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Nous avons une histoire : celle de l'univers... 

Par Hubert Reeves 

Dans le département d’Astrophysique de l’Université Cornell où je faisais ma thèse vers 1960, l’ambiance était électrisante. Parmi les enseignants, Thomas Gold, physicien anglais, y présentait le plus récent (et le plus révolutionnaire) modèle de cosmologie, appelé « la création continue ». dans lequel l’univers était stationnaire dans l’espace et dans le temps. Avec ses collègues anglais Hoyle et Hermann Bondi, (BHG), ils avaient concocté un scénario qui fut d’une grande popularité surtout parce qu’il s’opposait fondamentalement au modèle du Big Bang. Celui-ci avait été formulé quelques dizaines d’années par Friedman et Georges Lemaitre, s’appuyant sur la Relativité Générale d’Einstein ainsi que sur les observations des mouvements des galaxies par Edwin Hubble. 

 

Le point crucial de la différence entre ces modèles était le rôle du temps. BHG, s’appuyant sur l’idée d’un principe cosmologique généralisé, supposait effectivement qu’une création constante et continuelle de nouvelles particules venait combler la perte de matière provoquée par la récession des galaxies. La densité de matière était maintenue constante partout dans l’univers. A ce prix on retrouvait le schéma d’un univers stationnaire dans l’espace et dans le temps, sans changement dans sa structure. Un univers éternel et immuable. 

 

Ce modèle de BHG basée sur une hypothèse jamais vérifiée (la création continue de matière), et sa popularité chez les chercheurs illustrent bien le malaise provoqué par l’idée d’un univers historique avec une évolution temporelle, ce que le modèle du Big Bang imposait obligatoirement. Les observations radio astronomiques subséquentes éliminèrent rapidement le modèle de BHG. Mais la communauté scientifique (sauf quelques exceptions) n’était pas prête à accepter l’idée d’un univers en changement et l’enthousiasme collectif diminua rapidement. A cette période, la théorie du Big Bang possédait, il est vrai, bien peu de supports observationnels. 

 

A cette même époque, je faisais ma thèse sur l’origine des éléments chimiques, en particulier sur l’oxygène, le sodium et le magnésium. Il s’agissait d’un vaste projet initié sur une idée de Fred Hoyle selon laquelle tous les atomes de la nature ont été créés par les étoiles. Partant des constituants simples : les protons et les neutrons, subissant un ensemble de réactions nucléaires dans les hautes températures des cœurs stellaires (millions à milliards de degrés), avaient progressivement, par combinaisons variées, engendré les quelques cent éléments chimiques représentés par le millier de leurs isotopes que l’on retrouve un peu partout dans la nature. 

Pendant que j’attendais les résultats de mes calculs de thèse dans la grande salle chaude et bruyante où les ordinateurs (géants à cette époque) travaillaient pour moi, j’ai eu l’occasion de réfléchir sur l’ensemble de la situation... J’ai été en particulier frappé par l’analogie entre ce projet de la nucléosynthèse - expliquer l’existence des différents atomes en termes d’une histoire des phénomènes stellaires successifs tout au long de la vie de la galaxie et la situation de la biologie évolutive. Le temps y joue un rôle essentiel. 

 

A l’inverse, jusqu’au début du 19 siècle, l’idée était bien ancrée que l’immense variété des plantes et des animaux avaient été créée telle quelle, dès l'origine. Et, par conséquent, que toutes les espèces et les variétés existaient depuis toujours. Mais cette hypothèse, dite « fixiste », rencontrait beaucoup de difficultés chez les biologistes et fut battue en brèche, en particulier par Lamark et Darwin. En quelques décennies, l’idée d’une évolution biologique s’imposa à la communauté. A partir des quelques formes vivantes élémentaires (bactéries, cellules variées) l’évolution, dans le cadre des avantages adaptatifs qui assurait la survie, avait été le cadre d’une diversification formidable des variétés et des espèces vivantes. L’analogie était frappante entre le mode de diversification des atomes et celui des vivants; des éléments simples se combinent pour obtenir en quelques trois milliards d'années une vaste variété de nouveaux organismes plus complexes, de toutes tailles et de toutes structures. A nouveau le temps joue un rôle crucial. 

 

De surcroît, les cellules primordiales étaient elles-mêmes composées d’atomes résultant de la nucléosynthèse. Les deux histoires s’emboîtaient tout naturellement dans l’océan primitif, lieu de naissance supposé des premiers vivants. Tout cela semblait s’agencer comme les chapitres d’une même histoire et cette vision du monde me plaisait beaucoup. 

 

Le rayonnement fossile 

 

Vers 1965, eut lieu un évènement qui allait jouer un rôle crucial dans ce cadre. Pourtant, j’ai mis du temps à en percevoir la véritable portée. Il s’agit de la détection de ce qu’on appelle maintenant le « rayonnement fossile » dans les profondeurs de l’espace. Il s’agit d’un rayonnement radio composé d’ondes de fréquences millimétriques, distribuées uniformément sur toute la voûte céleste. Ce rayonnement est aujourd’hui observé en détails par de nombreux télescopes au sol et en orbite. Nous avons d’excellentes raisons (que je ne peux, faute de place, développer ici) de penser qu’il nous donne une image du ciel tel qu’il se présentait quand l’univers était presqu’à sa naissance, plus précisément quand il avait 380 000 ans; (rappelons qu’il en a aujourd’hui 13,77 milliards). Cette image du ciel est en cosmologie d’une importance capitale. Elle confirme magnifiquement la théorie du Big Bang et nous donne, sur la structure de l’univers primordial, une quantité de renseignements précieux. 

 

Mais dans le cadre de ces réflexions c’est, avec cette détection, sur le retour en force de la notion d’histoire de l’univers que je veux me concentrer. Je me souviens du moment où, marchant dans une forêt, j’ai pris conscience du fait que la nucléosynthèse et l’évolution biologique prenaient naturellement leur place dans l’évolution de l’univers en tant que chapitres de la structuration de la matière cosmique. Dans le contexte de la Théorie du Big Bang, le rayonnement fossile nous confirmait l’image d’un cosmos initial instructuré, où seuls quelque germes d’amas de galaxies se signalaient à peine dans le fond diffus. Les observations subséquentes (W Map) nous ont permis, par l’analyse de ses composantes spatiales et de ses fréquences, de retracer son évolution. 

 

Je me suis alors appliqué à dégager les implications que cela pouvait avoir pour nos vies personnelles plongées, après tout, dans la même histoire. Notre échelle de temps (moins de cent ans ) n’a rien à voir avec celles des étoiles et du cosmos, mais est-ce si important ? Certaines explosions d’étoiles se chiffrent en durée de secondes ou de minutes. Certains insectes ne durent qu’une saison et l'éphémère beaucoup moins ! 

 

En conférence, j’aime à dire à mes auditeurs que l’instant crucial pour chacun de nous n’est pas le moment de notre naissance (notre anniversaire) mais, neuf mois plus tôt, le moment de notre conception. C’est l’instant où nous sommes sortis du néant (quel que soit le sens de ce mot) et que nous sommes entrés dans l’existence. Auparavant, aussi incroyable que cela puisse être, nous n’existions pas ! Et le cosmos existait-il avant le Big Bang ? 

Comme celle des fleurs, notre vie est un (bref) chapitre de la vie d’un cosmos en évolution. Même à petite échelle, nos actions s’inscrivent dans un cadre plus large et laisseront une trace dans l’univers. 

Hubert Reeves

Hubert Reeves, est un astrophysicienvulgarisateur scientifique et écologiste canadien 
naturalisé français. Ayant commencé sa carrière en tant que chercheur en astrophysique,
il pratique aussi la vulgarisation scientifique depuis les années 1970 et s'avère aussi un militant écologiste depuis les années 2000.

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