discours sur l`origine de l`univers

DISCOURS SUR L'ORIGINE DE L'UNIVERS
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Etienne KLEIN
DISCOURS SUR L'ORIGINE DE
L'UNIVERS
- Service de presse - Société -
Date de mise en ligne : dimanche 7 novembre 2010
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DISCOURS SUR L'ORIGINE DE L'UNIVERS
D'où vient l'univers ?
D'où vient qu'il y a un univers ?
C'est par ces interrogations fondamentales, pour ne pas dire ontologiques, que s'ouvre le dernier ouvrage du physicien Etienne
Klein. Passeur reconnu du savoir astrophysique, Etienne Klein, physicien au CEA1] , enseignant à l'Ecole centrale, docteur en
philosophie des sciences, s'est déjà attaqué entre autre à la question du temps2] , au croisement de la physique et de la
philosophie.
Dans cet ouvrage où se mêlent astrophysique, cosmologie et métaphysique, Etienne Klein, tout en exposant les dernières
connaissances scientifiques concernant l'histoire et la formation de notre univers, s'efforce de rendre intelligible les tenants et les
aboutissants de la question de l'origine de l'univers sans faire l'économie des complexes hypothèses astrophysiques en cours,
telles la théorie des supercordes ou de la gravitation quantique...
Comme l'historien, Étienne Klein remonte le temps et nous entraîne au-delà de notre histoire, aux confins de celle de l'univers et
tente, avec nous, l'ascension du fameux mur de Planck3] ...Vertiges garantis4]...
Avis de brouillard sur l'aurore du monde5] , enjeux et défis de la question
de l'origine
Obsédante question que celle de l'origine de l'univers, elle est aussi fuyante à notre Raison. Le brouillard y règne, elle est alors
terre à conquérir... Philosophie, religion, sciences, toutes sont parties en quête de cet ultime Graal de la vie, mais aucune, pour le
moment, n'a su le ravir définitivement.
Cependant, les extraordinaires progrès de la physique depuis la fin du XIXème siècle ainsi que par ricochet, ceux de la
cosmologie ont suscité un immense espoir pour beaucoup. Le Graal serait-il enfin à portée de télescopes ou d'équations des
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astrophysiciens et cosmologiques ?
En scientifique cartésien, Etienne Klein se montre plus que prudent sur les capacités de la science actuelle à lever l'ultime voile
de brouillard drapant encore l'aurore du monde et raille même à demi-mots les quelques scientifiques imprudents6] annonçant
cette terre promise.
Réaliste et honnête, il remet dans leur perspective les futurs résultats tant attendus du LHC7] et du satellite Planck8] . Le premier
ne reproduira pas des Big Bang sur Terre et le second ne dévoilera pas l'image ultime de l'univers, le « visage de Dieu »9] .
Et pour Etienne Klein le danger est ici, dans la confusion et la désinformation du grand public, voire, tout simplement dans le
mensonge scientifique destiné à « faire du tirage »...
Étienne Klein conclut son introduction en s'interrogeant sur les capacités des théories, des équations, des ordinateurs à lever cet
ultime voile et se demande même si nous ne nous serions pas laissé abuser par la théorie du Big Bang et son « explosion
originelle » ?
Entre doutes et impertinence, Etienne Klein pose une première question vertigineuse dont le présent ouvrage est truffé : «
Sommes-nous certain que l'univers ait eu un commencement ? »10]
Histoire de l'idée d'origine de l'univers, des doutes aux certitudes ?
On appelle cosmologie la science qui s'intéresse à l'étude de l'univers (sa forme, son histoire, son évolution, ses caractéristiques)
et de ce qu'il contient (ses objets : des astéroïdes aux amas de galaxies en passant pas les étoiles et les trous noirs).
S'appuyant pour cela sur les théories (et les équations, lois) de la physique quantique et de la relativité générale, la cosmologie a
réussit à reconstituer les derniers 13,7 milliards d'années de l'histoire de l'univers affirmant ainsi que celui-ci n'a pas toujours été
semblable à ce que nous pouvons observer, qu'il a une histoire, qu'il change et plus précisément qu'il se dilate et se refroidit...
Ceci est la principale certitude obtenue par la science au cours du dernier siècle.
Balayé le cosmos immuable des Anciens, et bienvenue la conception moderne de l'univers promue par Galilée, soutenant l'idée
révolutionnaire que l'univers était mathématisable c'est-à-dire que son existence et son développement répondait à des lois
physiques universelles exprimées dans le langage mathématique. Cette conception de l'univers est ensuite reprise par Newton qui
élabore alors la première théorie universelle, celle de la gravitation.
Cependant, l'univers ne devient véritablement objet physique à part entière qu'avec la célèbre théorie de la relativité générale
enfantée en 1915 par le génie mathématique d'Albert Einstein. La relativité générale est une théorie de la gravitation dépassant
celle de Newton car la gravitation n'y est plus une simple force mais une déformation de l'espace-temps courbé par la matière et
l'énergie qu'il contient. Cette théorie est alors proprement révolutionnaire et d'une ampleur jusque-là inégalée car elle donne à
l'univers une consistance physique propre, celle de la géométrie dessinée par le tissu espace-temps et pouvant être modifiée par la
matière et l'énergie.
L'univers n'acquiert une histoire qu'après la découverte d'Edwin Hubble (et indépendamment Georges Lemaître), en 1929, qui
remarque que les galaxies s'éloignent car le tissu spatio-temporel de l'univers s'étend11]... Et en prenant cette expansion à
rebours, on démontre alors que l'univers, dans un passé lointain, était beaucoup plus petit et beaucoup plus dense qu'aujourd'hui...
C'est ainsi que naît l'idée scientifique d'origine de l'univers, une fois admise l'idée que l'univers soit un objet physique à part
entière et qu'il soit en mouvement, plus précisément en expansion.
Ainsi, la cosmologie est une science très jeune, tout comme l'idée d'univers dont il est désormais acquis qu'il a une histoire... Et
qui dit histoire, dit forcément commencement... Et curieusement, après ce tel raisonnement, c'est ici qu'Étienne Klein en
rigoureux scientifique nous interpelle et nous prodigue la prudence...
Le mirage n'est peut-être pas si loin...
Le Big Bang n'a jamais eu lieu, entre illusions et mensonges des mots
Cette origine de l'univers porterait un nom, le big bang12] . Du point de vue des cosmologistes, le big bang désigne un instant
très dense et très chaud que l'univers aurait connu, il y a 13,7 milliards d'années. Mais avec le temps, cette expression en est
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venue à désigner l'instant zéro, l'acte de naissance de la matière, de l'énergie, du temps et de l'espace ; en clair, la création du
monde.
C'est là qu'Étienne Klein nous met en garde, en nous dévoilant les coulisses de ce « big bang »...
En effet, cette singularité physique qu'est le Big Bang correspond au moment, dans l'histoire de notre univers, où l'infiniment
grand rejoint l'infiniment petit, c'est-à-dire pour la Science, où la théorie de la relativité générale (expliquant les mouvements des
objets à grande échelle) rencontre la physique quantique (explique les objets et leurs mouvement à l'échelle atomique). Or, ces
deux théories de la physique contemporaine sont...Incompatibles !
Quel coup de théâtre dans la pièce mettant en scène l'origine de l'univers ! Les dialogues des acteurs en présence ne
correspondent pas ! Concrètement, dans un univers petit, chaud et dense, la relativité générale est incapable de décrire le
comportement de la matière et de l'énergie et les cosmologistes doivent alors convoquer la physique de l'infiniment petit, la
physique quantique mettant en scène les trois autres forces à l'oeuvre dans l'univers : les forces nucléaire faible, forte et
l'électromagnétisme. Or, la quatrième force, celle décrite par la relativité générale, la gravitation, n'est pas convoquée par la
physique quantique.
En résumé, l'expression big bang ne désigne pas l'origine, le point zéro de l'histoire de notre univers mais « seulement » une
singularité physique sur laquelle buttent actuellement les deux grandes théories de la physique contemporaine.
Étienne Klein regrette cette malheureuse expression qui laisse à penser que l'univers aurait jailli d'une explosion originelle à un
instant zéro d'où serait ensuite nés la matière, l'espace et... Le temps ! Mais Étienne Klein regrette encore plus l'usage imprudent
et peu scientifique qu'en font certains vulgarisateurs auprès du public les laissant croire cette contre-vérité.
Et c'est ici que la physique rejoint la philosophie voire la théologie : si explosion primordiale il y aurait eu, qui ou quoi l'aurait
déclenché ? La question de l'origine en vient donc à rejoindre la question de l'être et du néant. Quelque chose peut-il sortir de rien
? L'être peut-il émerger du néant ? De ces questions, Dieu n'est jamais bien loin...
Étienne Klein nous emmène alors aux frontières de la connaissance physique du moment, c'est-à-dire au pied du mur de Planck,
limite actuelle des équations... Limite actuelle de notre physique et non de la physique, là encore, les mots ont leur importance...
A l'assaut du mur de Planck, les dernières théories des cosmologistes et la
fin de l'origine...
Par un abus de langage une fois de plus dénoncé par Étienne Klein, on associe très souvent le mur de Planck à l'univers tel qu'il
était il y a 10 puissance moins 43 secondes. Or, pour les physiciens, ce mur de Planck désigne au contraire la plus ancienne
période de l'univers accessible aux équations, ce qui est totalement différent.
S'approcher encore plus de l'éventuelle origine de l'univers consisterait d'abord à franchir le mur de Planck. Mais comment ?
En unifiant la physique quantique qui décrit la matière et ses interactions et la relativité générale qui décrit la manière dont cette
matière structure l'espace-temps.
En effet, au sein de l'univers primordial existaient les particules dotées d'une énergie colossale et interagissant entre elles. Les
physiciens ont déjà réussi à mettre sur pied un modèle mathématique décrivant le jeu de trois des quatre forces, dépendantes les
unes des autres au départ, c'est ce que l'on appelle le modèle standard. Mais ce modèle est incomplet car il exclut la gravitation.
Une poignée de théories encore à l'état d'hypothèses tentent de réunir ensembles, dans un même formalisme mathématique, les
quatre forces de la physique moderne.
La première et la plus célèbre est la fameuse théorie des cordes ou supercordes. Contre la physique nucléaire, elle postule non
plus l'existence d'atomes c'est-à-dire de particules ponctuelles mais de cordes dont la manière de vibrer déterminerait le type de
particules et donc ses propriétés. Dans cette théorie, l'espace-temps de l'univers contiendrait 6,7, 10, 22 dimensions imposées par
le formalisme mathématiques et imperceptibles pour nous car repliées sur elles-mêmes.
Quoiqu'il en soit, de cette théorie, plusieurs scénarios de l'origine voient le jour :
Le rebond de l'univers. L'univers aurait rebondit sur lui-même, c'est-à-dire qu'après une phase d'expansion, il aurait connu une
phase de contraction, le big bang, puis connaîtrait alors, par un mouvement de rebond sur lui-même, une nouvelle phase
d'expansion.
Collision de branes. Notre univers serait une brane, notre univers serait une 3-brane, qui flotterait dans un espace vide13] . Le
big bang correspondrait alors à une collision de deux branes.
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L'univers, fini mais sans bords selon Hawking, n'aurait pas de commencement et nos concepts d'espace et de temps n'auraient
émergé qu'à un moment de l'histoire de l'univers
Cependant, la théorie des cordes si elle prédit un résultat, celui d'une température élevée mais non infinie il y a 13,7 milliards
d'années, comporte un écueil scientifique de taille : elle n'est pas prouvable de manière expérimentale... La taille des cordes étant
trop petite et donc inaccessible aux scientifiques pour le moment.
Concernant, l'origine, cette théorie et les différents scénarios qui en découlent, font du big bang non plus une singularité initiale
mais plutôt une transition.
Le deuxième type de théorie d'unification, (de théorie du tout comme on les nomme) est fondé sur une conception différente de
l'espace-temps. Celui-ci n'est plus continu comme en physique quantique ou avec la relativité générale, mais il est granulaire,
comme un morceau de tissu aux fibres entremêlées. Mais cette trame si serrée apparaît continu, lisse, à grande échelle. Cette
théorie permet de postuler que l'espace-temps était discontinu à très petite échelle, celle du mur de Planck justement, c'est
pourquoi cette théorie se nomme la théorie de la gravitation quantique à boucles.
Bizarrement, ici aussi, on aboutit à une même vision du big bang : il n'est plus une singularité initiale de l'histoire de l'univers
mais une phase de transition, car on retrouve ici aussi l'idée du rebond car l'univers ayant atteint une certaine densité, température
ne peut plus se contracter et ne peut alors que rebondir violemment sur lui-même et s'étendre à nouveau.
Pour certains physiciens, ce serait le vide quantique qui jouerait le rôle de matrice de l'univers et la force de gravité permettrait le
déploiement de l'énergie contenue dans ce vide quantique primordial. Grâce à l'expansion très rapide de l'univers, son inflation
dit-on, les particules gagnent de l'énergie et se matérialisent. Comme tous les scénarios, celui du vide quantique tente de marier
relativité générale et physique quantique, mais surtout il apporte l'idée séduisante que l'univers se serait auto-engendré... Ici aussi,
l'origine de type « big bang » s'évanouit... Mais plus vertigineux encore, ce scénario envisagerait donc une chaîne de création
d'univers bulles nés de l'énergie du vide quantique qui resterait constante alors que la matière, du fait de l'expansion, se raréfie,
on retombe sur la situation initiale, celle où le vide quantique domine...
Enfin, d'autres cosmologistes remettent tout simplement en cause l'hypothèse de l'unicité de l'univers diluant ainsi l'origine de
celui-ci dans une myriade d'autres origines et dans ce cas-là, existerait-il une origine plus « originelle » que les autres ?
C'est la théorie des multivers fondée sur le scénario de « l'inflation éternelle ». En effet, l'univers primo-primordial aurait connu
une phase d'expansion exceptionnelle, une inflation accélérée et aujourd'hui ralentie. Cependant, d'autres régions de l'univers
continuerait de connaître une telle phase d'expansion et verraient alors se former une multitude d'univers indépendants les uns
des autres. Et c'est ici que ce scénario rejoint la théorie des cordes et de ces branes.
Cette théorie ne nous en dit pas forcément plus sur l'origine mais répond à la question de la spécificité des paramètres physiques
de notre univers : les dés auraient été jetés une multitude de fois créant ainsi des univers aux lois physiques différentes ou aux
lois physiques identiques mais aux paramètres dissemblables.
Nature et origine de l'univers, au carrefour de l'ignorance des cosmologistes
En effet, même si un Einstein serait aujourd'hui abasourdi par les progrès de la physique et de la cosmologie, il n'en reste pas
moins que ces derniers ignorent 90% de l'univers. Or, d'après la relativité générale, le contenant, l'espace-temps, est lié au
contenu de l'univers (planètes, étoiles, galaxies...).
Malgré les découvertes en physique des particules qui se sont succédé à un rythme effréné au cours du XXème, la majorité de la
matière échapperait encore aux physiciens car celle-ci ne rayonnerait pas, c'est la matière noire. Cette obscure matière fut
découverte au détour d'observations astronomiques pointant une différence entre masse réelle et masse apparente des galaxies, il
manquerait quelque chose à ces galaxies pour justifier leur influence gravitationnelle sur les trajectoires de la lumière.
Et les cosmologistes n'ont pas fini de broyer du noir car ils se sont également aperçus que l'expansion de l'univers connaissait une
phase d'accélération non prévue par les modèles... Elle serait provoquée par une énergie inconnue nommée énergie sombre qui
viendrait contrecarrer la force de gravité.
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