Exposition ORIGINE 18 0ctobre au 1 novembre

Le mercredi 19 octobre à 18h

Rejoignez la médiathèque de Terrasson pour découvrir

Le Big Bang

la formation de l’univers, son évolution et sa mort


AU COMMENCEMENT DU COMMENCEMENT
Patricia Desvalois, Astro-peintre

SIGNES ET TRACES OBSERVABLES DU BIG BANG
Benjamin Legrand, Astro-photographe

« LES RÉGLAGES » QUI ONT PERMIS L’EXISTENCE DE L’UNIVERS ET DE LA VIE
Antoine Contreras
Le sujet des formes de vies extraterrestres sera aussi la bienvenue
Événement à venir :
Origine
Expo rencontre à l’espace Jean Rouby
du 18 octobre au 1^er novembre

Vernissage samedi 22 octobre à 17 H

RENCONTRE ARES : le BIG BANG ou l’origine de l’Univers

Une cinquantaine de personnes se sont rencontrées autour du sujet « Big Bang » (l’origine de l’Univers) à la médiathèque de Terrasson, mercredi. L’ARES avait choisi de s’expatrier, exceptionnellement, dans l’intention de toucher un autre public.

Trois spécialistes ont expliqué ce Big Bang (concept découvert par l’Abbé Lemaître et A. Friedman au début du XXème siècle), l’instant, ce millième de seconde, où tout l’Univers s’est créé en partant d’une « singularité », soit un point de taille minuscule, mais contenant toute l’énergie et toute la masse de ce qui deviendra l’Univers ! C’est une merveilleuse aventure scientifique, des découvertes incroyables… mais aussi cela pose des problèmes philosophiques, voire métaphysiques.

Benjamin Legrand a explicité les signes et preuves de l’existence de ce commencement observables et mesurables aujourd’hui. L’éloignement progressif des constellations les unes par rapport aux autres, la découverte fortuite d’un bruit de fond électromagnétique universel dont la fréquence le rattache, sans aucun doute, à « l’explosion initiale », sont déjà des preuves observables. Elles sont compatibles et constituent une preuve de la justesse de la théorie de la relativité générale d’Einstein (le fameux E=mC² !). De plus, grâce aux très puissants télescopes modernes et l’apport de l’informatique pour analyser les données enregistrées, on a pu enregistrer les rayonnements émis par les lointaines planètes. Ce rayonnement lumineux est décalé vers le rouge et l’infra-rouge, preuve que ces objets astronomiques s’éloignent de notre système solaire, et d’ailleurs de tous les autres systèmes : on dit que l’Univers est en expansion.

Antoine Contreras a présenté, très pédagogiquement, les « constantes ». Les constantes sont des nombres invariants et universels. Ce sont les quatre constantes fondamentales (vitesse de la lumière, force gravitationnelle, force atomique faible et la force atomique forte) et aussi de nombreuses autres constantes physiques (de Planck, charge élémentaire…) ayant trait à la structure de la matière, l’infiniment petit. La matière peut ainsi être analysée, mathématisée, et les interactions déduites. Ainsi on sait que toutes les sortes d’atomes existant (118 éléments) proviennent des atomes d’hydrogène et d’Hélium initiaux qui, avec les très très hautes températures du cœur des étoiles, ont fusionné et réagi pour créer tous les autres atomes. Or si une de ces constantes avait été infinitésimalement différente, l’Univers n’aurait pas pu être ! Et le vivant non plus évidemment.

C’est Patricia Desvalois qui a poursuivi et approfondi la rencontre. Elle a souligné et développé les gigantesques progrès de la connaissance aussi bien de l’infiniment grand que de l’infiniment petit. Sans cacher les problèmes ou énigmes qui persistent. Enigmes scientifiques avec le manque, par exemple, d’une théorie qui recouvrerait et unifierai les théories de la relativité générale d’Einstein et la mécanique quantique. Par ailleurs, des hypothèses variées sont émises par de nombreuses équipes scientifiques : existe-t-il d’autres univers (ce qui constituerai un « multivers ») ? L’Univers qui a eu un début aura une fin, inéluctable (rassurons-nous dans des milliards d’années…). Ensuite peut-on imaginer un « rebond » avec création d’un nouvel Univers ?.... beaucoup de scénarios envisagés.

Mais aussi énigmes (ou mystères ?) sur les questions fondamentales en plus des énigmes scientifiques : quoi ou qui a mis le processus en branle ? Peut-on imaginer un principe, ou une intelligence très supérieure, qui aurait engendré à la fois l’évènement de création de l’Univers et le réglage des constantes qui ont permis son existence et sa persistance. Et qui de surcroit, mais ça nous intéresse fondamentalement, a créé les conditions d’une vie possible sur la terre avec la gravité, l’oxygène et le carbone, les équilibres thermiques... tous indispensables. La vie quel mystère ! Pourquoi et comment cette création si délicate, si complexe la Vie ? Surtout qu’elle s’accompagne de la mort… obligatoire !

Et quelle serait la place réservée à l’Homme, cet être encore plus complexe avec son langage et sa capacité à penser, dans ce dessein ?...

Existe-t-il de la Vie ailleurs que sur la terre sur d’autres planètes ? On peut affirmer que très nombreuses sont les planètes ayant les mêmes conditions que la planète terre : autant qu’il y a de grains de sable sur l’ensemble de la terre !!! Donc il est très probable que de la Vie a pu se développer ailleurs ; on ne sait pas quelle forme de vie, on ne sait pas où… mais c’est, en toute hypothèse beaucoup trop loin pour communiquer ou se rencontrer. A des milliers d’années-lumière (vitesse de la lumière 300 000 Km par seconde) donc distance = vitesse de la lumière à multiplier par le nombre de secondes dans des milliers d’années…

A chacun ses réponses : les intervenants, comme la salle, n’étaient pas unanimes sur toutes ces questions. Et cela coïncide bien avec le cadre de l’ARES où rien n’est imposé et où chacun forge ses convictions propres, librement.

Quelques  Photos

Benjamin Legrand



Le mot Origine fait référence à la source, la naissance. 
Pour remonter aux origines, il faut proposer un scénario qui soit capable de rendre compte des phénomènes observés dans notre univers. 

Quelles sont les principales idées qui découlent de l‘ observation du ciel et qui sont à la base de ce que l on nomme le modèle cosmologique,
Ou mieux qui nous permettent de départager un modèle pertinent d’un mauvais modèle ?



Le Paradoxe de Olbers
Le ciel de nuit est noir. 
Dans un univers statique et éternel, plus ou moins uniformément empli d'étoiles, et de galaxies, le ciel de nuit serait lumineux et non pas noir.
Ce n’est pas un argument en faveur du modèle du Big Bang, mais cela montre au moins que l'image la plus intuitivement acceptable - un cosmos figé et existant de toute éternité - ne fonctionne pas.

L’éloignement des galaxies 
L’argument décisif, le plus évident, le plus simple aussi, est très certainement l'observation de l‘éloignement des galaxies. Chaque galaxie observée dans l'univers s'éloigne de chaque autre. Il dessine immédiatement l'image d'un univers en expansion, à l'instar d'une gigantesque bombe en explosion.

L’âge des plus vieux objets
Dès lors que l'on observe un univers en expansion se pose inévitablement la question de son âge. Si, en effet, les points d'univers s'éloignent les uns des autres, il doit exister un instant où tous ces points se touchaient. À partir de la vitesse d'expansion observée, il est très facile d'inférer approximativement le temps qui nous sépare de cet événement primitif. Et de façon remarquable, les plus vieux objets astrophysiques ont un âge qui est proche de cette valeur, mais un peu inférieur. C'est un résultat très convaincant en faveur du modèle du Big Bang.

L’évolution des galaxies
Étant donné que la lumière se déplace à une vitesse finie, les objets lointains sont observés tels qu'ils étaient « dans le passé ». Or, en étudiant certaines galaxies, il apparut dès le milieu du XXe siècle que les plus proches différaient des plus lointaines. Autrement dit, puisque voir loin, c'est voir tôt, une évolution temporelle a eu lieu. C'est un argument décisif. Si l'univers existait de toute éternité, il n'y aurait aucune raison de se trouver en plein cœur d'une phase d'évolution.

Abondance des éléments 
La physique nucléaire est une science bien maîtrisée. On peut, grâce à elle, prédire ce que devraient être les abondances des différents atomes dans un modèle de type Big Bang. Aujourd'hui, ces études sont très sophistiquées, l'adéquation entre les prédictions et les mesures est remarquable. Ce bon accord entre les observations et les contraintes imposées par le modèle du Big Bang est un élément central et subtil en sa faveur.

Le fond diffus cosmologique  
Le rayonnement fossile est sans doute la découverte la plus importante de la cosmologie contemporaine. La mise en évidence d'un bain de lumière  très « froide » emplissant tout l'univers, de façon très homogène, et présentant exactement l'énergie attendue est une confirmation éclatante du modèle du Big Bang. Le satellite Cobe en a mesuré la dispersion en température. L'histoire ne s'est pas achevée ici, et un second satellite (WMap) est allé beaucoup plus loin : il s'est intéressé plus en détail aux infimes différences de températures que présente ce rayonnement dans des directions différentes. Aujourd'hui, c'est Planck, un satellite de l'Esa, qui donne les meilleurs résultats concernant le rayonnement fossile, avec une sensibilité plusieurs centaines de fois supérieure à celle de WMap. Il permet d'affiner encore notre description quantitative du modèle du Big Bang et de construire une cosmologie de haute précision.

De la Relativité générale à la physique des particules
La théorie de la relativité générale est la pierre angulaire du modèle standard cosmologique. Cela suppose que la théorie décrit correctement les interactions gravitationnelles a l échelle cosmologique. Théorie qui n’a toujours pas été mis en défaut par nos observations et qui a fait d’extraordinaires prédictions. (Existence des Trous noirs, lentilles gravitationnelles,…). Elle décrit extrêmement bien l’univers jusqu’à ces premiers instants. 
Quand on tente de d’écrire la naissance de l’univers, on revient à un instant ou la température, la densité, la courbure de l univers deviennent infinies. C’est ce que l’ on nomme une « singularité mathématique », un phénomène que l on retrouve au cœur des trous noirs et qui nous montre la limite de la théorie. 
A ce moment, l'Univers ne répond pas aux règles qui le régissent aujourd'hui, mais à celles qui existent dans l'infiniment petit. Il n’y a pas, aujourd’hui, de théorie confirmée d’unification de la gravitation avec les autres forces (Électro-magnétisme, force nucléaire forte et force nucléaire faible). L’unification de la gravité avec les trois autre forces fournirait une « Théorie du tout ». C’est ce que tente de proposer la théorie des cordes (modèle Multivers) ou encore la théorie de la gravitation quantique à boucle (modèle d’univers à rebond), sans y parvenir de façon satisfaisante.

L’ère de Planck
Revenir à l’origine, c’est faire un plongeon dans la singularité et se heurter violemment au mur de Planck (Max Planck est un des fondateurs de la mécanique quantique). Le mur de Planck décrit l’instant à partir duquel nos modèles standards ne permettent plus de connaître ce qui précède. Le moment ou les lois connues de la physique s’arrêtent. Espace et temps n’existent pas encore. 

Antoine Contreras



Qu’est-ce que la réalité du BIG BANG ?

Parler du Big Bang c’est parler d’une théorie qui décrit un début possible de l’Univers. 
Cette théorie est confortée  par certaines preuves, observations et calculs mathématiques. 
Elle est actuellement le meilleur scénario du début de l’Univers admis par les physiciens.

A ce début de tout, un ensemble de réglages de départ, d’une finesse inouïe, a permis que la réalité soit ce qu’elle est. 

Dans cet court exposé, je voudrais mettre en relief les forces et constantes qui ont permis à l’Univers d’être ce qu’il est. En effet, la réalité aurait pu être tout autre. L’Univers avait toutes les chances d’être autrement et de ne pas pouvoir accueillir ni la matière ni la vie. 

Résumé de la réunion du 19 octobre
Patricia Desvalois


J'indique tout d'abord que le big bang est une expression qui ne donne pas une bonne image de la réalité. Il est d'ailleurs remarquable que le "grand boom" a été ainsi nommé par l'astronome anglais Fred Hoyle qui ne croyait pas à la théorie de l'expression de l'univers. L'expression singularité primordiale caractérise mieux ce moment de la vie de l'univers. Le Big Bang n'est pas une explosion de matière dans un espace-temps préexistant, le big bang est une apparition de tout : matière, énergie, temps et espace. La question de l'avant big bang n'a donc pas de sens. Pour concevoir la singularité initiale il faut faire intervenir la relativité générale et la physique quantique.

La relativité générale indique essentiellement l'interdépendance de la matière, de l'espace et du temps. L'espace-temps n'est pas un repère immuable où se déroulerait les évènements. L'espace-temps est asservie à la matière et à l'énergie et vice-versa.

La physique quantique quant à elle décrit le monde de l'infiniment petit : un monde essentiellement caractérisé par les échanges discontinus d'énergie qui donnent un aspect granuleux à l'espace temps. Ainsi apparaissent les limites d'espace, de temps et d'énergie. (limites de plank). Rien ne peut être inférieur à ces limites. Voilà les limites du Big Bang. Dans la singularité initiale le temps, l'espace et la matière disparaissent. Et l’origine s’esquive. Cette question de l’origine se confond d’ailleurs avec la seule vraie question que l’on devrait se poser : Pourquoi l’Univers existe-t-il ? Il y a dans cette interrogation une indicible impression d’inaccessibilité, une sensation folle d’incomplétude.

Godel a démontré que l’arithmétique est incomplète : L’exploration de cette incomplétude à tout l’univers rend la question du pourquoi de l’existence inaccessible…

L’astronome Lee Smolin a développé une cosmologie basse sur une sélection naturelle cosmique de type Darwinien.

Cette cosmologie permet d’expliquer le mystère des bonnes valeurs des constantes fondamentales, le caractère optimal des lois. Cette cosmologie amène naturellement à un Univers viable et sans origine.

Antoine Contreras



Qu’est-ce que la réalité du BIG BANG ?

Parler du Big Bang c’est parler d’une théorie qui décrit un début possible de l’Univers. 
Cette théorie est confortée  par certaines preuves, observations et calculs mathématiques. 
Elle est actuellement le meilleur scénario du début de l’Univers admis par les physiciens.

A ce début de tout, un ensemble de réglages de départ, d’une finesse inouïe, a permis que la réalité soit ce qu’elle est. 

Dans cet court exposé, je voudrais mettre en relief les forces et constantes qui ont permis à l’Univers d’être ce qu’il est. En effet, la réalité aurait pu être tout autre. L’Univers avait toutes les chances d’être autrement et de ne pas pouvoir accueillir ni la matière ni la vie.