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Etienne Klein, Discours sur l'origine de l'univers
Etienne Klein, Discours sur l'origine de l'univers

Etienne Klein, Discours sur l'origine de l'univers, Flammarion, Champs/Sciences, 2016

Table : Avis de brouillard sur l'aurore du monde - 1. Au commencement était la fable - 2. De l'origine de l'idée d'univers à l'idée d'une origine de l'univers : Galilée invente l'idée "d'univers" - la physique finit par saisir l'univers... et établi qu'il n'est pas statique - 3. Au commencement serait le big bang ? : Un instant zéro devenu (trop) célèbre - "big bang" a fait bingo - Un certain précipité métaphysique - 4. Comment escalader le mur de Planck ? : Taper fort, c'est voir chaud - Des équations qui vont dans le mur avant de l'atteindre - La théorie des supercordes : le bonheur est-il dans le pré- ? - La théorie quantique à boucles : l'univers, un objet bondissant ? - Le vide quantique serait-il le berceau de l'univers ? - Les "multivers" : notre univers serait-il un cas parmi tant d'autres ? Mais où est donc passée l'origine ? - 5. La cosmologie a encore du noir à broyer : comment faire la lumière sur la matière noire ? - Qui appuie sur la pédale d'accélérateur de l'expansion ? - 6. Une théorie du tout nous dira-t-elle tout sur tout, ou surtout pas ? : Mirages du point final - Théorie du tout n'est pas théorie de tout - 7. L'origine, une affaire d'immanence ou de transcendance ? : La physique aurait-elle un faible pour l'immanence ? - Les lois de la physique transcendent-elle l'univers ? - Un néant peut-il se transmuter en un univers ? - 8. Le début, une question sans fin : Petit pas de côté du grand côté chinois - Glossaire - Bibliographie.

L'auteur :

Professeur à l'Ecole centrale, docteur en philosophie des sciences, Etienne Klein a crée et dirige le Laboratoire de recherche sur les sciences de la matière au Commissariat à l'énergie atomique (CEA). Il a notamment publié Petit voyage dans le monde des quantas, Les tactiques de Chronos et le facteur temps ne sonne jamais deux fois.

Le livre :

"D'où vient l'univers ? Et d'où vient qu'il y a un un univers ? Irrépressiblement, ces questions se posent à nous. Et dès qu'un discours prétend nous éclairer, nous tendons l'oreille, avides d'entendre l'écho du tout premier signal : les accélérateurs de particules vont bientôt nous révéler l'origine de l'univers en produisant des "big bang sous terre" ; les données recueillies par le satellite Planck nous dévoiler  le "visage de Dieu" ; certains disent même qu'en vertu de la loi de la gravitation l'univers a pu se créer lui-même, à partir de rien...

Le grand dévoilement ne serait donc devenu qu'une affaire d'ultimes petits pas ? Rien n'est moins sûr... Car de quoi parle la physique quand elle parle "d'origine" ? Qu'est-ce que les théories actuelles sont réellement en mesure de nous révéler ?

A bien les examiner, les perspectives que nous offre la cosmologie contemporaine sont plus vertigineuses encore que tout ce que nous avons imaginé : l'univers a-t-il jamais commencé ?"

"Au commencement serait le Big Bang ? (extrait du chapitre 3)

En toute rigueur, le Big Bang désigne l'époque très dense et très chaude que l'univers a connue il y a environ 13,7 milliards d'années. Il désigne aussi l'ensemble des modèles cosmologiques initiés par Georges Lemaître qui décrivent cette phase, et qui commencèrent d'être discutés dans les années 1950, après que Georges Gamow, joyeux drille d'origine russe, eut démontré que l'univers primordial avait dû être non seulement très petit et très dense, mais aussi torride, donc très énergétique. A ses débuts, la matière a connu un moment de fièvre inimaginable. 

En général, le terme Big Bang est employé telle une métonymie de l'origine, comme si les modèles de Big Bang avaient directement accès à l'instant zéro, présenté comme l'instant marquant le surgissement simultané de l'espace, du temps, de la matière et de l'énergie. Dans le langage courant, l'expression Big Bang en est même venue à  désigner grosso mode la création du monde, pour ne pas dire le fiat lux originel.

A priori, il ne s'agit nullement d'un contresens : selon les premières versions des modèles de Big Bang, si l'on regarde ce que fut l'univers dans un passé de plus en plus lointain, on observe que les galaxies se rapprochent les unes des autres, que la taille de l'univers ne cesse de diminuer et qu'on finit en effet par aboutir - sur le papier - à un univers ponctuel - non pas au sens où il était à l'heure à ses rendez-vous, mais où il se réduisait à un point géométrique de volume nul et de densité infinie.

En d'autres termes, si l'on déroule le temps à l'envers, du présent vers le passé, les équations font bel et bien surgir un instant critique, traditionnellement  appelé "instant zéro" qui serait apparu il y a 13,7 milliards d'années : cet instant se trouve directement associé à ce qui est communément appelé une "singularité initiale", sorte de situation théorique monstrueuse où certaines quantités, telles la température ou la densité deviennent infinies. Or qu'est-ce qui empêche d'assimiler cette "singularité initiale" à l'origine effective de l'univers ? De prime abord, rien. Mais seulement de prime abord..."

Le mur de Planck 

La route qui attend les chercheurs s'annonce longue et tortueuse. Car pour pouvoir affronter les conditions de l'univers "vraiment primordial" et devenir capables d'en parler, il faudrait qu'ils puissent franchir ce qu'ils appellent le "mur de Planck", en passe de devenir aussi célèbre que celui de Berlin, mais beaucoup plus stimulant. Ce terme désigne un moment particulier de l'histoire de l'univers, une phase par laquelle il est passé et qui se caractérise par le fait que les théories physiques actuelles sont impuissantes à décrire ce qui s'est passé en son amont.

Le mur de Planck est ce qui nous barre l'accès à la connaissance de l'origine de l'univers, si origine il a eu. Il incarne en effet la limite de validité et d'opérativité des concepts de la physique que nous utilisons : ceux-ci conviennent pour décrire ce qui s'est passé après lui, pas ce qui a eu lieu avant lui (ainsi, nos représentation habituelles de l'espace et du temps perdent toute pertinence en amont du mur de Planck). Attention, cela ne revient pas à dire que l'univers a "ressenti" quelque chose de particulier au moment de son passage par ce fameux rempart théorique : figuration symbolique de la zone à partir de laquelle nos concepts de mettent à flageoler, le mur de Planck est moins un mur proprement physique qu'un mur pour notre physique. Donc un défi pour les chercheurs...

​​​​​​​Pour ce faire, ils doivent tenter de mettre sur pied une théorie plus puissante que la seule relativité générale, une théorie capable d'embrasser aussi les trois autres interactions fondamentales (interaction électromagnétique, interaction nucléaire forte, interaction nucléaire faible) qui avaient alors des intensités comparables. Or ces trois interactions sont décrites aujourd'hui grâce au formalisme de la physique quantique, celle qui s'applique au monde de l'infiniment petit , et dont les principes ne s'accordent justement pas avec ceux de la relativité générale. Il ne reste plus qu'à élaborer ce qu'on appelle une "théorie quantique de la gravitation", c'est-à-dire des équations qui unifieraient en un seul et même cadre théorique la physique quantique et la gravitation.

Le problème est : comment faire ?"

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