Alors que par les siècles passés les astronomes et les philosophes pensaient que notre univers était immuable, figé dans le temps et l’espace, créé par Dieu immortel tout comme lui
, nous sommes aujourd’hui quasiment tous persuadés qu’il a en fait été engendré il y a très longtemps par une sorte d’explosion primordiale que nous appelons Big Bang. Un instant zéro, à partir duquel tout ce qui compose notre monde est né, et surtout, avant lequel il n’y avait rien. Nous avons au passage vu précédemment que le temps n’existait pas lui non plus et que la notion d’avant l’instant zéro est caduque.
Les croyances et connaissances se sont alors affrontées afin de déterminer la nature de l’univers, statique ou expansionniste ? Autrement dit immortel ou mortel ?
Aujourd’hui, on peut dire que la question a trouvé sa réponse avec l’acceptation quasi universelle de la théorie du Big Bang élaborée en 1940 par George Gamow et du modèle standard.
Cependant, une question en amenant une autre, il convient désormais de se demander de quelle façon l’univers éteindra sa dernière bougie …
Un univers en expansion plutôt que statique
Le terme Big Bang a été cité pour la première fois en 1950 par l’astronome américain Fred Hoyle, fervent partisan (et d’ailleurs fondateur) de la théorie de l’univers stationnaire onomatopée décrivant la grande explosion avec ironie et provocation.
Il arrive souvent, malgré la rigueur qu’exige le travail théorique, que les convictions personnelles des théoriciens influent sur leurs recherchent et travaux, parfois dans le bon sens, parfois dans le mauvais…
La théorie du Big Bang de Gamow se fonde sur les équations mathématiques de la théorie de la relativité générale (équations de champ) élaborée en 1915 par Albert Einstein. Intimement persuadé que l’univers est statique, celui-ci ne peut se résoudre à accepter ce modèle inflationnaire découlant directement de sa propre théorie de la relativité. Il se met alors, en 1917, à calculer des solutions décrivant un univers statique, uniforme et isotrope à grande échelle. Dans ces conditions, le seul modèle qu’il obtient est celui d’ un univers vide. Afin d’obtenir une solution non triviale, il ajoute à ce modèle une constante dans les équations, qu’il appelle constante cosmologique. Cette constante annule alors les effets d’une éventuelle expansion ou contraction de l’univers.
Pourtant, lorsque Edwin Hubble démontre l’expansion en 1929, Einstein se ravise et admet son erreur… Il va jusqu’à confesser que l’introduction de la constante cosmologique dans les équations est la plus grande erreur de sa vie ! Il est tout de même important de noter que, malgré cet aveu (ou plutôt ce désaveu) de la part d’Einstein, la constante cosmologique est toujours conservée dans les équations, plutôt par tradition mais aussi pour expliquer une hypothétique interaction supplémentaire qui agirait à grande échelle, comme la gravitation.
Revenons rapidement sur la découverte de l’expansion de l’univers… C’est tout d’abord en 1922 que le physicien russe Alexander Friedmann et l’abbé Georges Lemaître obtiennent, en résolvant les équations de champ, un ensemble de trois solutions attribuant à l’univers une première phase d’expansion, c’est le modèle standard, ou modèle Friedmann-Lemaître. En 1929, Edwin Hubble confirme par des observations de galaxies lointaines. Dans le spectre de ces galaxies, il note systématiquement un décalage des signatures spectrales vers les plus grandes longueurs d’onde (le rouge), décalage d’ autant plus grand que les galaxies sont éloignées.
Cette observation démontre que les galaxies s’éloignent les unes et autres et surtout qu’ elles s’éloignent d’autant plus rapidement qu’elles sont lointaines, c’est la preuve d’une expansion uniforme de l’univers. Dans les années 1940, le physicien américain d’origine russe George Gamow élabore sa théorie du Big Bang, décrivant les premiers instants de l’ univers et prédisant une phase primordiale extrêmement dense et chaude.
A l’heure où vous lisez ces lignes, sachez que c’est cette théorie qui guide notre conception du monde et de son histoire…
Comme je l'ai dit précédemment, la question de la nature de l’univers est résolue… Du moins en partie, car le modèle de Friedmann-Lemaître est capable, à travers la géométrie qu’il donne à l’espace, d’extrapoler des modèles d’expansion pour l’univers qui nous font nous interroger sur son avenir.
On dit que le modèle standard confère à l’espace une géométrie non euclidienne, c’est-à- dire qu’une courbure lui est associée. La courbure de l’univers, fixée par sa densité, en détermine l’évolution future :
Soit la courbure est positive (univers fermé ou sphérique), et alors l’univers subira une phase de contraction succédant à une phase d’expansion, c’est ce qu’on appelle (en opposition au Big Bang) le Big Crunch.
Soit la courbure est négative (univers ouvert ou hyperbolique), et alors l’expansion se poursuivra indéfiniment et l’univers deviendra de plus en plus froid et de moins en moins dense.
Enfin, le physicien néerlandais Willem De Sitter et Albert Einstein proposent un modèle décrivant une courbure nulle à l’univers (univers plat ou euclidien).
Les facteurs majeurs à prendre en compte, ceux qui détermineront l’avenir de l’univers, ce sont la masse et l’énergie. Si la masse de l’univers est suffisamment importante pour contrer l’énergie de l’expansion, alors il arrivera un moment où l’univers ralentira puis se contractera, et enfin s’effondrera sous l’effet de son propre poids.
Mais ne vous faites pas de soucie, ils nous restent encore bien des années avant que ceci se produise!
Sujet: L'univers aurait t'il une fin? 
Mer 11 Jan - 19:01
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