Que s'est-il passé avant le big bang ?

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

Qu'est-ce qui a fait naître l'univers ? La cause première doit être spéciale, disent les scientifiques. Mais si l'on attribue le début de tout au Big Bang, la question se pose: que s'est-il passé avant cela ? L'auteur propose un raisonnement fascinant sur le début des temps.

Demander à la science ce qui était avant le temps revient à demander « Qui étiez-vous avant de naître ? »

« La science nous permet de déterminer ce qui s'est passé en un milliardième de seconde après le Big Bang.

« Mais nous ne saurons presque jamais ce qui a causé le Big Bang.

« C’est décevant, mais certaines choses sont complètement inconnaissables. Et c'est bon.

Soyons honnêtes: il est assez étrange de penser que l'histoire de l'Univers a commencé avec une sorte d'anniversaire il y a 13,8 milliards d'années. Ceci est conforme à de nombreux principes religieux, selon lesquels le cosmos a été créé par une intervention d'en haut, bien que la science n'en dise rien.

Que s'est-il passé avant le commencement des temps ?

Si tout ce qui s'est passé a une relation causale, alors qu'est-ce qui a causé l'émergence de l'univers ? Pour répondre à une question très difficile sur la Cause Première, les mythes religieux sur la création du monde utilisent ce que les anthropologues culturels appellent parfois « être positif » ou un phénomène surnaturel. Puisque le temps a commencé à un moment donné dans un passé lointain, la Cause Première doit être spéciale. Ce doit être une raison sans cause, un phénomène qui vient de se produire, et rien ne l'a précédé.

Mais si l'on attribue le début de tout au Big Bang, la question se pose: que s'est-il passé avant cela ? Lorsqu'il s'agit de dieux immortels, c'est une tout autre affaire, puisque pour eux l'intemporalité n'est pas une question. Les dieux existent en dehors du temps, et pas nous. Pour nous, il n'y a pas de "avant l'heure". Par conséquent, si l'on se pose la question de ce qui s'est passé avant le Big Bang, ce sera un peu inutile, même s'il faut en trouver le sens. Stephen Hawking l'a un jour assimilé à la question « Qu'est-ce qu'il y a au nord du pôle Nord ? » Et j'aime la phrase « Qui étiez-vous avant votre naissance ? »

Aurelius Augustin a émis l'hypothèse que le temps et l'espace sont apparus avec la création du monde. Pour lui, c'était, bien sûr, la providence divine. Et pour la science ?

En science, afin de comprendre comment l'Univers est né, s'est développé et a mûri, nous remontons le temps en essayant de reconstituer ce qui se passait. Comme les paléontologues, nous identifions les "fossiles", c'est-à-dire les restes de matière d'autrefois, puis avec leur aide nous apprenons les divers phénomènes physiques qui existaient à cette époque.

Nous supposons avec confiance que l'Univers est en expansion depuis des milliards d'années et que ce processus se poursuit maintenant. Dans ce cas, « expansion » signifie que les distances entre les galaxies augmentent; les galaxies s'éloignent les unes des autres à une vitesse qui dépend de ce qui était à l'intérieur de l'univers à différentes époques, c'est-à-dire de la matière qui remplissait l'espace.

Le big bang n'était pas une explosion

Quand on parle du Big Bang et de l'expansion, on imagine l'explosion qui a tout déclenché. C'est pourquoi nous l'avons nommé ainsi. Mais c'est une idée fausse. Les galaxies s'éloignent les unes des autres, car elles sont littéralement séparées par l'étirement de l'espace lui-même. Tel un tissu élastique, l'espace s'étire et emporte avec lui les galaxies, comme le courant d'une rivière emporte des bûches avec lui. Ainsi, les galaxies ne peuvent pas être appelées débris volant d'une explosion. Il n'y a pas eu d'explosion centrale. L'univers s'étend dans toutes les directions, et il est complètement démocratique. Chaque point est d'égale importance. Quelqu'un dans une galaxie lointaine voit la suppression d'autres galaxies de la même manière que nous.

(Remarque: les galaxies voisines présentent des écarts par rapport à ce flux cosmique appelé « mouvement local ». Ceci est causé par la gravité. Par exemple, la nébuleuse d'Andromède s'approche de nous.)

Retour au passé

Si nous faisons tourner le film cosmique à l'envers, nous verrons comment la matière est de plus en plus comprimée dans l'espace qui rétrécit. La température augmente, la pression augmente et la décroissance commence. Les molécules se décomposent en atomes, les atomes en noyaux et électrons, les noyaux atomiques en protons et neutrons, puis les protons et neutrons en quarks. Cette décomposition séquentielle de la matière en ses constituants les plus basiques et les plus élémentaires se produit lorsque l'horloge tourne dans la direction opposée à l'explosion.

Par exemple, les atomes d'hydrogène se désintègrent environ 400 000 ans avant le Big Bang, les noyaux atomiques en une minute environ et les protons avec des neutrons en un centième de seconde (vu à l'envers, bien sûr). Comment le savons nous? Nous avons trouvé les restes de rayonnement de l'époque où les premiers atomes se sont formés (rayonnement de fond de micro-ondes relique) et avons compris comment les premiers noyaux d'atomes de lumière sont apparus lorsque l'univers n'avait que quelques minutes. Ce sont précisément les fossiles cosmiques qui nous montrent le chemin dans la direction opposée.

À l'heure actuelle, nous pouvons simuler expérimentalement les conditions qui existaient lorsque l'univers était à un milliardième de seconde. Cela peut nous sembler une valeur négligeable, mais pour une particule légère d'un photon, c'est un temps long, lui permettant de parcourir une distance qui est un billion de fois le diamètre d'un proton. Lorsque nous parlons de l'Univers primitif, nous devrions oublier les normes humaines et les idées sur le temps.

Bien sûr, nous voulons nous rapprocher le plus possible du moment où le temps était égal à 0. Mais à un moment donné nous nous heurtons au mur de l'ignorance et ne pouvons qu'extrapoler nos théories actuelles dans l'espoir qu'elles nous donneront au moins quelques indices de ce qui se passe au début des temps, à des énergies et à des températures que nous ne pouvons pas créer en laboratoire. Mais nous savons une chose avec certitude. Lorsque le temps est proche de zéro, notre théorie actuelle des propriétés de l'espace et du temps, qui est la théorie de la relativité générale d'Einstein, ne fonctionne pas.

C'est le domaine de la mécanique quantique, dans lequel les distances sont si petites qu'il faut imaginer l'espace non pas comme une nappe continue, mais comme une structure granulaire. Malheureusement, nous n'avons pas de théorie qualitative décrivant une telle granularité de l'espace, car il n'y a pas de lois physiques de la gravité à l'échelle quantique (appelée gravité quantique). Les candidats, bien sûr, sont, par exemple, la théorie des supercordes et la gravitation quantique à boucles. Mais il n'y a actuellement aucune preuve qu'ils décrivent correctement les phénomènes physiques.

La cosmologie quantique ne répond pas à la question

Néanmoins, la curiosité d'une personne exige que les limites soient rapprochées de la valeur zéro du temps. Que peux tu dire? Dans les années 1980, Alexander Vilenkin, Andrei Linde, James Hartl et Stephen Hawking ont proposé trois modèles de cosmologie quantique, dans lesquels l'univers existe en tant qu'atome et l'équation est similaire à celle utilisée en mécanique quantique.

Dans cette équation, l'univers est une onde de probabilité qui, par essence, relie la région quantique intemporelle à la région classique, où il y a du temps, c'est-à-dire à l'univers dans lequel nous habitons et qui est maintenant en expansion. Le passage du quantique aux classiques signifie littéralement l'émergence de l'espace, ce que nous appelons le Big Bang. Ainsi, le Big Bang est une fluctuation quantique sans cause, aussi aléatoire que la désintégration radioactive: de l'absence de temps à sa présence.

En supposant que l'un de ces modèles simples soit correct, s'agirait-il d'une explication scientifique de la Cause Première ? Pouvons-nous nous débarrasser complètement de la nécessité d'une cause en utilisant les probabilités de la physique quantique ?

Malheureusement non. Bien sûr, un tel modèle serait une prouesse intellectuelle stupéfiante. Ce serait un pas en avant colossal dans la compréhension de l'origine de tout. Mais ce n'est pas assez. La science ne peut pas exister dans le vide. Elle a besoin d'un appareil conceptuel, des concepts tels que l'espace, le temps, la matière, l'énergie. Elle a besoin de calculs, elle a besoin de lois de conservation de quantités telles que l'énergie et la quantité de mouvement. Vous ne pouvez pas construire un gratte-ciel à partir d'idées, tout comme vous ne pouvez pas créer un modèle sans concepts ni lois. Demander à la science d'« expliquer » la cause première revient à demander à la science d'expliquer sa propre structure. Il s'agit d'une demande de fournir un modèle scientifique qui n'utilise pas de précédents, il n'y a pas de concepts antérieurs sur lesquels opérer. La science ne peut pas faire cela, tout comme une personne ne peut pas penser sans cerveau.

L'énigme de la cause fondamentale reste non résolue. Comme réponse, vous pouvez choisir la religion et la foi, et vous pouvez également supposer que la science découvrira tout au fil du temps. Nous pouvons aussi, comme l'ancien grec sceptique Pyrrhon, reconnaître humblement qu'il y a des limites à nos connaissances. Nous pouvons nous réjouir de ce que nous avons accompli et continuer à comprendre, tout en réalisant qu'il n'est pas nécessaire de tout savoir et de tout comprendre. Il suffit que nous continuions à nous intéresser avec curiosité.

La curiosité sans énigme est aveugle, et une énigme sans curiosité est imparfaite.