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14 - Quelques réflexions à propos de l'Univers

L'image ci-dessus représente les Cieux concentriques tels qu'ils étaient imaginés au Moyen Age. A cette époque on se représentait la Terre comme une sphère au centre de l'Univers qui se terminait par la sphère des étoiles, le dernier des Cieux concentriques. Il semblait qu'un monde fini devait avoir un bord. Mais alors, qu'y avait-il au-delà de ce bord ? On voit l'explorateur cherchant à savoir ce qu'il y a au-delà de ce bord.

Nous sommes donc arrivés à la fin de notre voyage, du moins dans le monde visible. Nous avons "vu" des galaxies lointaines, très lointaines même.

Nous avons appris que la gravitation est crée par la courbure de l'espace-temps. Nous avons appris également que l'Univers est en expansion, et qu'il est âgé de 13,8 milliards d'années.

Oui MAIS, l'Univers a une particularité que tous les autres objets de recherches scientifiques n'ont pas. Lorsque les chercheurs étudient quelque chose, ils l'étudient de l'extérieur. Évidemment ceci n'est pas possible pour l'Univers ! On est à l'intérieur, ce que figure l'image ci-dessous (la vitesse de fuite, "c" correspond à la vitesse de la lumière).

Cosmos, Univers visible, cosmologie

 

Cela a plusieurs conséquences. L'Univers est-il plat ou courbe ? Et s'il est courbe, a-t-il une courbure positive – comme une sphère – ou bien une courbure négative – comme une selle de cheval ? Cela semble anodin mais en fait cela a une influence sur sa forme globale et sur son évolution dans le temps. Vous me direz que ce dernier point ne vous inquiète pas trop !

Univers, Friedmann, Lemaitre

Les 3 formes possibles d'Univers, d'après Friedmann et Lemaître, deux très grands physiciens du début du 20ème siècle (source : http://luth2.obspm.fr/~luminet/topo.html)

Une autre grande question ; comment savoir s'il est fini ou infini ? Infini ? Et ce n'est pas que l'espace qui serait infini mais l'espace-temps. Arrivez-vous à imaginer ce que cela signifie, quelque chose qui n'a pas de fin  et qui n'a pas non plus de commencement ? Évidemment si l'Univers est infini on ne pourra jamais le prouver ! En effet comment aller au bout de l'infini ? Et si l'espace-temps est fini, cela signifie qu'il y aura une fin, mais surtout qu'il y a eu un début !

Alors là, réfléchissons un peu. Quand vous pensez au début de quelque chose, en fait c'est la fin du processus précédent qui aboutit à ce quelque chose. Mais là le début de l'Univers, c'est quoi ? Si c'est la fin du processus précédent, c'est que ce n'est pas le début ! Alors ?

Comme le dit très bien le grand physicien français, Étienne Klein : "La question de l'origine de l'univers est, par définition, une affaire de transition, la plus radicale de toutes puisqu'elle fait passer de l'absence de toute chose à la présence d'une chose". ("Discours sur l'origine de l'univers", page 161).

Donc, fini ou infini, on ne le sait pas. Tout cela signifie que ce que nous savons n'est rien d'autre que la représentation que nous nous en faisons. Mais est-ce la réalité ?

Newton a permis que nous ayons une représentation correcte de l'Univers très proche, en fait notre système solaire. Sa théorie a permis de comprendre et de prédire le mouvement des planètes et de quasiment tout ce qui bouge sur la Terre (il fallait être un sacré esprit pour comprendre que la chute des pommes relevait du même phénomène que le mouvement des planètes !). Ce qui fait qu'une théorie est juste et représente bien la réalité, c'est le fait qu'elle permette de prédire de manière correcte ce que nous observons.

Jusqu'à ce que des appareils plus puissants nous permettent de remarquer que les prédictions étaient presque toutes justes. Presque toutes. En effet une petite planète, Mercure, n'obéissait pas tout à fait au mouvement prédit par la théorie de Newton. Oh le décalage est très minime, mais il existe.

Mercure, précession, Newton, Einstein

 

Modification de l'orbite de Mercure ; tout se passe comme si son orbite tournait lentement autour du Soleil changeant ainsi de plan (du rouge aux bleus), alors que les autres planètes restent dans le même plan (qui serait le rouge).

C'est alors qu'un génie a proposé une nouvelle théorie. Sa théorie prédisait les mouvements des planètes avec les mêmes résultats que Newton, sauf pour Mercure. Et ses prédictions pour Mercure correspondaient avec les observations. Ce génie venait de nous faire faire un nouveau pas dans la compréhension de la réalité. Ce génie, bien sûr, c'est Einstein.

Ce sont les calculs à partir des équations d'Einstein qui nous permettent de comprendre ce que nous comprenons de l'espace et du temps. Seulement ses équations ne nous disent pas si l'Univers est plat ou courbe, pas plus qu'elles ne nous disent si l'Univers est fini ou infini.

En outre les équations d'Einstein n'expliquent pas l'intérieur des trous noirs, ni le début de l'Univers. En effet d'après celles-ci, lorsqu'on remonte le temps de l'Univers on arrive à un espace réduit à un point et à un temps qui n'existe plus, ce que les physiciens appellent une "singularité", car ses équations expliquent le monde à très grande échelle mais pas à l'échelle microscopique.

Univers, temps, distance

Le cercle orange central (qui devrait être un point minuscule) correspond au big-bang ; la lumière ne commence à pouvoir sortir de la "soupe" que vers 380 000 ans ; on voit aussi que l'Univers s'étend dans le temps ET dans l'espace. (thousand = 1 000 ; 1 thousand million = 1 milliard)

Donc il va falloir un autre génie qui propose une nouvelle théorie qui permette de faire un nouveau pas. Cette nouvelle théorie devra être capable d'expliquer à la fois le monde à très grande échelle, comme le fait si bien la théorie d'Einstein, et le monde microscopique comme le fait si bien la physique des particules, aussi appelée mécanique quantique. Malheureusement, à l'heure actuelle ces deux théories sont inconciliables.

Pour ma part toutes ces interrogations éveillent complètement ma curiosité et cela me réjouit de savoir que nous allons probablement encore découvrir des choses merveilleuses.

Dans la prochaine note nous verrons quelques-unes des tentatives actuelles pour répondre à ces questions. 

 

Nota Bene : ne pas hésiter à poser des questions si vous souhaitez des éclaircissements sur un point ou un autre.

 

A très bientôt .

Commentaires

  • Je vais finir par me demander ce que je suis dans cet univers et si j'existe vraiment au moment où je t'envoie ce message. Tes messages me troublent !
    Ca n'exclue pas de t'envoyer des bises !....

  • Passionnant article qui est d'une clarté didactique toujours aussi merveilleuse! Ce sont là les plus passionnantes interrogations métaphysiques remises aujourd'hui aux mains des physiciens avec d'autres moyens de recherche et de calcul qu'au temps d'Aristote! Ce qui est vertigineux c'est d'aller caresser les possibles, et d'amener plus loin notre lanterne sans pouvoir assurer une connaissance objective achevée de l'univers qui en effet n'est pas un simple objet d'étude situé, fini et déterminé puisqu'il nous enveloppe et qu'au bord de nos hypothèses sur son commencement et sa fin ou sur son infinité nous rencontrons des paradoxes, des antinomies qui laissent la raison pantoise...
    Merci Dean Hausor, c'est un régal , à relire souvent pour le bonheur de se tenir à ces questions.

  • Je n'arrive pas à imaginer ce que cela signifie, quelque chose qui n'a pas de fin et qui n'a pas non plus de commencement :) C'est fascinant et angoissant au même temps. J'admire les gens qui y comprennent quelque chose et surtout les scientifiques.
    Bonne fin semaine et bon weekend A bientôt

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