L’UNIVERS EST-IL INFINI ?
C’est un peu la question des questions !
Source : -Chronique des atomes et des galaxie- Hubert Reeves.
On va dire qu’il est parti du Big Bang, point zéro, naissance de l’espace et du temps, sans qu’on sache trop ce qu’il y avait avant : énergies quantiques ? Et encore avant : terra incognita ! C’est dire…
Au Moyen Âge, selon la théologie de saint Thomas d’Aquin -la référence du monde chrétien-, seul Dieu est infini et, en conséquence, l’Univers, création de Dieu, ne peut l’être. A-t-on déjà vu, en effet, création supérieure à son créateur ? Cependant, certains penseurs avaient des idées différentes. Le 17 février 1600, sur le Campo dei Fiori à Rome, Giordano Bruno fut brûlé pour avoir publié -De l’infini, de l’Univers et des mondes-. Inacceptable pour les autorités religieuses de l’époque. Et là-dessus, Bruno d’insister « Si votre Dieu n’a pas pu créer un monde infini, le mien l’a pu ». Horreur, horreur ! Au bûcher !
Puis vint la querelle amusante entre claustrophobes et agoraphobes. Les premiers ne se sentent pas bien dans un espace confiné (gardent de mauvais souvenirs des contraintes récentes). Au contraire, les agoraphobes se sentent mal dans des espaces trop ouverts. Ainsi, pour eux, l’idée de l’Univers infini est effrayante, inacceptable, pour ne pas dire absurde.
Mais face aux aléas du cosmos, nos réactions affectives n’ont aucune importance scientifique !
Selon les découvertes de Hubble, les galaxies
s’éloignent toutes les unes des autres, et plus elles sont distantes plus elles se fuient rapidement. Du coup, les galaxies peuvent s’éloigner plus vite que la vitesse de la lumière. C’est le cas des galaxies au-delà du rayon de Hubble (environ 14 milliards d’années-lumière). Pourtant, la vitesse de la lumière est indépassable. Sauf que les galaxies ne se déploient pas dans l’espace ; c’est l’espace en personne qui s’étend, entraînant les galaxies dans son expansion.
Tant qu’on y est, évoquons un instant l’horizon cosmologique : il correspond à la limite du volume d'espace d'où l'on peut recevoir du rayonnement, ou plus précisément un signal, par exemple des ondes gravitationnelles, se déplaçant à la vitesse de la lumière. Autrement dit, c’est la limite de l’Univers observable, soit 46,5 milliards d’années-lumière, selon le modèle standard de la cosmologie.
Tout comme les lignes et les surfaces sont plates ou courbes, les volumes peuvent l’être aussi. C’est ce qu’ont découvert Gauss et Riemann au XIXe siècle. Mais il est vrai qu’on a du mal à se représenter un volume courbe, mais il faut faire avec.
Imaginons qu’on navigue parmi les galaxies. Si l’espace est plat et l’Univers infini, nous verrons indéfiniment entrer de nouvelles galaxies dans notre champ de vision.
Mais si l’espace est fini et courbe, après un certain temps, selon la courbure, nous pourrions voir les mêmes galaxies revenir. L’Univers serait alors illimité, comme la surface de la Terre, mais également comme elle de dimensions finies.
Einstein nous dit que l’espace cosmique pourrait avoir une courbure. Ce qui signifie aussi qu’il pourrait ne pas en avoir. Cela va de soi.
Alors ?
Alors, aujourd’hui, l’étude du rayonnement fossile nous permet de déterminer la courbure de l’espace cosmique compte tenu de la distribution des points des régions les plus chaudes et ceux des régions les plus froides.
Et ?
Et, après de savants calculs, elle nous dit que l’espace cosmique a une courbure nulle (avec, bien sûr, aux incertitudes observationnelles près).
D’où cette conclusion téméraire : comme on a du mal à imaginer l’Univers fini dans un espace plat, l’Univers serait donc infini !
Mais holà, holà ! Prudence ! Rien n’est prouvé…
Ci-dessous : le rayonnement fossile, ou fond diffus cosmologique. Son examen a conduit à la conclusion de la courbure nulle de l’Univers.