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L’histoire qui nous intéresse cette semaine est à la fois peu commune et terriblement classique. C’est l’histoire d’un homme, d’une femme et d’une invention. Comme tout un chacun, cet homme et cette femme ont une vie unique. Comme peu d’histoires, elle fut sous le feu des projecteurs, surtout pour la femme de cette histoire, Hedy.

L’invention quant à elle a une histoire aussi anarchique que classique, un processus que suit pratiquement toute invention et que nous allons retracer ici. Une histoire classique certes, mais pour une invention sans laquelle vous ne liriez probablement pas cet article. Comment en effet, auriez-vous fait pour télécharger cet épisode grâce au doux WiFi de votre maison pour mieux l’écouter dans vos écouteurs Bluetooth alors que vous étiez en train de télécharger ces mots en 3G? Aucune des ces technologies n’existerait sans l’étalement de spectre qu’ont imaginé nos protagonistes!

Musique!

Podcast audio oblige, vous avez écouté ou allez écouter ma voix, mais une fois n’est pas coutume, coupez cela tout de suite et lancez la playlist ci-dessous! C’est la bande originale de ce dossier.

L’homme de cette histoire est un artiste, un compositeur de musique, il s’agit de George Antheil. Il a toujours été musicien et l’a compris bien avant ses parents, ceux-ci ont même fait l’affront de lui offrir pour l’un de ses premiers Noëls un piano un plastique, un de ces faux pianos qui n’ont que la maigre capacité d’abîmer les tympans de parents aimants. Mais celui-ci sut se faire comprendre, il cassa l’objet en mille morceaux, le regard noir! Plus tard, il prend alors logiquement des cours de piano, en particulier avec un ancien élève de Liszt. Il deviendra alors compositeur professionnel et finira même sa vie compositeur de musiques de film.

Il découvre assez vite le « Pianola » ou encore piano mécanique. Ce type de piano est principalement populaire de nos jours pour son apparition dans de nombreux films d’horreur en tant qu’instrument préféré des spectres.

En effet, ce piano voit ses touches s’activer toutes seules sans aucune intervention humaine! Mais hélas, vous êtes ici sur Podcast Science donc peu de spectres à l’horizon. Ces pianos ont en fait un ruban de papier sur lequel les trous indiquent les notes à jouer. Le piano contient un système pneumatique directement relié au ruban. Quand le ruban n’est pas troué, tous les tubes d’air correspondant aux notes sont bouchés, le piano reste inerte. En revanche, quand un tube rencontre un trou, l’air peut s’en échapper laissant ainsi le marteau auquel ce tube était relié aller violemment frapper la corde et produire la note. Ainsi, le piano joue de la musique exactement comme si un humain appuyait sur les touches sauf que tout cela est activé par un système pneumatique et un rouleau troué.

L’histoire ne dit pas si le “mauvais garçon de la musique (Bad boy of music)” était réellement amoureux de ce type d’instrument, mais force est de constater qu’il eut une importance notable dans sa vie. George est en effet principalement connu aujourd’hui pour le « Ballet mécanique » (c’est la musique pour le moins expérimentale que je vous ai fait écouter en début de dossier et que vous avez sans doute déjà arrêtée à ce stade). Cette musique devait à l’origine être la bande originale d’un film du même nom, mais Antheil, dans la foulée, a produit un morceau deux fois plus long que les images!

L’orchestration originale était techniquement injouable à l’époque et elle faisait appel à :

  • 16 pianolas
  • 2 pianistes en chair et en os
  • 3 xylophones
  • 7 cloches électriques
  • 3 hélices d’avion
  • 1 sirène
  • 4 tambours
  • 1 basse
  • 1 tam-tam

Antheil reste celui qui parle le mieux de cette création, il a eu l’occasion de dire (sans pour autant parler explicitement du Ballet en lui-même) :

“The main clues of a composer’s life are in his music, but it is not always so easy to read them.”

Toutes les clés de la vie d’un compositeur sont dans sa musique, mais ce n’est pas toujours facile de les lire.

Autant vous dire tout de suite que le ballet complet n’a pas été joué avant 1999 soit plus de 70 ans après sa création! Au-delà du fait qu’il était techniquement très complexe de jouer ces mélodies, elles n’ont pas eu en leur temps un grand succès. Beaucoup reconnaissaient dans cette création un talent de composition et d’inventivité, mais après avoir fait la controverse lors d’une première à Paris, un critique Américain écrit le cinglant : « 40 millions de Français PEUVENT avoir tort! ». Alors qu’un autre écrivit très sérieusement : « J’aime le bruit, j’ai aimé le Ballet mécanique ».

Alors une telle débauche de sonorités et d’instruments pourrait vous laisser penser à un mauvais contrôle de ses hormones, mais absolument pas, George Antheil était un amateur d’endocrinologie! Il s’en est même servi plus tard pour écrire des romans policiers, mais je m’éloigne du sujet et vais sous peu me faire accuser de publicité mensongère, car promettant Femmes nues et sciences je n’offre que cacophonie musicale!

C’est pourtant cette drôle de passion qui amena George à se retrouver face à la plus belle femme du monde. Alors que ses pupilles se dilataient, ses artères se contractaient, que la température de son corps augmentait, que son coeur commençait à battre la chamade, que la pression artérielle devenait une mesure quantique, que sa respiration devenait haletante, que son cerveau envoyait des impulsions électriques dans tous les sens, que ses muscles se crispaient et que des sécrétions jaillissaient de ses glandes chéries… Celle-ci lui demanda s’il avait des conseils pour qu’elle puisse grossir ses seins![1] Telle fut la première rencontre entre George Antheil et Hedy Lamarr.

Orgasme

Hedy Kiesler est née le 9 novembre. Et dès lors commence la longue lignée des faits dont on ne peut-être sûrs et, surtout en croisant les sources. Selon son autobiographie, elle serait née en 1914 puis en 1915 alors qu’on lit souvent, entre autres sur Wikipedia, qu’elle est née en 1913. Si vous pouviez le lui demander, elle vous le dirait le plus simplement du monde, c’est en 1915. Contrairement à nos habitudes dans Podcast Science, les parties les plus romancées sur la vie d’Hedy Lamarr sont peu vérifiables, mais sont agréables à lire et très souvent de bonnes anecdotes. Donc ne vous attachez pas tellement aux faits (non scientifiques) mais plus à l’ambiance globale de cette personne et de son époque.

Très jeune elle découvre plus ou moins joyeusement les corps nus et le sexe. D’un exhibitionniste croisé sur le chemin de son bus scolaire à un blanchisseur qui aurait tenté de la violer deux fois. Elle parle aussi d’une relation homosexuelle où les deux jeunes corps féminins pouvaient se frotter à travers des pyjamas en Nylon (matière inventée une dizaine d’années plus tard). S’il est toujours complexe de déterminer la vérité vraie dans ses propos, il est possible d’affirmer que sa jeunesse a été faite de plusieurs évènements liés au sexe et qu’elle restera entre autres connue pour ses formes. C’est aussi ce sujet qui ouvre son autobiographie (tout aussi controversée que les autres sources à son sujet) :

“I am a woman, above everything, let me start by saying that in my life, as in the lives of most women, sex has been an important factor.”

Je suis une femme, avant toute chose, laissez-moi commencer en affirmant que dans ma vie, comme dans la vie de la plupart des femmes, le sexe fut un facteur essentiel »

En 1930 elle obtient son premier petit rôle dans un film, mais c’est en 1933 qu’elle connait la renommée et le scandale internationaux avec « Ecstasy », que vous pouvez admirer dans son intégralité ci-dessous.


Hedy Lamarr (Hedwig Eva Maria Kiesler… par ouilsonpapa

C’est l’histoire d’une femme qui se marie à un vieil homme alors qu’elle a encore beaucoup de désir sexuel. Un jour elle prend un cheval et quitte ce vieil homme. Elle enlève ses vêtements pour se baigner dans un lac. Pendant ce temps le cheval et les vêtements sont récupérés par un homme. Il lui rend ses vêtements, mais la nuit suivante elle ne peut s’empêcher à penser à lui. Finalement, elle va le rejoindre et ils passent une nuit d’amour ensemble. Le film offrant en particulier une controversée scène d’orgasme (façon années 30, c’est-à-dire que de nos jours ce serait tous public!)

La première fois qu’Hedy a découvert le script du film, il faisait moins de 5 pages et il n’y avait aucune mention de scènes nues. Elle ne voulait pas se mettre nue en pensant aux réactions extérieures. Et il faut reconnaître que jamais avant ce film, il n’y avait eu de femme nue au cinéma et encore moins d’orgasme simulé. Finalement, elle accepte sous la condition que les caméras et les autres comédiens soient suffisamment loin pour qu’elle n’ait pas l’impression qu’ils soient là, mais c’était négliger la puissance des téléobjectifs!

Le film a été bani dans plusieurs pays à cause de la nudité et de la scène d’orgasme, « indécente, immorale et corruptrice de jeunesse », cela n’est pas sans rappeler certains arguments de censure contemporains.

En cette année 1933, sort donc le film qui rend Hedy célèbre et c’est aussi en cette année qu’elle épouse son premier mari (elle en aura 6!) : Fritz Mandl, frabiquant d’armes. A cette époque Mandl était un des plus grands fabricants d’armes du monde. Il avait en particulier des liens très forts avec l’Italie : c’était le principal fournisseur en poudre à canon du pays. C’est par ses liens importants qu’Hedy fût amené à croiser plusieurs noms qui ont marqué l’histoire telles que Adolf Hitler ou encore Mussolini (selon ses dires du moins). Les discussions tournaient alors très souvent autour des nouvelles armes que développait son cher mari. D’autant que nous étions dans les prémisses de la deuxième guerre mondiale.

Il est pratiquement impossible de dire à quel point elle comprenait ce qui se disait dans ses conversations. Il est très probable qu’elle n’eut pas les connaissances techniques pour connaître les détails, mais pour sûr elle était à même de comprendre les problèmes et besoins exprimés par ces protagonistes. Elle en apprit alors beaucoup sur les torpilles et sur les problèmes de guidage que celles-ci pouvaient présenter. Il est fort probable que la culture qui lui permit plus tard de concevoir avec George Antheil un célèbre système de communication pour torpille fut acquise à cette occasion.

Fritz Mandl n’avait pas vu Ecstasy quand il s’est marié avec Hedy. Quand il découvrit les images, il ordonna à ses équipes d’acheter toutes les copies du film et de les détruire. Il est bien évident que cette décision était ridicule, il était trop tard, la rumeur dit même que Mussolini avait sa copie personnelle et n’était pas près de la détruire…

Ce mariage avec Fritz était tout sauf heureux et l’Autriche devenait une terre trop dangereuse pour une femme d’origine juive. Un soir, elle prit les habits de sa bonne et s’échappa vers le Nouveau Monde ou une deuxième vie cinématographique l’attendait et où elle obtint son nom de légende « Hedy Lamarr ».

C’est aussi là-bas que quelques années plus tard, elle décida de consulter un spécialiste en endocrinologie pour augmenter la taille de ses seins, la plus belle femme du monde a aussi ses complexes.

Ecoute

La rencontre de George et Hedy, c’est la rencontre de deux univers : celui du musicien compositeur un peu fou et amoureux des pianos mécaniques et celui de la star connue pour des rôles dénudés et ayant passé un premier mariage malheureux auprès d’un fabricant d’armes.

Hedy raconta à Georges les discussions de son ancien mari au sujet de torpilles errantes mal guidées et elle lui dit qu’elle avait des idées pour corriger ce problème de guidage sécurisé. Et l’expérience musicale de Georges finit de poser le concept de la fameuse invention.

Avant de comprendre l’intérêt et le fonctionnement de cette invention, parlons un peu radio. Nos oreilles nous permettent d’entendre une certaine gamme de sons. Cette gamme commence par des sons très graves que nous distinguons à peine et des sons tellement aigus qu’ils ne sont pas non plus audibles. Pour mesurer les notes ou plus généralement n’importe quel signal périodique, on utilise le Hertz. Un Hertz correspond à un signal qui se répète une fois par seconde alors qu’un signal de 10Hz se répète 10 fois par seconde, on en a déjà parlé avec plus de détails dans l’épisode sur la transformée de Fourier. L’oreille humaine ne peut entendre des sons qu’entre 20Hz et 20 000 Hz, une gamme de fréquences relativement réduite.

Quand vous allumez la radio, vous choisissez une fréquence. Elle est aussi donnée en Hz, mais en général, du moins sur la bande FM, en millions de Hertz. Alors comment fait-on pour entendre une radio sur une bande fréquentielle bien au-delà du domaine d’audition humaine (bon, au-delà du fait bien sûr que ce ne sont pas des ondes sonores)? Si l’on se contentait de transmettre le son à sa fréquence originale, cela poserait en fait pas mal de problèmes… On le fait parfois, cela correspond à crier dans un haut-parleur!

Cette solution ne permet pas de diffuser plusieurs radios en même temps et surtout dérange toutes les personnes sur la zone de transmission, même les personnes non-concernées. Heureusement, on a découvert la « Modulation », cela consiste à déplacer le message dans une autre gamme de fréquences, autour d’une fréquence porteuse. Par exemple, pour écouter une émission sur la radio à 100MHz, l’émetteur récupère notre son et déplace son domaine de fréquence entre 99,99MHz et 100,01Hz (un domaine de 20 000 Hz autour de la porteuse à 100MHz). Le récepteur fait alors l’opération inverse, il ramène le domaine fréquentiel dans la zone audible.

L’intérêt de procéder de la sorte permet d’une part de transmettre plus d’émissions (il suffit de choisir des porteuses différentes), de ne perturber personne sur le passage (les fréquences porteuses sont bien au-delà des fréquences audibles) et surtout certaines fréquences de transmission sont moins perturbées par l’air environnant que d’autres. La radio FM n’est apparue que dans les années 40 et a un fonctionnement plus complexe que décrit ici, en revanche, la radio AM est réellement basée sur ce principe et existait déjà au temps d’Hedy Lamarr.

Cette transmission radio pose malgré tout trois grands problèmes pour être utilisée en temps de guerre :

  • La qualité de transmission : cette méthode de transmission crée ce que l’on appelle du « bruit », c’est ce souffle que vous entendez parfois dans nos podcasts
  • Capacité de la transmission : combien de messages peut-on transmettre? Et de quelle taille?  De ce point de vue-là, la modulation d’amplitude n’est pas vraiment le plus efficace.
  • Possibilité de brouillage et d’interception : La capacité d’interception a fait le succès de la radio, il suffit de tourner un bouton pour l’écouter! Dans le cas d’une transmission secrète, cette propriété rend impossible l’utilisation de la radio.

L’invention de Georges et Hedy répond à ces trois problèmes.

Une idée et sa réalisation

L’idée de base (provenant très probablement de Hedy) est de changer régulièrement de fréquence de transmission et de synchroniser ce choix de fréquence entre l’émetteur et le récepteur. L’apport de George dans cette idée est d’utiliser une sorte de piano mécanique pour synchroniser les choix de fréquence entre l’émetteur et le récepteur!

Rappelez-vous le principe du piano mécanique, un rouleau perforé permet de déterminer la note jouée par le piano. Dans ce nouveau système de transmission synchronisé, le rouleau perforé permet de choisir la fréquence à laquelle transmettre (pour la torpille) et à laquelle recevoir (pour le récepteur dans le bateau). Par exemple, au lieu de transmettre à une fréquence de 100MHz, on choisit ici une séquence de fréquences (80MHz, 120MHz, 180MHz, 100MHz, etc. par exemple) et c’est tour à tour les fréquences de cette séquence, changeant à un rythme donné, qui serviront à transmettre et recevoir le signal. La ressemblance avec le pianola va jusqu’au nombre de fréquences maximales utilisable, 88, tout comme le nombre de notes du pianola!

Pour faire marcher un tel système, il est indispensable que la vitesse et démarrage des deux rouleaux, celui de l’émetteur et celui du transmetteur soient parfaitement synchronisés. Synchroniser la vitesse des deux rouleaux n’est pas chose complexe du fait de la fabrication des moteurs. En revanche, synchroniser leur démarrage est plus compliqué. Le brevet déposé par nos deux protagonistes propose de fixer les deux rouleaux à l’arrêt grâce à un courant électrique transmis par un fil. Lorsque la torpille part, le fil est coupé et le courant disparaît de ce fil en même temps dans l’émetteur et le récepteur, ce qui permet aux deux d’avoir les deux rouleaux exactement dans la même configuration et donc de pouvoir s’entendre!

Le principe du brevet est extrêmement simple à comprendre, mais sa mise en oeuvre demande une combinaison efficace de modulateurs, transmetteurs et autres joyeusetés électroniques et pneumatiques. En fait George et Hedy ont écrit les grands concepts et c’est un réel ingénieur qui termina les plus petits détails. Celui-ci, souvent oublié porte le nom de Samuel Stuart MacKeown et il était professeur au Californian Technical Institute.

Cette méthode consistant à changer régulièrement de fréquence appartient à la grande famille des méthodes d’étalement de spectre car le domaine de fréquence utilisé est beaucoup plus grand que le domaine du signal original. On utilise en effet 88 bandes au lieu d’une.

Reprenons les trois problèmes pour utiliser la radio en temps de guerre :

  • La qualité de transmission : C’est l’élément que je ne détaillerai pas ici, mais nous aurons l’occasion d’y revenir dans un prochain podcast. Shannon a montré que l’utilisation d’une plus large bande permet de limiter le bruit de transmission et donc d’améliorer sa qualité.
  • Capacité de la transmission : Si la bande qu’on utilise est énorme (88 bandes au lieu d’une!), il est tout à fait possible de transmettre plusieurs signaux sur cette même gamme pour peu que l’on n’en ait jamais deux qui utilisent la même fréquence. Ainsi, on conserve une bonne capacité de transmission.
  • Possibilité de brouillage et d’interception : La seule possibilité pour brouiller ou intercepter le signal serait de connaitre la séquence de fréquence utilisée. C’est une opération pratiquement impossible avec 88 fréquences et qui le deviendra réellement en augmentant le nombre de fréquences possible ainsi que le nombre de changements de fréquences par minutes.

Georges et Hedy, par leur brevet, ont répondu à trois problèmes-clés de la transmission sans fil sécurisée. Ils présentent une application déterminante en temps de guerre, qui aurait donné un avantage indéniable aux Américains. Alors est-ce que pour autant ce brevet a marqué à jamais l’histoire de la transmission sans fil? Est-ce que c’est ce brevet en particulier qui a permis aux alliés de gagner la seconde guerre mondiale? Est-ce que les successeurs d’Hedy et Georges vivent riches des royalties de ce brevet?

Grande découverte?

L’armée américaine n’a jamais pris leur brevet au sérieux. Il est difficile de dire si c’est le fait qu’il ait été écrit par une star du cinéma et un compositeur de musique ou plus simplement le fait qu’ils considéraient son adoption trop longue ou non-prioritaire. Reste que ce brevet est très longtemps tombé dans l’oubli. Il est en fait tombé dans l’oubli jusqu’au jour ou le nombre d’applications de l’étalement de spectre s’est multiplié…

De nos jours par exemple, des systèmes similaires à base d’étalement de spectre sont utilisés par tout un chacun. On peut citer les téléphones sans fil d’appartement, le Bluetooth, le GPS, la 3G et le WI-FI (par contre pas la 4G), rien que ça! On pourrait alors s’attendre qu’un jour, bien longtemps après l’édition du brevet, que quelqu’un l’ait retrouvé et que les applications aient explosé! Eh bien non, en substance, ces technologies sont effectivement basées sur une idée en tout point similaire avec l’idée de George et Hedy, mais ont probablement de nouveau germé dans des esprits d’hommes, indépendamment de la plus belle femme du monde et du mauvais garçon de la musique.

Une fois que toutes ces inventions eurent révolutionné le monde, on a cherché à donner un nom à l’inventeur originel, celui qui a eu le premier l’idée… Il est vrai alors que le premier écrit parlant d’étalement de fréquence est celui d’Hedy Lamarr et George Antheil. C’est même à ce titre qu’ils ont reçu plusieurs distinctions telles que l’Electronic Frontier Foundation Pioneer Award (1997). Ou encore c’est grâce à cette invention qu’Hedy devint membre de l’Académie des Sciences d’Autriche.

Que faut-il alors retenir de cette histoire? George et Hedy sont-ils à l’origine du Wi-Fi comme on aime le dire? Pour sûr non! Sont-ils des usurpateurs qui finalement n’ont pas mérité leurs prix? Encore moins! George et Hedy font partie de cette interminable liste de gens qui font avancer les sciences et qui chaque jour déposent des pierres sur le chemin de la connaissance, amenant alors des idées à être tellement dans l’air du temps qu’on peine à en retrouver l’auteur original, le premier, cela n’a tout simplement aucun sens!

Et ces deux-là ont le mérite de raconter une belle histoire; on n’a pas souvent l’occasion de rencontrer une académicienne nommée par playboy parmi les 100 stars les plus sexy du siècle!

[1] Libre modification d’une description de l’orgasme par l’un des personnages de la série Dr House

 

Sources et références pour aller plus loin :

 

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Musique, orgasme et transmission sans fil : Hedy Lamarr et George Antheil, 4.0 out of 5 based on 2 ratings