La mathématicienne et physicienne israélienne qui devint la dernière assistante de recherche d'Albert Einstein, la partenaire de Lars Onsager dans la résolution de l'un des problèmes les plus complexes de la physique statistique, et une figure essentielle de la construction des infrastructures scientifiques du jeune État d'Israël.
L'année miraculeuse d'Einstein
L'année 1905 fut exceptionnellement passionnante pour la communauté des physiciens, au point qu'ils lui attribuèrent le titre prestigieux d'« année miraculeuse » (Annus Mirabilis). À cette époque, Albert Einstein, qui n'avait que 26 ans, travaillait comme modeste employé à l'Office des brevets en Suisse. Malgré sa situation modeste, il publia cette année-là quatre articles scientifiques qui transformèrent radicalement la physique moderne. L'un des articles fondateurs portait sur la « théorie de la relativité restreinte » et parut en juin 1905.
Jusque-là, le monde semblait plutôt ennuyeux du point de vue de la physique : le temps s'écoulait à un rythme constant et selon un seul axe, et la gravité apparaissait comme une sorte d'énorme aimant plat attirant les objets. Puis Einstein arriva et démontra que tout cela était tout simplement faux. Il découvrit que plus on se déplace vite, plus son temps personnel s'écoule lentement par rapport à celui d'une personne immobile. Il établit également qu'il existe dans la nature une limite absolue que nul ne peut dépasser : la vitesse de la lumière. Dans le même temps, il posa les bases de l'équation la plus célèbre au monde : E=mc². Cette équation nous apprend que l'énergie et la matière sont en réalité les deux faces d'une même pièce. Même une infime quantité de matière renferme une quantité immense et inimaginable d'énergie.
La théorie de la relativité générale
Dix ans plus tard, Einstein élargit sa théorie pour y inclure également la gravité. En novembre 1915, il présenta les équations définitives de la « théorie de la relativité générale » à l'Académie prussienne des sciences. Dans son approche novatrice de l'espace et du temps, il révéla que la gravité n'est pas un aimant, mais que l'univers fonctionne comme une toile de caoutchouc tendue.
Il l'expliqua à l'aide d'une image simple : si vous posez une boule lourde, comme le Soleil, sur la toile, elle y forme un creux. Si vous faites rouler une boule plus petite, comme la Terre, à proximité, elle « tombera » dans ce creux et se mettra à tourner autour de la grosse boule. Cette description montre que la gravité n'est pas une mystérieuse « attraction » invisible, mais simplement le résultat du fait que les corps lourds déforment physiquement l'espace qui les entoure.
Si vous avez réussi à suivre les explications scientifiques jusqu'ici, vous vous demandez sans doute quel effet tout cela a sur nos vies. Vous serez surpris d'apprendre que la théorie de la relativité n'a pas seulement changé ce que les physiciens griffonnent au tableau : elle a transformé concrètement le monde dans lequel nous vivons, des technologies que nous avons dans nos poches jusqu'à notre compréhension profonde de nos origines et de l'avenir de l'univers.
L'exemple le plus frappant auquel nous sommes confrontés chaque jour est notre système de navigation (GPS). Les satellites dans l'espace se déplacent à très grande vitesse et se trouvent dans une zone où la gravité est plus faible que sur Terre. Selon les calculs d'Einstein, les horloges de ces satellites avancent de 38 microsecondes par jour par rapport aux horloges au sol. Cela peut sembler dérisoire, mais sans la correction mathématique précise fondée sur la théorie d'Einstein, votre GPS ferait une erreur d'au moins 10 kilomètres chaque jour !
L'exemple suivant est peut-être le plus spectaculaire - et le plus controversé : la formule qui a révélé qu'une petite quantité de matière renferme une énergie considérable. Notre capacité à produire de l'électricité dans des centrales nucléaires repose directement sur la conversion de la masse en énergie. Parallèlement, la mise au point de la bombe atomique fut elle aussi une application directe et tragique, du point de vue d'Einstein, de cette profonde intuition.
En outre, la théorie de la relativité générale nous a donné les outils nécessaires pour comprendre l'univers à grande échelle : le Big Bang - l'hypothèse selon laquelle l'univers est en expansion, ce qui mène à la conclusion qu'il a eu un commencement, découle directement de ses équations. Les trous noirs - Einstein prédit l'existence de corps si denses qu'ils déforment l'espace à l'infini, une notion passée de la science-fiction à une réalité démontrée. Les ondes gravitationnelles - ce n'est que récemment que nous avons réussi à mesurer des « ondes » dans la trame de l'espace-temps, ouvrant ainsi une voie entièrement nouvelle pour étudier l'univers.
Tout cela fit d'Einstein une icône culturelle : le scientifique qui, par la seule force de la pensée, réussit à changer les règles du jeu de l'univers et devint synonyme de génie exceptionnel.
Le rêve d'unifier les forces
Après ces accomplissements, Einstein se mit à travailler sur l'un des « saints graals » de la science. Cela ressemble à de la science-fiction, mais il s'agit en réalité de la plus grande ambition de la physique moderne : la théorie du champ unifié.
Imaginez que vous entriez dans une immense cuisine et que vous y voyiez quantité d'appareils électriques : le mixeur fonctionne selon un principe, le four obéit à une autre logique et le réfrigérateur parle carrément une troisième langue. C'est un peu agaçant, n'est-ce pas ? Vous aimeriez avoir une seule télécommande qui vous expliquerait de manière logique comment tout fonctionne en harmonie. C'est exactement ce qu'Einstein a tenté de faire avec notre univers.
La nature compte quatre forces fondamentales qui régissent tout : la gravité, qui nous maintient au sol et garde la Terre sur son orbite ; la force électromagnétique, responsable de l'électricité, des aimants, de la lumière et du fait que votre téléphone fonctionne ; la force nucléaire forte, la « colle » qui empêche les atomes de se désintégrer ; et la force nucléaire faible, responsable des phénomènes de radioactivité.
Pour expliquer ces forces, nous disposons aujourd'hui de deux systèmes de lois totalement différents : pour les choses de grande taille, comme les étoiles et les galaxies, nous avons la théorie de la relativité d'Einstein. Pour les choses minuscules, comme les atomes et les particules, nous avons la mécanique quantique. Le problème, c'est qu'elles ne s'accordent tout simplement pas. Lorsqu'on tente de les combiner mathématiquement, on obtient des résultats absurdes. La théorie du champ unifié est la théorie - que l'on cherche encore ! - qui parviendra à réunir toutes ces forces sous un même toit et à démontrer que celles qui nous semblent différentes ne sont que les manifestations d'une seule et même force unifiée.
Einstein consacra les 30 dernières années de sa vie à tenter de trouver cette formule, sans y parvenir. Aujourd'hui encore, les physiciens qui travaillent sur la théorie des cordes ou la gravité quantique essaient de résoudre cette énigme.
À ses côtés se tenait l'une des femmes les plus remarquables, l'héroïne de notre histoire, Bruria Kaufman. Sa contribution fut cruciale dans l'élaboration des équations du champ non symétrique et la rédaction des annexes mathématiques complexes. Si Einstein et Kaufman avaient réussi leur entreprise, leur travail aurait permis d'unifier les forces gravitationnelle et électromagnétique au sein d'une même structure géométrique.
La question se pose à nouveau : quel effet cela a-t-il sur nous ? Si nous trouvons un jour cette théorie, nous pourrons comprendre en profondeur comment l'univers a commencé (le Big Bang), ce qui se passe réellement à l'intérieur des trous noirs et peut-être même apprendre à maîtriser la gravité ou à nous déplacer dans l'espace d'une manière qui semble aujourd'hui impossible. Imaginez un voyage vers Mars en quelques minutes ou l'arrivée à Eilat en une fraction de seconde. Oui, cela paraît totalement imaginaire pour le moment, mais c'est exactement ainsi que le monde semblait avant les découvertes révolutionnaires d'Einstein.
Bruria Kaufman à Princeton
En 1947, Bruria Kaufman arriva à l'Institut d'études avancées de Princeton (IAS). Elle fut d'abord l'assistante de John von Neumann, mais se mit rapidement à travailler aux côtés d'Albert Einstein. Cette collaboration fructueuse dura jusqu'à sa mort, en 1955. Son rôle auprès de lui n'était pas seulement technique : elle était une véritable partenaire intellectuelle, qui apportait l'armature mathématique complexe à sa pensée.
Un jour, Einstein se débattit pendant des semaines avec une formule complexe qui ne donnait pas le résultat attendu. Kaufman examina les calculs et découvrit rapidement qu'Einstein avait oublié un « facteur 2 », une simple erreur algébrique qui avait retardé tout le travail de recherche. Lorsqu'elle s'adressa avec appréhension à l'un de ses anciens assistants, il la rassura et lui expliqua qu'Einstein avait effectivement tendance à commettre ce genre d'erreurs de calcul. Cette découverte confirma sa réputation de chercheuse capable de remettre en question le plus grand physicien du siècle, et même de le corriger.
Kaufman cosigna deux articles scientifiques avec Einstein, un accomplissement rare et exceptionnel. Elle rédigea également une annexe mathématique détaillée pour les quatrième et cinquième éditions de son ouvrage classique, « La signification de la relativité ». Son travail se situait à l'avant-garde de la recherche en physique de l'époque et en constitua un apport important.
Famille, études et percée
Bruria Kaufman naquit et grandit dans un milieu entièrement imprégné d'un profond savoir, d'une riche culture et d'un sionisme profondément enraciné. Elle naquit à New York le 21 août 1918, dans une famille juive émigrée d'Ukraine. Ses parents étaient Yehuda Kaufman (Even Shmuel) et Sarah Fruma, née Kruger. Son père, né à Balta, était un érudit aux connaissances multiples qui avait étudié dans des yeshivas et des universités européennes, où il avait acquis un savoir vaste et remarquable en philosophie et en linguistique. Après avoir émigré au Canada en 1913, il élabora son célèbre dictionnaire hébreu-anglais (le « dictionnaire Kaufman ») et dirigea des journaux hébraïques.
En 1926, la famille émigra en Palestine, à l'invitation de l'ami proche de son père, le poète national Hayim Nahman Bialik, qui lui avait demandé de rédiger un dictionnaire. Yehuda, intellectuel aux intérêts multiples et diplômé en droit, en linguistique, en histoire et en philosophie, devint plus tard le premier rédacteur en chef de l'Encyclopédie hébraïque. Un an après leur arrivée, le frère de Bruria, Shmuel, naquit, et Yehuda adopta officiellement le nom d'Even Shmuel. À l'occasion de la naissance de Shmulik, Bialik lui écrivit un poème dédicacé : « J'offre ce cadeau / à l'enfant Shmuel Asher / afin qu'il soit juif / intègre et droit. » En Palestine, Yehuda était surtout connu pour sa remarquable traduction du « Livre du Kuzari » et son monumental commentaire du « Guide des égarés » de Maïmonide.
Cette combinaison singulière d'une pensée logique rigoureuse, qui caractérisait Maïmonide, et d'une passion ardente pour la langue et la science se transmit du père à la fille. Yehuda, qui dirigeait également le département de la culture du Conseil national, était proche de figures importantes comme Berl Katznelson et Bialik. Bialik partageait avec la fille aînée des moments en famille et des sourires, et lui dédia même avec affection ce petit vers : « Bruria, Bruria, quel scandale ! »
Bruria étudia à l'école Beit Hinuch Leyaldei Ovdim, à Tel-Aviv, puis au lycée Herzliya. Dès l'enfance, elle manifesta un talent exceptionnel, non seulement pour les sciences, mais aussi pour le piano. La musique l'accompagna tout au long de sa vie et elle étudia même la composition auprès du compositeur Stefan Wolpe. Lorsque la famille déménagea à Jérusalem, Bialik lui dédia un autre poème pour sa bat-mitsva, où il la décrivit comme « toute innocence et pureté, infinie est la grâce de sa jeunesse ».
Les lettres que son frère Shmulik lui écrivit durant ces années constituent un témoignage fascinant de l'esprit de l'époque. Pendant les événements de 1936-1939, il lui écrivit avec enthousiasme : « Quel jour miraculeux : pas un seul Juif n'a été tué ! » En 1938, Bruria obtint sa licence de mathématiques à l'Université hébraïque, alors installée sur le mont Scopus depuis peu.
Trois ans plus tard, en 1941, Bruria Kaufman retourna à New York pour entreprendre un doctorat à l'Université Columbia. À la fin de cette même année, elle épousa le linguiste Zellig Harris, chercheur de renommée mondiale à l'Université de Pennsylvanie et professeur de Noam Chomsky, qui renia plus tard son mentor. Le couple partageait une profonde idéologie sioniste-socialiste. Harris était une figure clé du mouvement Avuka, qui défendait une vision de coexistence judéo-arabe et d'égalité sociale. Ensemble, ils collaborèrent à des projets de linguistique mathématique, tentative pionnière d'appliquer des formules mathématiques à la structure de la langue. Ce travail constitue aujourd'hui le fondement de l'intelligence artificielle et du traitement automatique du langage naturel (TALN).
Un an après son mariage, sa mère Fruma mourut. Bruria avait alors 24 ans et Shmulik seulement 15. Deux ans plus tard, Shmulik s'engagea dans les rangs du Palmach.
En 1948, Bruria obtint son doctorat à l'Université Columbia, un accomplissement rare et exceptionnel pour une femme à cette époque, a fortiori dans un domaine exigeant comme les mathématiques avancées. La même année, aux côtés de personnalités comme Albert Einstein, son mari Zellig Harris et Hannah Arendt, elle signa une lettre de protestation virulente adressée au New York Times contre la visite de Menachem Begin aux États-Unis. Ils y qualifiaient le mouvement Herout de fasciste.
Son plus grand accomplissement scientifique, réalisé en collaboration avec le lauréat du prix Nobel Lars Onsager en 1949, portait sur la physique statistique et le « modèle d'Ising » (Ising Model). Pour se représenter la complexité de cette recherche, imaginez un stade où chaque spectateur, représentant un atome, peut choisir de brandir un panneau « oui » ou un panneau « non ». Le modèle d'Ising étudie la façon dont l'ordre se forme dans la foule et le moment où tout le monde décide soudain de brandir le même panneau en même temps. En termes physiques, le modèle décrit le magnétisme : chaque atome d'un métal se comporte comme un minuscule élément magnétique (un spin). À haute température, ces boussoles pointent dans toutes les directions, dans un désordre total ; sous une certaine température, elles « s'alignent » et le métal devient un aimant. Lars Onsager avait certes résolu le problème pour un réseau bidimensionnel en 1944, mais sa solution était si complexe mathématiquement que de nombreux physiciens de l'époque ne parvenaient pas à l'appliquer concrètement, jusqu'à ce que Bruria Kaufman apporte sa contribution.
En 1949, Bruria Kaufman présenta une solution nouvelle et révolutionnaire au modèle d'Ising, fondée sur un outil mathématique complexe appelé « analyse spinorielle » (Spinor Analysis). Le spineur est un objet mathématique singulier doté d'un comportement inhabituel : alors que les objets ordinaires retrouvent leur état initial après une rotation de 360 degrés, le spineur devient son propre opposé après une telle rotation. Pour le ramener à son état initial, il faut effectuer une rotation complète de 720 degrés. Kaufman sut exploiter cette propriété mathématique insaisissable pour simplifier considérablement les calculs complexes d'Onsager. Sa percée rendit le modèle accessible et utile à l'ensemble de la communauté scientifique. Aujourd'hui encore, sa solution est considérée comme l'une des réalisations les plus élégantes et les plus remarquables de la physique théorique.
Le deuil, le kibboutz et la suite de la vie
Alors que sa carrière prenait son envol, Bruria traversa l'une des périodes les plus douloureuses de sa vie et de celle de sa famille : son jeune frère bien-aimé, Shmulik, fut tué.
Cette tragédie est liée de façon bouleversante à des figures majeures de l'histoire israélienne. Au matin du 3 août 1948, les sœurs Ruth et Rauma étaient assises dans le salon de la maison de leurs parents, dans le quartier de Rehavia (Ruth, épouse de Moshe Dayan, et Rauma, qui deviendrait plus tard l'épouse d'Ezer Weizman). Ruth, qui se tenait près de l'évier de la cuisine, aperçut par la fenêtre un avion « Primus » décoller lentement de la piste improvisée dans la vallée de la Croix. Soudain, le moteur émit un bruit haché ; le moteur de l'avion s'arrêta avant qu'il n'ait pris de l'altitude et tomba comme une pierre. Ruth et Rauma se précipitèrent sur place dans la voiture personnelle de Moshe Dayan, munies de draps et de désinfectant. En arrivant près de l'épave, elles découvrirent une scène terrible qu'elles n'oublièrent jamais : deux corps intacts gisaient sans vie à côté de l'avion détruit. L'un d'eux était celui de Zohara Levitov, combattante et aviatrice légendaire.
Zohara était connue du public comme « Zohara de Shmulik », le frère de Bruria. Leur histoire d'amour était célèbre dès l'époque où ils servaient dans le Palmach, lorsqu'ils signèrent tous deux un émouvant « engagement » à se marier dès leur libération du service actif. Zohara était une femme hors du commun : spirituelle, belle, déterminée et dotée d'un rare sens du commandement. Elle avait rencontré Shmulik à Ein Harod, où il servait comme commandant. Shmulik lui-même était un jeune homme brillant, doté d'un talent exceptionnel pour l'écriture, qui avait grandi parmi de grands noms de la culture tels que Bialik, Ben-Zvi et Berl Katznelson. Dans ses lettres à Zohara, il exprimait la profondeur de ses sentiments : « Ton apparition à l'horizon de ma vie a fait fondre le terrible masque... Ressens-tu, toi aussi, la douleur de notre “fil du cœur” ? »
Leur amour s'embrasa après la « nuit des ponts », en juillet 1946, au cours de laquelle Zohara fut blessée à l'œil. De retour à Ein Harod en tant que couple, ils partagèrent une tente et répandirent autour d'eux une lumière et une chaleur qui touchaient tous ceux qui les voyaient. Même lorsqu'ils étaient forcés de se séparer pour des raisons militaires, ils continuaient à échanger des lettres pleines de nostalgie : « Aucune distance ne changera le fait que nous sommes Shmulik de Zohara et Zohara de Shmulik », lui écrivit-il en 1946. Elle lui répondit avec nostalgie : « Même ma plume s'ennuie de toi. »
La fin survint brusquement le vendredi 2 mai 1947. Shmulik avait été appelé pour aider à un entraînement au lancer de grenades réelles au kibboutz Geva, tout proche. La grenade explosa pendant l'exercice et Shmulik fut tué sur le coup avec deux de ses recrues, avant même d'avoir vingt ans. Des milliers de personnes l'accompagnèrent jusqu'à sa dernière demeure, sur le mont des Oliviers. Parmi elles se trouvait Yitzhak Ben-Zvi, qui lui rendit hommage en ces termes : « Shmuel est tombé au pied du Gilboa, dans cette terre sacrée de sueur et de sang. »
Zohara s'effondra sous le poids de la perte. Elle continua d'écrire à Shmulik des lettres déchirantes : « Reviens vers moi, mon enfant. Tu as disparu de l'horizon de ma vie comme un soleil couché qui ne se lèvera plus. » Elle consacra son temps à préparer un livre en sa mémoire, avec son père et le père de Shmulik, Yehuda Even-Shmuel. Dans une tragique et bouleversante coïncidence, elle trouva la mort dans le même accident d'avion, en 1948, alors qu'elle se rendait à un rendez-vous avec le père de Shmulik.
Cette histoire d'amour et de deuil est devenue une partie de l'imaginaire national israélien. Elle a été immortalisée dans les livres « Aimer jusqu'à la mort » de Devorah Omer et « Comme l'éclat du ciel » d'Ofer Regev, ainsi que dans la célèbre pièce « Shmulik de Zohara », jouée pour la première fois en 1981.
Bruria, qui vivait alors aux États-Unis, dut traverser à distance cette terrible tragédie familiale, mais la perte eut sur elle et sur sa famille des effets profonds et durables. À 48 ans, elle adopta sa fille Tammy. Dans un émouvant et symbolique retour des choses propre à Israël, Tammy épousa quelques années plus tard Oded Levitov, le neveu de Zohara, l'amour de feu Shmulik.
Pour offrir à leur fille un cadre de vie idéal, Bruria et Zellig Harris décidèrent de s'installer en Israël en 1960 et rejoignirent le kibboutz Mishmar HaEmek. Au kibboutz, loin des feux des projecteurs de Princeton, Bruria prit part à la vie collective et travailla comme conductrice, employée des postes et ouvrière d'usine, avant d'accepter finalement d'enseigner les mathématiques, d'abord dans l'établissement scolaire du kibboutz, puis à l'Université de Haïfa. En parallèle, Bruria aimait participer à la vie culturelle du kibboutz, chanter et jouer de la musique lors des événements communautaires. Son rapport à l'État d'Israël était complexe : un mélange d'engagement profond et de critique acerbe, comme l'a raconté le mathématicien professeur Shmuel Agmon, lauréat du prix Israël : « Il était souvent difficile de répondre aux normes humanistes élevées et intransigeantes qu'elle s'imposait à elle-même et imposait à son entourage. » Bruria Kaufman contribua largement à consolider la recherche théorique en Israël durant les années qu'elle passa à l'Institut Weizmann (1960-1971) et à l'Université de Haïfa (1972-1988). Elle collabora notamment avec le physicien Harry Zvi Lipkin à des recherches sur l'effet Mössbauer, une découverte physique qui permet de mesurer de minuscules variations de l'énergie du noyau atomique et qui constitue encore aujourd'hui un outil essentiel en physique nucléaire et en chimie. Sa reconnaissance publique dépassait le cadre universitaire et, en 1965, elle fut élue l'une des deux premières femmes au conseil d'administration de l'Autorité de radiodiffusion.
En 1982, la famille déménagea à Tel-Aviv, puis à Philadelphie, où Zellig enseigna à l'Université de Pennsylvanie (à cette époque, il défendait déjà des positions résolument antisionistes). Là aussi, Bruria manifesta son caractère singulier et fit du bénévolat comme employée administrative dans un établissement venant en aide aux personnes handicapées. Après la mort de Zellig en 1992, elle partit pour l'Arizona, où l'avait précédée une vieille connaissance, le lauréat du prix Nobel de physique Willis Lamb. Leur relation avait commencé quatre décennies auparavant, lorsque Bruria avait tenté de lui proposer un modèle mathématique plus simple et plus élégant pour l'une de ses théories. À 75 ans, elle reprit le travail à ses côtés dans le cadre d'une recherche scientifique active. Après la mort de l'épouse de Lamb, ils se marièrent, mais leur mariage ne dura pas longtemps.
Dans ses dernières années, Bruria choisit de revenir en Israël, à Kiryat Tivon, pour vivre ce qu'elle appelait « les plus belles années de sa vie », auprès de sa fille et de sa petite-fille Noam. Quand, sur son lit de mort, on lui demanda ce qu'elle pensait que Dieu lui dirait à son arrivée au paradis, elle répondit avec son esprit habituel qu'elle savait déjà ce qu'elle lui dirait : « Où Bach est-il assis ? »
En janvier 2010, à l'âge de 91 ans, Bruria Kaufman mourut à Kiryat Tivon. Dans son testament, elle demanda que son corps soit donné à la science, ultime geste d'une femme qui avait consacré sa vie à comprendre les lois de l'univers. Elle laissa derrière elle un monde un peu mieux expliqué et toute une génération de scientifiques qui continuent d'avancer sur les voies qu'elle a tracées avec intelligence.
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