Site de vulgarisation scientifique d'Etienne Klein
"Il me plaît de penser que la physique est une sorte d’alpinisme intellectuel consistant à grimper jusqu’à des hauteurs himalayennes où le logos est rare et la vérité mutique."
D’où vient l’univers ? Et d’où vient qu’il y a 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 de 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 ? À 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 ?
1. Au commencement était la fable
Paradoxes sur l’origine de l’Univers
Mythes sur l’origine du monde dans différentes civilisations
2. De l’origine de l’idée d’Univers à l’idée d’une origine de l’Univers
Evolution sémantique du terme « univers » ; l’univers comme objet possible de science qui n’a pas nécessairement d’histoire
Galilée, père de la science moderne (mathématisation de la Nature) ; invention de l’idée d’univers au sens moderne
Einstein et Hubble, fondateurs de la cosmologie moderne avec la relativité générale et la preuve d’un univers en expansion ; constante cosmologique, fonds diffus cosmologique
Kant et la naissance du système solaire ; en note la réfutation de Laplace
3. Au commencement serait le Big Bang ?
Big Bang et idée d’instant zéro
Interaction électromagnétique (Maxwell), interactions nucléaires faible et forte
Incapacité de la relativité générale à décrire l’instant zéro
Origine de l’expression « big bang » et interprétations erronées
Paradoxe de l’être sorti du néant, pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ?
Défi : franchir le mur de Planck
4. Comment escalader le mur de Planck ?
Constantes universelles ; énergie, longueur et temps de Planck
Forces dans l’univers primordial, limites du modèle standard à haute énergie
Lois et conditions physiques
Description du LHC
Fonds diffus cosmologique
Incompatibilité physique quantique – relativité générale aux premiers instants de l’univers
Théorie des supercordes (Veneziano, Scherk, Julia, Schwarz, Green) : dimensions supplémentaires, graviton, scénarios envisagés pour le big bang : pré-big bang, collision de branes, univers sans bord (Hawking)
Disparition de l’idée de singularité
Statut de la théorie des cordes, entre beauté et vérité
Théorie de la gravitation quantique à boucles (Ashtekar, Jacobson, Rovelli, Smolin), structure de l’espace-temps (discret), prédictions en cosmologie
Vide quantique : particules virtuelles
Système et état physiques, champ quantique, champ électronique
Energie du vide, univers bulles
Multivers : énigme de l’homogénéité de l’univers et de sa courbure
Hypothèse de l’inflation (Guth, Starobinsky), inflation éternelle (Linde, Vilenkin), lien avec la théorie des supercordes
Univers complexe : hasard ou ajustement ? Intervention de Dieu ?
Questions de l’origine de l’univers et de l’être : toujours ouvertes
5. La cosmologie a encore du noir à broyer
Matière noire : étude de galaxies et de mirages gravitationnels ; neutralino ? théorie MOND ? (en note)
Expansion accélérée de l’Univers, supernovae, énergie noire et constante cosmologique
6. Une théorie du tout nous dira-t-elle tout sur tout, ou surtout pas ?
Anecdote Pauli face à Dieu ; idée d’unification
Statut épistémologique d’une théorie du tout ; « pensée de Dieu » (Hawking)
Risque de conclusions métaphysiques, limites de la cosmologie et de la théorie du tout, en particulier sur les questions existentielles
7. L’origine, une affaire d’immanence ou de transcendance ?
Sens du mot origine, cause première transcendante ou fondement logiquement premier immanent
En Physique : hypothèse de l’émergence du temps
Formation des noyaux d’atomes, obstacle de l’origine des particules (quarks, gluons)
Origine de la masse des particules : de l’insuffisance du modèle standard au boson de Higgs (Englert, Brout, Higgs) (écrit avant sa découverte)
Temps : fondamental ou secondaire ?
Statut des lois physiques : rencontre entre deux électrons, permanence des lois dans un univers en évolution, illustrations avec Spinoza, Platon, Leibniz
Hypothèse d’évolution des lois physiques dans le temps (Smolin)
Analyse de l’idée de changement, qui suppose une permanence
Impuissance à décrire le néant et le passage à l’être
8. Le début, une question sans fin
Questionnement humain intarissable
Valeur rétrospective du jugement vrai (Bergson) ; exemple de l’origine du langage
Pensée chinoise : transition continue, perpétuel devenir
Limites du langage et de nos concepts (Wittgenstein)