Peut-on s’interroger sur les limites de l’univers ?

Bonjour à tous les poissons rouges !

Voilà un sujet passionnant qui va sûrement exciter vos nageoires car il divise toujours la communauté scientifique ! PRG n’a pas l’ambition de mettre d’accord cosmologistes, astrophysiciens et philosophes mais souhaite mettre en exergue ce qui les différencie sur cette question.

Pour certains, la question peut paraître bizarre…

Pour quelles raisons ?

Bien ! Tout d’abord il y a certains scientifiques qui pensent que la question ne devrait pas se poser puisque l’univers est fini dans le sens où il existe un univers observable et a donc des limites forcément ; en effet, il y a ce que l’on peut voir ou pas.

La véritable question serait donc une question plutôt philosophique et non pas scientifique située en dehors du champ de la science ; celle-ci sous-tendrait en fait de savoir si on peut tester ce qui se passe au-delà de ce que l’on peut voir.

Crédit photo : Wikipédia

Nota : dans un prochain article PRG tentera d’expliquer simplement la taille de l’univers observable dont le diamètre est estimé à près de 95 milliards d’années-lumière alors que l’âge de l’univers est lui d’environ 13.8 milliards d’années !!!

UNIVERS FINI OU INFINI : LA VERITABLE INTERROGATION

Pour d’autres scientifiques, c’est une question assez intéressante car finalement et paradoxalement on ne sait pas vraiment ce qu’elle recouvre ; peut-être cache-t-elle des concepts très lourds et « une limite » que l’on n’atteindra jamais ?

En fait, elle « convoque » la connaissance de la connaissance de l’univers et sous-entend donc de s’interroger : est que l’univers est fini ou infini ?

UN BOULEVERSEMENT : LE SATELLITE PLANCK

Si l’on ne peut pas répondre à la question, force est de constater que le satellite PLANCK nous emmène, avec la connaissance très précise et récente du rayonnement fossile, (cette première lumière de l’univers a été auparavant entrevue en 1965), à une « certaine » finitude de l’univers qui nous permet d’infléchir notre représentation cosmologique à laquelle appartient le fameux modèle du big bang. Ce modèle est critiquable certes, mais il est à ce jour le meilleur modèle que nous connaissons.

Si nous ne pouvons pas répondre à la question sur les limites, vous avez bien compris que le satellite PLANCK révolutionne notre perception cosmologique, même si elle est remise parfois en cause et cela est légitime.

SATELLITE PLANCK (crédit photo ESA)

UNE REVOLUTION ? POURQUOI ?

Le satellite PLANCK, en nous révélant le fond diffus cosmologique, nous confirme quelques éléments de base du modèle du BIG BANG

Que le fait que le ciel soit noir (paradoxe d’OLBERS) = l’univers a un âge fini ;

En effet s’il était statique homogène et infini le ciel serait très brillant et cette hypothèse est donc fausse.

L’OBSERVATION de la récession des galaxies (éloignement) d’un monde en expansion. Chaque point de l’univers semble s’éloigner de chaque autre ; il suffirait de trouver une seule galaxie lointaine qui se rapprocherait de nous pour que l’ensemble du modèle s’effondre, ce qui n’est pas le cas.

L’adéquation de la nucléosynthèse primordiale avec la physique nucléaire appliquée à la cosmologie : on sait évaluer l’abondance des différents atomes dans la première seconde du big bang et cela coïncide avec les observations.

L’adéquation des âges : le fait que les plus vieilles étoiles ont à peu près l’âge de l’univers est remarquable ; si les objets étaient plus vieux que l’univers cela remettrait en cause le modèle et si les objets étaient plus jeunes que l’univers lui-même, cela serait peu naturel.

L’observation de cette lumière relique, le fonds diffus cosmologique daté de 380 000 ans après le big bang, d’une extrême richesse, permet d’inférer de très grandes informations sur l’univers primordial et de comprendre celui-ci en le voyant tout entier pendant qu’il était tout petit !

FOND DIFFUS COSMOLOGIQUE (Crédit photo : ESA)

La cosmologie est passée d’une phase ou on disait un peu n’importe quoi à une phase de cosmologie de précision puisqu’on identifie désormais les fluctuations du fond diffus avec quelques inhomogénéités mesurées par PLANCK avec une grande précision ; celles-ci sont à l’origine de l’apparition des premières grandes structures de l’univers.

La lumière traçant la vie de l’univers mais aussi ses tout (tous) premiers instants, les mesures nous fournissent des informations sur des temps très courts caractéristiques de la physique quantique grâce à ce que l’on nomme « les fluctuations quantiques ».

On peut donc dire quelque chose des premiers instants de l’univers, cela prend forme et nous donne ensuite un autre modèle prédictif dominant avec « le paradigme de l’inflation », cette expansion paroxysmique de l’univers en un grossissement de 10 ²⁶ en un milliardième de seconde. Également, les anisotropies primordiales nous renseignent grâce aux propagations d’ondes acoustiques (on écoute l’univers) sur les structures primordiales apparues dans l’univers.

Cosmologie et physique quantique (PLANCK et le collisionneur de particules LHC) permettent conjointement donc d’aller au-delà et de sonder les effets de ce que les scientifiques recherchent aux échelles les plus infimes. Sondes spatiales et accélérateurs de particules œuvrent de pair et conjointement ; le macrocosme, l’observable à grande échelle, nous donne des renseignements précieux sur le microcosme, et peut nous dire quelque chose sur les premiers instants de l’univers, et vice versa.

DES DIFFICULTES MAJEURES TOUT DE MEME

A cela, il faut savoir :

• Que la majeure partie de la Masse de l’univers reste inconnue !

• Que L’accélération de l’expansion soit de plus en plus forte et que l’univers grandit de plus en plus vite malgré la gravité qui est la force freinage.

Ces difficultés amènent certains cosmologistes et astrophysiciens à s’interroger :

« Si l’on connait les physiques de l’univers sur près de 14 milliards d’années, on ne sait rien de la première fraction de seconde INITIALE ».

Même si le modèle du big bang reste solide, peut-on fonder une description qui commence par cette incohérence, puisque le point initial de la théorie qui prédit le big bang ne permet pas de le comprendre ? un effondrement de la théorie ?

Le big bang s’intéresse à ce qui se passe APRES mais AVANT cela n’a pas de sens et la question qui reste est celle de l’origine. Au nord du pôle Nord il n’y a rien…

REFLEXION / INTERROGATION

Sera-t-il possible de « replacer » le big bang dans un autre cadre temporel global et de changer de paradigme … comme nous l’avons fait au siècle dernier avec la croyance en un univers statique et/ou stationnaire ?

Pour cela il faut évoquer tout d’abord la topologie de l’univers en appliquant la théorie relativité générale, théorie de la gravitation et de la géométrie de l’espace ; et c’est ainsi que l’univers peut avoir trois formes =

Soit il est sphérique (comme notre planète) et il est fini (on peut marcher à la surface et revenir au point de départ) ;

Soit il a une courbure comme une selle de cheval et il est infini ;

Soit il est plat et il est infini ;

On ne sait pas quelle géométrie des trois est à l’œuvre mais on voit donc que dans deux formes sur trois, l’univers est strictement infini et la réponse, qu’elle soit mystique ou scientifique, changera de nature suivant qu’il est fini ou infini, unique ou multiple …et ce dans le cadre d’une physique locale. Face à cette complexité, nous disposons de modèles sérieux, mais si l’on pourra prouver que l’univers est fini, on ne pourra pas prouver son contraire.

Tenant compte de la théorie de l’inflation où l’on part d’un univers très petit et que celui-ci va croître dans des proportions différentes et gigantesques ici où là, on peut supposer que nous vivons dans un de ces endroits qui serait composé d’une multitude d’univers dans un espace qui serait supposé fini mais possédant des régions et des physiques différentes dont une ayant été favorable à l’apparition de la vie telle que nous la connaissons.

De la même façon, on peut imaginer de façon assez complexe une croissance d’un univers fini ou infini dans différents endroits : inflation éternelle ou multitude d’univers bulles apparaissant ici où là …

PRG : Traces de la gravité quantique, cadre théorique des cordes, gravitation quantique à boucles, univers à rebonds, pluri – vers, ou autres alternatives sont désormais nécessaires pour avoir l’espoir de fonder d’autres théories. Le modèle du big bang est raffiné mais on peut s’attendre à une révolution. PRG présentera ultérieurement les avancées de ces recherches …et des éléments de réponses possibles qui nous sont donnés.

CONCLUSION : CHANGEMENT RADICAL PHILOSOPHIQUE

Il faut bien avoir à l’esprit que la relativité générale dans sa prédiction, nous dévoile que dans deux des trois formes de l’espace-temps, l’univers est strictement infini et que les conséquences DANS LA COMPREHENSION DE NOTRE MONDE changent de nature selon qu’il est unique et fini ou multiple et infini. Pourquoi ?

C’est une question de probabilité ; prenons l’exemple de la loterie nationale, la probabilité de gagner ne s’interprète pas de la même façon selon que l’on joue une fois ou une infinité de fois. Si nous sommes là c’est que la vie est apparue, c’est que nous avons « gagné » et donc cela a un sens très différent selon qu’il y ait eu un processus avec un seul univers ou avec une infinité d’univers ; donc à un moment ou à un autre est né un univers capable de favoriser l’apparition de la vie ;

Cela questionne la question de l’existence d’un MULTIVERS, de l’existence d’une infinité de formes de vies ou bien même l’existence d’une infinité de nous-mêmes !

Mais cela serait-il testable ? l’ordre de grandeur d’un univers infini ne permet pas de faire d’expérience et nous n’avons « qu’un seul échantillon d’univers »… le nôtre !

L’image de l’univers multiple n’est pas qu’une image mais une des conséquences des modèles cosmologiques.

PRG : « La métaphysique pénètre le champ de la physique »

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