] il savait que quelque chose de mieux viendrait et je crois qu’il a financé les premiers travaux de Saunderson sur un système de propulsion par paragravitation. »
        L’optimisme du personnage de Perlman repose autant sur la confiance dans le progrès technologique que sur sa foi en la force du mercantilisme. Perlman, personnage rusé, manipulateur et avide incarne en effet une force vive essentielle qui quoique intéressée est alimentée par un authentique enthousiasme et sans doute une frustration de scientifique (voire de poète ou de peintre) contrarié.
        
        Outre sa dimension didactique soulignée en début de séance, l’intérêt de la nouvelle réside donc dans la volonté de l’auteur de montrer que l’on peut concilier approche scientifique et approche littéraire (ou, disons, artistique).
        La force de ce texte repose aussi sur une certaine forme de réalisme qui consiste à montrer comment l’exploration spatiale, et plus largement les progrès scientifiques, dépendent de questions économiques, pas seulement de héros en combinaison spatiale.
        Ce souci de réalisme n’est pas le moindre charme de cette nouvelle de science-fiction.
        
  • Créneau MPS : Séance de deux heures en classe entière avec les deux professeurs de math et physique.
    
    Le TP élève de référence construit autour de la nouvelle Saturne Levant est constitué de 4 pages imbriquant les parties mathématiques et physiques (voir lien)
    
    La réflexion commune aux deux collègues se tourne vers la vision avec des approches conjointes en mathématiques et en physique entre angle de vue (pour construire des images par le calcul) et pouvoir séparateur de l’œil / grossissement / télescope du lycée. Ces notions sont donc abordées dans le cours de math en amont (voir lien).
    La construction du TP se fait en imbriquant les notions des deux disciplines : les élèves auront à discerner le champ à utiliser.
    La partie A est difficile et nécessite de l’aide alors que la partie B sur les mathématiques n’est qu’un réinvestissement du cours de mathématiques au niveau calculatoire et recherche de données.
    Les élèves sont partagés en 6 groupes de 6, les 6 groupes à tour de rôle font le TP de physique sur la vision avec le télescope dans le couloir pendant 20 minutes. Les autres groupes font le reste du TP à leur rythme soit en commençant par la partie mathématique, soit par le compte rendu en physique de l’expérience, encadrés par le professeur de mathématiques.
    Un compte rendu écrit de la séance est demandé pour chaque groupe : exemple de compte rendu élève (avec coquilles) (voir lien).
    
    • Partie A physique :
      Lecture de la première page ensemble avec appui du vidéoprojecteur pour les consignes et la présentation de la séance de deux heures. Cette première lecture, faite à haute voix par un élève volontaire, présente le pouvoir séparateur de l’œil et l’acuité visuelle exprimée en dixième.
      
      L’objectif est double. Après avoir trouvé une méthode pour déterminer le pouvoir séparateur de l’œil, l’observation avec le télescope du lycée doit permettre de dégager la notion de grossissement comme l’avait exprimé Galillée : « … j’ai vu les objets agrandis et rapprochés, ils paraissaient neuf fois plus grands et trois fois plus proches. »
      
      Pour finir cette partie, une relecture du texte d’A.Clarke à propos du télescope construit par l’adolescent qu’était Monsieur Perelman s’impose. Elle doit permettre de mieux comprendre les attentes du narrateur.
      • Partie expérimentale physique (1) & (2) :
        Protocole
        Nous avons la chance d’avoir un couloir obscur d’une cinquantaine de mètres de longueur. À une extrémité nous avons simulé deux étoiles à l’aide d’un projecteur de diapositives. Il faut penser à enlever son objectif et scotcher à sa place un papier Canson noir percé de deux trous d’aiguille distants de quelques millimètres (entre 2 et 4).
        À l’autre extrémité, le télescope est réglé pour voir nettement les deux « étoiles ». Avec une focale de 1000 mm et un oculaire de 25 mm, le réglage de la netteté à si petite distance nécessite de mettre une allonge au niveau de l’oculaire.
        Avec chaque groupe de 6 élèves, sortant de la classe située juste à coté du télescope, il faut commencer par expliquer la simulation des deux étoiles. Ensuite le but est qu’ils imaginent un protocole expérimental afin de déterminer leurs acuités visuelles.
        Puis chaque élève est convié à regarder les « étoiles » dans le télescope. Le but est qu’ils disent qu’ils voient dans l’instrument comme s’ils étaient plus près.
        En se rapprochant à nouveau des « étoiles » jusqu’à voir de ses yeux comme dans le télescope, il est demandé de mesurer puis de faire le calcul de l’angle de vision puis du grossissement du télescope.
        La suite du travail sur le grossissement et son lien avec les distances focales se fait après le retour en classe.
      • Bilan
        Les premiers groupes venant de lire le document sur le pouvoir séparateur n’ont eu aucune difficulté à trouver la méthode consistant à s’approcher des « étoiles » jusqu’à les voir séparément et de mesurer alors la distance jusqu’aux trous. Par contre pour les derniers groupes (environ une heure après la lecture) il a fallu tout reprendre car ils confondaient le pouvoir séparateur et le champ de vision vu dans la partie mathématique.
        Pour l’enseignant, les difficultés de la répétition (6 X 15 minutes environ) et du cadrage dans le temps sont des contraintes fortes nécessitant une grande concentration.
        Pour la partie encadrement du bilan expérimental à faire par les élèves (3) et (4), si besoin, le professeur de mathématiques peut aider à comprendre le schéma et les calculs de grossissement.
        L’étude des caractéristiques du télescope et du vocabulaire associé est difficile mais nécessaire pour comprendre et se représenter les éléments constitutifs. Le retour au texte de la nouvelle permet de réinvestir le savoir acquis pendant le TP.
        
    • Partie B mathématiques :
      L’objectif est de montrer aux élèves que la science-fiction a besoin de calculs pour matérialiser des vues possibles (calculs certainement utilisés par Chesley Bonestell pour construire ses images mentionnées dans la nouvelle).
      Pour avoir une idée de ce que représente la « grosseur de Saturne » vu dans le ciel de l’un de ses satellites, les élèves comparent avec l’angle de vue visualisé lors de la sortie à Saint Jean de Done (les 30° des angles des triangles). Les photos et les images sont vidéoprojetées en grand au tableau. Le retour sur la question de l’implantation d’un hôtel n’est plus du domaine des sciences mais contribue à un débat et un enjeu entre les élèves.
      
      Dans les deux liens ci-dessous, les élèves ont observé l’univers de Chesley Bonestell avec les ébauches de dessins et les deux célèbres posters de Saturne vu de Titan ou de Mimas
      http://chesleybonestell.tumblr.com/... http://www.bonestell.org/
      Nous ne donnons donc qu’une capture d’écran du site pour donner l’envie de l’explorer.

Dans la discussion avec les groupes les plus avancés (ou les plus curieux), nous explorons les ombres, la position des anneaux et la notion de rotation synchrone. Cela annonce le travail qui sera fait sur la Lune, les phases de la Lune et les changements de référentiel (Terre ou Lune) liés. Un hôtel sans jamais voir Saturne : ce n’est pas top ! Mais de toute façon, pour Titan, les élèves ont bien retenu des documentaires du début d’année que le brouillard empêche la vue de Saturne dans le ciel.

• • • Difficultés rencontrées par les élèves :
      Certains élèves n’ont pas vu les angles d’approche différents en mathématiques et en physique : entre angle de vision = champ de vision (math) et angle de vue = pouvoir séparateur de l’œil (physique). Nous pensons que c’est le fait d’utiliser le même outil mathématique : angle d’un triangle et trigonométrie. Nous ne l’avions pas anticipé. Points positifs :
      Les élèves ont apprécié ce TD « découverte » malgré les difficultés rencontrées (mais qu’ils ont affrontées en groupe) et ont travaillé correctement leur compte rendu (même s’il reste quelques erreurs) . Le bain interdisciplinaire dans lequel on les a plongés leur permet de s’habituer à croiser les disciplines et les approches et questionnements liées, ce qui leur devient « naturel » lors des phases de recherche phase 2. Les propriétés du télescope sont réinvesties lors des sorties nocturnes d’observation mais restent difficiles à appréhender pour certains élèves.

2) Prolongements dans le cours (voir lien vers l’entrée disciplinaire)

• Physique : pas de prolongement direct, mais deux aspects sont abordés dans cette thématique : la démarche scientifique et l’établissement d’un protocole expérimental
  
• Français : l’étude de la nouvelle est préparée et accompagnée par la séquence pédagogique « SCIENCES ET SCIENCE-FICTION » menée en cours de français voir lien vers "Entrée vers les dossiers de fichiers par le côté français du projet"

3) Prolongement de cette thématique dans les dossiers de recherche de la phase 2 : (voir lien vers la rubrique)

• Thème 1 : Autour des images de Saturne (lien vers article)
  Retour sur la nouvelle de Clarke Saturne Levant : explication de "Pourquoi on ne peut pas voir Saturne se lever depuis Titan"
  Travail croisé français / math sur un passage d’Hector Servadac de Jules Verne
  Un regard scientifique sur les images et les photos de Saturne (ombres, anneaux, changement de référentiel). Constructions et schémas explicatifs.(math / physique)
  Un retour historique sur les images de Saturne obtenues dans les instruments d’observation de Galilée à la sonde Cassini Huygens. Perfectionnement des instruments d’observation.
• Thème 5 : Naviguer sur les anneaux de Saturne (lien vers article)
  Croisement d’une nouvelle de science-fiction Les marées de Saturne de Linda Nagata et d’éléments scientifiques autour de la vitesse des anneaux et de leur composition (math / physique).
• Thème 9 : Dans l’ombre de Saturne (lien vers article)
  Croisement d’une nouvelle de science-fiction À l’ombre de Saturne de Renato Pestriniero et d’éléments scientifiques autour de la composition de Titan, de son atmosphère, des anneaux de Saturne et les hypothèses sur la naissance des anneaux de Saturne (SVT).