S'il te plaît raconte moi l'Univers

S’il te plaît, raconte-moi l’Univers

Julien Marcel

S’il te plaît,

raconte-moi l’Univers

LES ÉDITIONS DU NET

22, rue Édouard Nieuport 92150 Suresnes

© Les Éditions du Net, 2014

ISBN : 978-2-312-02072-3

Avant-Propos

Bonjour ami (e) lecteur (rice).

Avant toute chose, merci. Un profond remerciement, car j’aurais par le simple fait que vous lisiez ces lignes réalisé 50% des objectifs que je m’étais fixé. J’en viens à la conclusion que la moitié du chemin est fait. Mais quels objectifs ? Et qu’est-ce donc que ce pourcentage ?

Pour répondre à ces questions je ne peux malheureusement pas vous éviter le difficile et ennuyeux plongeon dans mes lointains souvenirs. Tâchons de faire vite et cependant bien.

J’ai passé une bonne partie de mes vacances estivales chez mon grand-père en Espagne, près de Barcelone. Je me souviens des grandes chaleurs journalières, et le plaisir que je ressentais lorsque la nuit surgissait. Je m’installais alors confortablement sur un vieux lit de camp qui siégeait sur son balcon et je regardais le ciel étoilé. Par chance, à cette époque, le ciel barcelonais n’était pas encore envahit de la lumière tapageuse des néons publicitaires. Ce qui m’offrait un spectacle merveilleux.

Je pense que cela a été un facteur déterminant selon moi, à ma soif de connaissance. Je me suis dès lors éprit de l’Univers et de la physique. J’ai même pendant longtemps caressé l’espoir de devenir enseignant, mais la vie fait que parfois nous sommes amenés à faire des choix, et j’ai, pour des raisons qui me sont miennes, opté pour garder la cosmologie et la physique pour passion et de pas en faire mon métier.

Quand bien même je dispose d’une culture et d’un bagage scientifique, je n’en suis pas moins comme tout un chacun. Je ne me déguise pas en blouse blanche, je ne porte pas de grosses lunettes. Je m’exprime dans un français que j’espère « simple ». Bref je suis « normal ». Mais je souhaite partager une passion qui n’est pas des plus simples à partager.

Revenons dès lors à mes objectifs.

Je ne peux vous parler de l’Univers sans vous parler de l’histoire passionnante de la physique. Et je dis bien passionnante, je pèse mes mots. Car voilà l’un de mes objectifs visé. J’aimerais vous prouver que cette histoire est merveilleuse et que finalement tout cela est simple à appréhender. Car bien malheureusement, il faut admettre que les œuvres relatant de physique sont parfois non intuitives pour les non-initiés. Pour ne pas dire autre chose.

Voilà l’un de mes objectifs avoué. Vous racontez l’histoire de l’Univers, en passant d’Aristote à Einstein tout en parlant de Lee Smolin après une bifurcation chez les frères Bogdanov (hé oui nous parlons de tout le monde et de toutes les théories).

Car oui nous allons faire un beau voyage. Nous allons explorer mais tout en gardant à l’esprit deux notions. Simplicité et intuitivité.

Nous ne saurions voyager dans l’Univers avec un minimum de « bagages scientifiques ». Aussi pour le rendre ludique je vous propose d’abord d’embrasser l’histoire de la physique. Nous y rencontrerons les penseurs grecs jusqu’au génial Newton avant de nous parfaire sur la théorie du modèle standard, dans lequel nous y retrouverons Einstein et sa relativité, et la très énigmatique mécanique quantique.

Lorsque cet agréable survol sera terminé, nous pourrons partir loin dans les cieux et y étudier sous toutes ses « formes » le cosmos.

Enfin nous reviendrons sur Tette afin de vérifier quels sont les chemins qu’arpentent nos amis scientifiques de nos jours avant de nous poser les Grandes Questions.

Car oui des grandes questions il y a ! Telles par exemple de pourquoi il existe une loi régissant l’infiniment grand et une autre qui ne s’occupe que du monde subatomique ? Ou bien encore qui a dit « physique rime avec ennui » ?

Ma terrible envie est que lorsque vous terminerez cet ouvrage, vous le refermiez en pensant « en fait c’est simple la physique » (les fameux 50% restants de mes objectifs).

Je nous souhaite une belle aventure commune.

Amicalement,

Julien MARCEL

Le modèle standard

« Ce n’est pas parce qu’ils sont nombreux à avoir tort

qu’ils ont raison »

Coluche

« Tout est relatif, et cela seul est absolu »

Auguste Comte

CHAPITRE 1 – PREMIERS REGARDS

Merveilleux spectacle que celui qui se trouve au-dessus de nos têtes par une belle nuit d’été. Envoutant, presque hypnotisant, mais à coup sûr synonyme de contemplation muette, et d’émerveillement. Cette myriade de points scintillants berce notre imaginaire et nous rappelle que parfois la nature a bon gout. Il convient toutefois de préciser que ceci a un prix, et que dame nature ne nous dévoile ses mystères que si l’homme moderne quitte sa ville et sa pollution lumineuse, et brave la campagne à la recherche de l’endroit délesté de quelques néons et autres gênes colorées.

Aujourd’hui nous sommes capables de décrire ce qui se trouve là-haut (du moins une bonne partie). Nous savons que ce sont des étoiles, et que la lune est un satellite de notre planète (son origine réelle fait encore débat, mais nous verrons bientôt que certains indices tendent à éclaircir l’affaire). Notre compagnon tournoie autour de la Terre, de la même manière que notre planète le fait autour de son astre, le soleil et qu’il en fait le tour en une année, soit 365 jours (à quelques arrondis prêts).

Tout cela semble bien entendu à notre époque, ceci s’explique simplement par le fait qu’une génération d’Homme a montré et expliqué scientifiquement ces phénomènes, aussi cela nous semble totalement intuitif. Demander à un enfant ce qu’est le soleil, il vous répondra certainement que c’est une étoile comme il en existe tant d’autres dans notre galaxie. Et des galaxies il en existe un gros paquet s’il connaît bien sa leçon. Mais qu’aurait dit un enfant né aux alentours de l’an 1 000 de notre ère ? Et celui qui serait né aux temps des pharaons ? Ils auraient répondu également avec beaucoup de conviction ce que le soleil représentait dans leur mode de vie. Le feu géant de l’enfer mais qui apporte la chaleur de la vie pour l’un, un Dieu pour l’autre. Et si par ce même cheminement de pensée nous remontions aux premiers instants de l’humanité.

Qu’avaient en tête les premiers hommes en scrutant les cieux. Que pouvaient-ils en déduire ? En penser ?

Cette voûte céleste a toujours été la frontière de l’imagination pour les humains. Du temps de la préhistoire, le soleil était le bienfaiteur pour l’Homme. Il lui apportait lumière, chaleur et réconfort, tandis que son alter ego, la nuit, apportait crainte, froid et le danger rodait dans les ténèbres. Chaque nuit l’Homme « priait » pour que le soleil puisse vaincre son combat contre la nuit et qu’il puisse ainsi revenir illuminer les plaines de ses rayons salvateurs.

Plus les âges passaient, plus l’Homme étudiait le ciel et le soleil joua rapidement un rôle de divinité. L’humanité dompta la nature par l’apprentissage des cieux. Les civilisations se succédèrent, chacune apportant son lot de croyances et superstitions. Le savoir et la connaissance aidèrent ces premiers hommes à affronter les questions des origines de la vie et de leurs idéaux. L’Homme pouvait enfin se pencher sur ces questions légitimes du but de l’existence, et chercher à comprendre le monde qui l’entoure.

Il est d’ailleurs amusant de constater les similitudes de pensée de ces populations. Bien qu’historiquement et géographiquement éloignées, beaucoup imaginèrent et dessinèrent les premières constellations. Elles portent évidemment des noms différents, mais représentent les mêmes dessins. La grande ourse par exemple est une constellation qui vous est familière. De nombreuses civilisations l’ont dessiné, sans pour autant se concerter et lui ont attribué différents noms. La grande ourse pour les Indiens, la casserole pour nos lointains ancêtres Français. Il va de soi que nous attribuons des noms aux choses en fonction de notre contexte proche. Les indiens vivant essentiellement de chasse, ont cru déceler dans cette constellation les traits d’un ours, alors que nos goûts prononcés pour la bonne nourriture nous a conduit à voir dans le ciel une casserole divine. La sainte casserole !

En plus de les nommer, les hommes se rendirent rapidement compte que les saisons se suivaient dans des cycles réguliers et que l’on pouvait même les prévoir. Déterminer par avance les caprices de la nature fut une avancée spectaculaire pour l’humanité. Ainsi pour les Egyptiens, l’apparition de l’étoile baptisée Sirius était synonyme des futures crues du Nil (et même propice à la fécondité). Les calendriers virent le jour, et il est troublant de voir à quel point ceux-ci furent précis. Nous n’avions il faut le rappeler pas du tout les mêmes outils.

Qui fut la première civilisation à créer le calendrier, nous ne le savons malheureusement pas, c’est un débat houleux sans cesse ranimé par de nouvelles découvertes, toujours est-il qu’il fut appliqué par un grand nombre de civilisations à des âges plus ou moins rapprochés et à des endroits de la planète diamétralement opposés.

Les cycles et les saisons bien établis, la magie laissa donc la place aux Dieux qui régentaient l’activité humaine et sociale. Les Dieux se succédèrent donc au gré des croyances et des civilisations, et bientôt de savants hommes se penchèrent sur des explications plus matérialistes de la condition humaine ainsi que de son environnement. Mathématique, philosophie, science firent leur apparition parmi les divinités. Voici venu le temps de la Grèce antique et de ses illustres représentants.

Aristote et Ptolémée ont été les précurseurs de la science des astres. Ils furent les premiers à relever que sur le panel de points scintillants dans le ciel, certains (5 pour être précis) ne se mouvaient pas de la même façon et se comportaient de manière bien étrange ! En effet, au lieu de suivre ce même mouvement cyclique (le même qui a permis à maintes civilisations de maîtriser l’art des saisons), ces curieux astres qu’ils nommèrent planètes (ce qui en grec signifie « Errantes ») se déplaçaient librement et voguaient même parfois en contre sens ! Ils les classèrent à part entière et, s’imaginèrent rapidement la structure de l’horizon et à la forme que pouvait avoir la Terre.

Rappelons qu’à cette époque, la question de la rotondité de notre planète n’avait pas de sens. Celle-ci était plate et à chaque bord se trouvait la fin du monde, les enfers, en fonction des générations.

Mais voilà que maintenant le caractère plat de notre terre est remis en question !

Vers – 340 avant JC, Aristote « publia » Du Ciel, ouvrage dans lequel il justifiait la rotondité de la Terre par deux phénomènes. Tout d’abord il était tout de même curieux de voir un bateau surgir de l’horizon de cette manière si la Terre était plate. En effet, si celle-ci avait réellement une forme rectiligne, alors un observateur avisé devrait voir en premier lieu un point minuscule qui grossit proportionnellement à son avancée. Or la réalité est qu’un navire à l’horizon se découvre par le haut de son mat, puis l’on peut distinguer ses voiles, ensuite sa coque. Cela vous semble peut-être être du bon sens, mais comme ce dernier dépend du savoir accumulé, il est n’est pas si surprenant que les gens de cette époque puissent débattre d’une telle chose.

Enfin, Aristote argumenta la coté sphérique de la Terre, par les résultats qu’il obtenu lors d’une éclipse solaire. Son reflet ne renvoyait qu’une image montrant que l’horizon de notre planète ne pouvait être qu’incurvé.

Fort de ces constats, ils tentèrent de représenter l’horizon observable, ce qui se traduisit par une composition de la Terre entourée de 8 sphères chacune plus grande que sa précédente. Pour faire un anachronisme, cela ressemblait un peu à un système de poupée russe.

La nouvelle fit son chemin, et beaucoup tentèrent de conceptualiser l’environnement de notre monde connu, mais ce ne fut pas sans certaines fantaisies même pour l’époque. La poursuite de la connaissance et du savoir se perpétua et rencontra rapidement un nouveau frein : la religion.

Il était hasardeux d’aller à l’encontre des idées et idéaux du catholicisme (de l’époque bien entendu), et il était souvent question d’être brûlé vif lorsque l’on remettait en question l’action de Dieu dans la création et la place de l’homme.

Bien des années après la représentation grecque, Copernic rectifia ce schéma et publia ses résultats d’une manière anonyme afin de ne pas s’attirer les foudres de l’Inquisition. Il faut dire qu’à cette époque il n’était pas encore concevable de placer le soleil au centre de notre système. Cela revenait à mettre en cause la place centrale de l’homme.

Il faudra attendre un siècle après l’apparition du texte de Copernic pour que l’idée soit finalement acceptée de tous. Entre temps certains avaient même osé penser que le soleil n’était pas unique, et que les points que l’on voyait briller