22 novembre 2010

L’Univers a-t-il une origine ?

Le grand problème actuel de la Cosmologie est d’expliquer l’origine de l’Univers. Le chemin suivi est d’utiliser les outils de la mécanique quantique pour chercher à établir une « Théorie du Tout », Graal de la physique contemporaine, capable d’expliquer la naissance et l’évolution de notre Univers. La Relativité Générale prédit un Univers en expansion, ce qu’a confirmé les observations d’Edwin Hubble en 1929 : les galaxies s’éloignent les unes des autres à une vitesse d’autant plus grande qu’elles sont plus éloignées, signe d’une expansion de la géométrie de l’Univers dans toutes les directions de l’espace (ce qui est différent du déplacement des galaxies les unes par rapport aux autres). Comme les équations de la physique sont symétriques par rapport au temps, il est possible de mettre en évidence un monde de plus en plus petit, dense et chaud en remontant le temps. C’est de cette façon que l’on démontre qu’il y a environ 13,7 milliards d’années, l’Univers se réduisait à une singularité, c’est-à-dire un point infiniment dense et chaud. Mais la physique a toujours eu horreur des infinis, ce qui fait soupçonner qu’il se passe autre chose à l’instant zéro. De plus, ce point « zéro » se trouve nécessairement situé dans le « néant » (qui n’est pas le « vide »), ce qui pose quelques problèmes métaphysiques : en effet, dès que l’on cherche à concevoir ce « néant », on donne lui donne une réalité qui exige que l’on se pose la question de savoir « dans quoi » est situé ce néant.
La théorie quantique décrit les phénomènes du monde de l’infiniment petit, la relativité générale décrit les phénomènes gravitationnels de l’infiniment grand. La mécanique quantique définit les interactions par échange de particules (bosons) entre les particules constituant la matière (fermions). La relativité générale, quant à elle, attribue la force de gravité à une déformation géométrique de l’espace due à la présence de la matière, ce qui fait disparaître le paradoxe d’une interaction qui se propagerait instantanément, c’est-à-dire plus vite que la lumière. Il s’agit de deux visions incompatibles du monde. Le modèle standard du monde des particules élémentaires décrit trois des quatre interactions fondamentales (électromagnétique, nucléaire faible, nucléaire forte) en délaissant la gravité. Dans le monde qui est le nôtre, ces deux domaines sont bien distincts, ce qui permet de les traiter séparément. Mais il n’en est pas de même lorsque les dimensions spatiales de l’Univers sont de l’ordre de la longueur de Planck (10 puissance (-35) cm), la matière et l’espace-temps étant alors tellement enchevêtrés qu’aucune méthode de calcul ne sait traduire cette situation qui consisterait à prendre en compte simultanément les quatre interactions fondamentales. Lorsque l’Univers est réduit à ces dimensions, c’est-à-dire à 10 puissance (-43) seconde avant le « temps » zéro (temps de Planck), les équations dégénèrent, l’espace-temps se dissout. Tant que l’Univers n’a pas atteint l’âge du temps de Planck, le temps et l’espace tels que nous les connaissons n’existent pas. En deçà du temps de Planck, la Relativité Générale et la physique quantique deviennent incompatibles car les quatre forces fondamentales sont du même ordre de grandeur et il n’est plus possible d’en négliger une seule. Donc, en-deça du temps de Planck, on ne sait pas ce qui se passe, le prétendu temps zéro n’a pas de sens. Pour essayer de mettre en équation cette « durée » de Planck, les physiciens ont essayé d’élaborer des hypothèses. D’où une floraison de théories (les supercordes, les branes, les multivers, …) , débouchant sur un « événement » initial donnant naissance à notre Univers, qui font disparaître la singularité et, du même coup, l’instant zéro ce qui signifie que l’Univers n’a pas d’origine, au sens temporel du mot. L’inconvénient majeur de ces théories est qu’elles sont invérifiables (au sens de Karl Popper) et qu’elles ne sont donc, à ce jour, que des conjectures et risquent bien de le rester. De plus, aucune théorie n’est et ne sera capable de répondre à l’ultime question : POURQUOI y a-t-il quelque chose plutôt que rien.
Cf. l’ouvrage d’E. Klein : Discours sur l’origine de l’Univers (Éditeur Flammarion)

1 commentaire:

Jacques RUIZ a dit…

Je pense que le rien contient quelque chose . Très bon article
Je suis aussi passionné de cosmologie Slutations