La science pour les gouverner tous !

Depuis 75 ans, les histoires et mythes de la Terre du Milieu, contés par J.R.R Tolkien, alimentent la culture populaire et notre imaginaire collectif. Petits et grands rêvent de cet univers, peuplé de monstres et de héros, s’affrontant dans une lutte sans merci.

Les scientifiques, entre l’écriture de deux articles, ne sont pas passés à côté du phénomène. Si certains d’entre eux se sont contentés d’apprécier l’histoire, d’autres n’ont pu s’empêcher de se poser des questions sur la véracité de ce qui est présenté à l’écran. Ils tentent d’y répondre en utilisant une méthodologie scientifique. En combinant des éléments provenant des œuvres littéraires, cinématographiques et des données scientifiques publiées, ils cherchent leurs réponses.

Besoins énergétiques journaliers

La Terre du Milieu possède une différence notable avec notre planète, il n’existe pas qu’une seule espèce dite développée qui domine son environnement. Les scientifiques se sont amusés à comparer les besoins énergétiques journaliers des espèces civilisées de cet univers. Pour cette étude, ils choisirent trois types de spécimens : les elfes, les hobbits et bien évidemment les humains.

Dans un premier temps, pour replacer les recherches dans le contexte de notre monde, ils ont sélectionné  des mammifères terrestres ayant les mêmes caractéristiques que les habitants de la Terre du Milieu. Les critères de sélection furent le régime alimentaire, l’environnement d’habitation et les caractéristiques physiologiques. Ainsi, ont été choisis les mammifères de référence  : le chevreuil pour les elfes, l’opossum pygmée pour les hobbits et le renard roux pour les humains.  Par exemple pour le premier couple choisi, les deux espèces sont végétariennes, vivent dans les bois et possèdent des réflexes très rapides.

L’équation de Harris-Benedict permet de calculer le besoin journalier en énergie, pour un humain, à partir du poids, de la taille et de l’âge. Cependant, utiliser cette formule avec d’autres espèces nécessite la détermination d’un ratio prenant en compte des caractéristiques de l’animal sélectionné.

À gauche : l’opossum pygmée, au centre : le chevreuil, à droite : le renard roux

Pour déterminer ce ratio, l’équipe de recherche s’appuya sur les valeurs de masses moyennes des espèces et d’utilisation d’oxygène par heure, présentes dans les articles scientifiques de biologie. Le ratio obtenu, en comparaison avec les caractéristiques du renard représentant l’humain, est de 0.70 pour les elfes et 2.18 pour les hobbits. Les besoins énergétiques journaliers des races sont déduits à partir de l’équation d’Harris-Benedict, du ratio calculé et des caractéristiques physiques des espèces (trouvés dans les œuvres de Tolkien).

Un humain, dans notre monde, brûle entre 1450 kcal pour une femme et 1800 kcal pour un homme. Ceux de la Terre du Milieu, malgré un environnement de vie différent, en consomment presque autant : 1702 kcal. Un hobbit moyen a besoin de 1818 kcal pour survivre, ce qui est légèrement supérieur à l’humain nonobstant leur taille nettement inférieur. À l’inverse, les elfes brûlent 1416 kcal, alors qu’ils sont souvent plus grands que les humains dans le monde de Tolkien !

Un amateur avisé de l’univers ne sera pas étonné de ces résultats car il a depuis longtemps remarqué qu’un hobbit mange jusqu’à sept repas par jour alors qu’un elfe se sustente peu. Dernier détail : ces résultats obtenus correspondent à un être vivant dans un état d’inactivité, les besoins augmentent grandement lors d’un exercice, comme un voyage jusqu’au Mordor (terre du seigneur des ténèbres : Sauron).

Les Lembas nécessaires pour arriver jusqu’au Mordor

Connaissant les besoins en énergie de chaque race, combien de Lembas la communauté de l’anneau aurait-elle dû emmener pour arriver jusqu’à la montagne du destin ? Afin de répondre à cette question, les scientifiques s’écartèrent de l’histoire originale de Tolkien. Dans leur simulation, Boromir ne meurt pas, Gandalf ne tombe pas dans les profondeurs de la Moria et la communauté n’est jamais séparée, fonçant droit vers leur but. De plus, pour simplifier le tout, Gimli est considéré comme un humain petit de masse importante et Gandalf comme un homme.

Après l’établissement de ces libertés prises, qui feront hurler les plus fidèles de l’œuvre, venons-en au détail d’une journée type de voyage. Un humain avance en moyenne à une vitesse de 5 km/h. Mais un hobbit ralentissant le groupe, la vitesse sélectionnée est de 3,8 km/h. Sur les 24 heures que compte une journée, les compagnons marchent pendant une durée de 10 heures, dorment pendant 8 heures et le reste du temps se nourrissent, s’exercent au combat et se reposent. Les temps de marche ont été catégorisés en fonction du danger et de la difficulté du voyage. Un facteur multiplicateur définit la quantité supplémentaire de calories brûlées par type de progression. Ensuite, les scientifiques ont défini les différentes étapes du voyage, leur durée en jours et leur difficulté.

À partir des caractéristiques du voyage et des calories brûlées de chaque individu, il est possible de connaître le besoin énergétique de toute la communauté pour une journée de voyage en fonction de sa difficulté. Les scientifiques multiplièrent  ces résultats avec les durées de chaque étape de cette aventure afin de déterminer le besoin total en énergie des compagnons, pour aller de Fondcombe jusqu’à la Montagne du Destin: 1 780 215 kilocalories !  

Le pain elfique, nommé Lembas, nourrit, selon Galadriel, un humain pour une journée entière de dur labeur. Si nous reprenons les calculs d’énergie et le facteur d’une journée entière d’exercice, cela correspond à 2638,5 kcal. En divisant la valeur totale de l’énergie par cette dernière valeur, les scientifiques ont déduit  que la communauté aurait besoin, au minimum, de 675 pains elfiques ! Mais où est-il possible de mettre toute cette nourriture ?

La survie de Frodon dans la Moria

Cette fois-ci une équipe de recherche décida de se pencher sur une scène précise du premier volet de la saga. Dans les mines de la Moria, une lance atteint Frodon au niveau du sternum. La cotte de mailles en mithril qu’il porte lui évite d’être transpercé de part en part. Cependant, cette dernière n’absorbe pas le choc et le sternum du hobbit aurait très bien pu se fracasser. Ceci l’aurait empêché de courir comme il le fait pour échapper au Balrog par la suite. La physique et la biomécanique apportent des éléments de réponse à cette question “universelle”.

Tout d’abord, une différence importante existe entre le livre et l’adaptation cinématographique. Dans l’œuvre littéraire, l’être qui attaque le hobbit est un chef gobelin, petit et trapu, alors que dans le film il s’agit d’un troll des cavernes, énorme et puissante créature. Cette différence impacte grandement les calculs, car la masse de l’attaquant rentre en compte dans la mesure de la force reçue par le sternum de Frodon. Cet os se brise à partir d’une valeur de 23 500 Newton (N). Elle fut déterminée en prenant la valeur pour un humain et en diminuant légèrement la résistance car les hobbits sont plus petits.

La masse du bras de l’attaquant, de la lance, la vitesse de frappe et la durée du choc permettent d’évaluer la force reçue par Frodon. Selon des données de biomécanique, lors de la frappe d’un être humanoïde, 5 % de sa masse totale est prise en compte dans le calcul, ce qui correspond au bras. D’après les caractéristiques des races trouvées dans les divers ouvrages de Tolkien, un gobelin pèse en moyenne 65 kg et un troll des cavernes plus de 5 tonnes. Pour la lance, une valeur moyenne fut prise, à partir de celles que nous retrouvons dans notre monde, équivalent à 4,25 kg. Les caractéristiques d’un boxeur en plein combat ont été utilisés pour expliciter la vitesse de frappe : 7,6 m/s. Enfin, grâce au film, la durée du choc fut mesurée: 0.033 secondes.

Ainsi les scientifiques calculèrent la force subie par le sternum dans les deux cas. Le chef gobelin du livre exerce une force de 1 727 N. Il aurait certainement désarmé le hobbit mais le sternum ne se fracasse pas sous cette force. À l’inverse, le troll des cavernes du film aurait explosé l’os de Frodon avec une force de 64 300 N. Ce dernier ne peut se relever après un tel choc, même si la lance ne l’a pas transpercé.

Scientifiques ? Vraiment ? …

Tout au long de l’article, j’ai été peut-être un peu trop enthousiaste en vous parlant de scientifiques ou bien d’équipe de chercheurs. En effet, les auteurs de ces articles ne sont pas des professeurs ou des maîtres de conférences mais uniquement des étudiants de l’Université de Leicester. Ces études sont le résultat d’exercices qu’ils réalisent avec l’aide de leurs professeurs. Le but est d’apprendre la démarche à suivre lors de l’écriture d’un article de recherche. Ils répondent de manière très méthodique à des questions scientifiques en rapport avec des films, séries, jeux vidéo etc…

Tous ces articles sont publiés dans un journal qu’ils sortent tous les ans : le Journal of Interdisciplinary Science Topics (JIST). Certaines de ces publications ont même parfois fait l’objet de sujets dans la presse britannique. Je ne peux que vous conseiller, si vous maitrisez l’anglais, de faire un tour sur le site qui répertorie tous leurs articles : http://www.physics.le.ac.uk/jist/index.php/JIST/issue/archive. Il s’agit là d’une mine d’or de vulgarisation scientifique sur des sujets qui parlent à tous.

Les étudiants de ce module universitaire ont écrit d’autres articles sur l’univers de Tolkien, pour répondre à d’autres questions. La conclusion de leurs études montre que, la plupart du temps, ce qui se passe à l’écran est irréalisable. Parfois, ces univers ne respectent pas les lois de la science telles que nous les connaissons. Cependant, le plus important pour un monde imaginaire ce n’est pas qu’il soit réel, mais  qu’il soit cohérent et qu’il nous fasse rêver !