En 1861, dix-sept ans avant que Thomas Edison ne mette au point le phonographe, l'inventeur français Édouard-Léon Scott de Martinville enregistre quelques secondes d'Au clair de la Lune à l'aide d'une machine étrange: le phonautographe. L'appareil n'a pas la capacité de reproduire les sons ; il se contente d'en tracer les vibrations sur une surface noircie à la fumée. À l'époque, personne ne peut écouter cet enregistrement. Il faudra attendre près de cent cinquante ans pour que des scientifiques parviennent à reconstruire cette voix venue du XIXe siècle (1).

Cette histoire dit quelque chose de fondamental : avant même d'être une sensation, le son est une vibration. Une manière pour la matière, l'air, l'eau ou même la planète entière de transmettre de l'information. Aujourd'hui, les sciences du son – l'acoustique – connaissent un renouveau. Physiciens, neuroscientifiques, biologistes ou ingénieurs s'intéressent à cette même question: que nous apprennent les vibrations sur le monde qui nous entoure?

Car le son est partout. Dans les profondeurs océaniques, où il devient le principal moyen de perception. Dans le chant et cris des animaux, qui tissent les liens du vivant. Dans les villes saturées de bruit. Dans les instruments de musique, les technologies d'intelligence artificielle ou encore les circuits cérébraux de l'audition.

ENTENDONS-NOUS RÉELLEMENT COMME UNE MACHINE TRAITANT UN SIGNAL?

L'acoustique sous-marine est essentielle pour comprendre un environnement où le son voyage bien mieux que la lumière. Dans les océans, écouter revient souvent à voir: les vibrations sonores y dessinent les reliefs, révèlent les déplacements, les activités biologiques et humaines (p. 26). Cette écoute du monde vivant se prolonge avec la bioacoustique, qui montre combien les animaux utilisent des systèmes de communication élaborés, aujourd'hui fragilisés par l'effondrement des paysages sonores naturels (p. 32).

Les sons permettent aussi de remonter le temps. On reconstitue ainsi les paysages sonores du passé, des grottes préhistoriques aux cathédrales médiévales. À Lascaux, certaines zones ornées coïncident avec des espaces aux propriétés acoustiques particulières, signe que les hommes préhistoriques accordaient déjà une importance aux échos et aux résonances (2). Des millénaires plus tard, les archéoacousticiens savent désormais reproduire ce que pouvait entendre un fidèle du Moyen Âge à Notre-Dame de Paris (p. 35). Le son devient ainsi un outil scientifique autant qu'un patrimoine immatériel à préserver.

Les vibrations sonores existent dans un large spectre de fréquences. Si l'oreille humaine perçoit approximativement les sons compris entre quinze vibrations par seconde (hertz) et 20 000 hertz – une capacité qui se réduit avec l'âge –, les physiciens explorent des domaines bien plus extrêmes. Dans les cristaux de diamant, par exemple, certaines vibrations atomiques atteignent des dizaines de milliers de milliards de hertz. À l'inverse, lorsque ce sont des corps gigantesques qui vibrent, les fréquences deviennent extrêmement basses. Les étoiles vibrent elles aussi : le Soleil, par exemple, résonne principalement à des fréquences de quelques millièmes de hertz, soit des oscillations dont les périodes sont d'environ cinq minutes.

Le son terrestre le plus puissant jamais enregistré est généralement attribué à l'explosion du volcan Krakatoa, en Indonésie, en 1883. La détonation fut entendue à près de 5 000 kilomètres. Plus récemment, grâce à la mise en place d'un réseau planétaire de capteurs destinés à surveiller les essais nucléaires, les scientifiques ont enregistré les infrasons de l'éruption du Hunga Tonga en 2022, dont les ondes ont fait plusieurs fois le tour du globe. Ces observations révèlent la capacité de l'atmosphère à transporter des ondes infrasonores sur des distances immenses (p. 36).

Mais ces phénomènes extrêmes ne disent rien encore de la manière dont les humains perçoivent et interprètent les sons. Entendons-nous réellement comme des machines traitant un signal? Les travaux récents montrent au contraire un système bien plus actif, où l'anticipation et l'interprétation précèdent souvent la perception elle-même (pp. 20 et 42). Cette compréhension fine de l'audition ouvre des perspectives médicales. Les implants cochléaires permettent déjà à des dizaines de milliers de personnes de retrouver une compréhension auditive (p. 46), tandis que des recherches expérimentales explorent la possibilité de stimuler directement le cortex auditif (p. 48). D'autres travaux tentent de comprendre les mécanismes cérébraux des hallucinations auditives dues à la schizophrénie ou des acouphènes, ces « sons fantômes » qui pourraient naître moins dans l'oreille que dans les réseaux neuronaux (pp. 52 et 54).

LE PARADOXE DU SONORE

Avec l'audition apparaît aussi une question devenue centrale: celle du bruit. Le bruit environnemental constitue désormais un enjeu de santé publique majeur, dans des territoires toujours plus densément peuplés et urbanisés (p. 49).

Ce dossier s'intéresse enfin aux relations entre son, technologie et création. Les scientifiques tentent d'apprendre aux machines à écouter leur environnement en utilisant les outils d'intelligence artificielle (p. 58). Les acousticiens étudient les phénomènes complexes à l'œuvre dans les instruments à vent (p. 60) ou dans la voix humaine (p. 67), devenue un objet scientifique à part entière. D'autres travaux réinterrogent même l'oreille absolue, longtemps considérée comme un don immuable (p. 70).

À travers ces thèmes se dessine une même idée: le son n'est pas seulement ce que nous entendons, mais une manière d'accéder au réel. La façon dont un objet vibre révèle sa structure intime, comme l'illustrent les figures de Chladni, qui rendent visibles les sons.

Et peut-être est-ce là le paradoxe du sonore. Invisible par nature, il est pourtant devenu l'un des outils les plus puissants pour explorer notre environnement. Nous enregistrons aujourd'hui les vibrations du cerveau, des océans, des volcans, des étoiles ou des villes avec une précision inimaginable il y a encore quelques décennies. Un fichier audio numérique échantillonne typiquement le monde quarante-quatre mille fois par seconde. Comme si la science contemporaine cherchait désormais, partout, à mettre l'Univers sur écoute.

Image d'ouverture: Motifs géométriques caractéristiques des modes de résonance d'une plaque vibrante (crédit: Koto Feja / Getty Image)