D'où venons-nous ?

Ken Tapping, le 19 novembre 2014

Dans le ciel cette semaine…

  • Jupiter se lève autour de minuit.
  • Mars est très bas à l'horizon dans les lueurs du couchant. Mercure rase l'horizon à l'aube.
  • Nouvelle Lune le 22.

À l'époque où je lisais des livres d'astronomie dans l'autobus sur le trajet de l'école, personne ne semblait savoir exactement comment l'Univers avait débuté. Certains affirmaient qu'il n'avait ni commencement ni fin, alors que d'autres disaient qu'il s'était formé il y a des milliards d'années à partir d'un noyau très petit et très dense, qualifié d'« atome primitif » par un physicien. À un moment donné, il y a juste un peu moins de 14 milliards d'années selon la théorie largement admise de nos jours, cet atome aurait commencé une expansion fulgurante – qu'on appelle aujourd'hui le Big Bang. L'expansion et le refroidissement de la matière ont ensuite ralenti pour se situer au rythme que nous connaissons aujourd'hui. Il reste toutefois deux grandes questions : quelle est l'origine de l'atome primitif, et pour quelle raison a-t-il soudainement commencé à se dilater?

Notre compréhension de l'Univers repose sur trois piliers fondamentaux : les lois de mathématique et de physique d'Isaac Newton, le concept de la « relativité » élaboré par Albert Einstein et les lois de la physique quantique. La théorie d'Einstein nous éclaire sur les lois qui régissent les objets massifs de très grandes dimensions, les objets qui se déplacent à grande vitesse et les objets qui ont une très longue durée. La physique quantique s'intéresse à l'infiniment petit et enfin les lois de Newton sont la clé de l'entre-deux, c'est-à-dire le monde qui nous entoure. Nous n'avons pas encore réussi à concilier la physique du très grand et celle du très petit.

Newton aurait décrit l'espace vide comme n'était rien d'autre que cela. Pour Einstein, l'espace vide était une toile plate multidimensionnelle pouvant s'étirer, se replier et se tordre. En physique quantique, l'espace vide est un concept beaucoup plus étrange, qui n'est certainement pas vide. Selon cette conception, l'espace est un ensemble de petits éléments qui alternent sans cesse entre l'existence et la non-existence. Comme certains de ces éléments sont des particules et d'autres, leur image miroir, ils s'annulent, de sorte que l'espace paraît « vide ». Cela peut sembler bizarre, mais faisons une analogie avec un prêt financier.

Imaginez que vous êtes sans le sou. Vous empruntez 100 000 dollars à la banque. Vous avez maintenant beaucoup d'argent en poche, mais comme vous avez une dette de 100 000 dollars, vous n'avez toujours pas d'argent à vous. Vous avez toutefois les moyens de réaliser des choses. Vous pouvez lancer une petite entreprise, gagner de l'argent et rembourser votre prêt, puis vous retrouver avec un investissement productif, créer une poignée d'emplois et idéalement, faire des profits.

Selon la nouvelle conception de l'Univers, il existe un espace multidimensionnel « vide » dans lequel les atomes primitifs et leurs négatifs apparaissent et disparaissent (les deux entités contraires s'annulent, ne laissant rien derrière elles). Pensez à une vague qui ondule à la surface de la mer : l'eau forme une crête derrière laquelle un creux s'ouvre. La quantité d'eau qui forme la crête suffit exactement à combler le creux. Parfois, sous l'effet du vent ou d'autres facteurs, la vague se gonfle et le creux s'amplifie. La même chose se produit avec les atomes primitifs et leurs négatifs. Dans au moins un cas toutefois, au lieu de s'annuler sur le champ, les deux particules connaissent une expansion rapide, jusqu'au point où elles continuent de grossir sans intervention extérieure et donnent naissance à un univers. On ignore quelle force dans le cosmos pousse certains atomes primitifs à devenir des univers. Il s'agit peut-être uniquement d'une question de statistique – de façon purement aléatoire, un petit pourcentage de ces atomes deviennent des univers –, mais peut-être qu'une autre force est à l'œuvre. Ce concept s'inscrit dans une théorie récente selon laquelle des univers se créent, prennent de l'expansion et disparaissent comme des bulles dans une mousse multidimensionnelle.

Ces nouvelles idées ne sont qu'une autre étape dans les connaissances acquises sur plusieurs milliers d'années, qui élargissent constamment nos horizons. Il fut une époque où on ne s'intéressait pas à ce qui existait hors des limites de nos villages. Notre Univers est ensuite devenu le monde. Puis nous avons pensé que notre galaxie, la Voie lactée, renfermait toute la création. Au cours des dix ou vingt dernières années, notre Univers en est venu à renfermer tout ce qui s'était formé après le Big Bang. Aujourd'hui, il se peut que les nouvelles connaissances fassent exploser nos horizons. Chaque question que nous nous posons apporte une réponse qui ouvre nos frontières et génère d'autres questions.

Ken Tapping est astronome à l'Observatoire de radio-astrophysique du Conseil national de recherches du Canada, à Penticton (C.-B.) V2A 6J9.

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