Quelle est notre place dans l'univers ?

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La période actuelle voit surgir de nombreuses spéculations et interrogations sur la nature de l'univers dans son ensemble et les raisons de notre présence sur une planète perdue dans cette immensité. Des notions nouvelles sont apparues : inflation cosmique, matière noire et énergie noire, cordes et boucles, principe anthropique…Comment s'est constituée la cosmologie moderne ?
Publié le : lundi 1 octobre 2012
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EAN13 : 9782296506589
Nombre de pages : 266
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QUELLE EST NOTRE PLACE DANS L’UNIVERS ?
La période actuelle voit surgir, à côté de théories nouvelles visant à compléter ou uniïer nos théories conïrmées, de nombreuses spéculations et interrogations sur la nature de l’univers dans son ensemble et les raisons de notre présence sur une planète perdue dans cette immensité. Des notions nouvelles sont apparues : ination cosmique, matière noire et énergie noire, cordes et boucles, principe anthropique… Pris entre l’enthousiasme et la critique, nous ne savons plus que penser de ces domaines dont nous ne maîtrisons pas les techniques. Il devient difïcile de faire une distinction entre ce qui est scientiïque et ce qui l’est moins. Dans ce livre, une philosophe et une scientiïque débattent, souvent âprement, en présence d’un Candide qui les ramène parfois sur terre, sans se contraindre à adopter une position commune mais en restant dans un cadre strictement scientiïque et en évitant toute dérive spiritualiste. Elles montrent d’abord comment s’est constituée la cosmologie moderne à travers une démarche scientiïque faite d’essais et d’erreurs, d’imagination et de rigueur. Puis, tout en laissant au lecteur sa liberté de jugement, elles tentent de répondre à la question de la valeur des constantes physiques, et de la façon dont celles-ci ont permis l’émergence de la vie à ce stade de l’évolution de l’Univers.
Suzy Collin-Zahn a été directeur de recherches à l’Observatoire de Paris-Meudon et a participé activement à la recherche en astrophysique avant de s’intéresser aux théories de l’Univers.
Christiane Vilaina été enseignante de physique à l’Université Denis Diderot et a orienté ses recherches vers l’histoire de la physique et l’épistémologie.
En couverture : télescopes constituant le VLT (Very Large Telescope) de l’ESO (European Southern Observatory) sur le Mont Paranal au Chili. © ESO 27 € ISBN: 978-2-296-99499-7
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Suzy COLLIN-ZAHN et Christiane VILAIN
QUELLE EST NOTRE PLACE DANS L’UNIVERS ?
Dialogues sur la cosmologie moderne
QUELLE EST NOTRE PLACE DANS L’UNIVERS ?
& SOCIÉTÉ SCIENCES
QUELLE EST NOTRE PLACE DANS L’UNIVERS ?
Sciences et Société fondée par Alain Fuchs et Dominique Desjeux et dirigée par Bruno Péquignot Déjà parus Blanchard MAKANGA,Nature, technosciences et rationalité. Le triptyque du bon sens, 2012. Béatrice GRANDORDY,Charles Darwin et « l’évolution » dans les arts plastiques de 1859-1914,2012. Ali RECHAM,De la dialyse à la greffe. De l’hybridité immunologique à l’hybridité sociale, 2012. Simon BYL,La médecine à l’époque hellénistique et romaine. Gallien. La survie d’Hippocrate et des autres médecins de l’Antiquité, 2011. Simon BYL,De la médecine magique et religieuse à la médecine rationnelle. Hippocrate, 2011. Raymond MICOULAUT,La Lumière,Le Temps, L’Espace, 2011. S. CRAIPEAU, G. DUBEY, P. MUSSO, B. PAULRÉ,La connaissance dans les sociétés techniciennes, 2009. François LAROSE et Alain JAILLET,Le numérique dans l’enseignement et la formation. Analyses, traces et usages, 2009. Martine QUINIO BENAMO,Probabilités et statistique aujourd’hui. Nouvelle édition 2009, 2009. Sezin TOPÇU, Cécile CUNY, Kathia SERRANO-VELARDE (dir),Savoirs en débat. Perspectives franco-allemandes, 2008. Jean-David PONCI,La biologie du vieillissement, une fenêtre sur la science et sur la société, 2008. Michel WAUTELET,! Comment nous vivrons (peut-être)Vivement 2050 demain, 2007. Claude DURAND,Les biotechnologies au feu de l’éthique, 2007. Bruno PINEL,Vieillir, 2007. Régis MACHE,La personne dans les sociétés techniciennes, 2007. Alain GUILLON,Une mathématique de la personne, 2005. Marie-Thérèse COUSIN,L’anesthésie-réanimation en France, des origines à 1965.Tome I : Anesthésie.Tome II :Réanimation. Les nouveaux professionnels, 2005. Fernand CRIQUI,Les clefs du nouveau millénaire, 2004. Karine ALEDO REMILLET,Malades, médecins et épilepsies, une approche anthropologique, 2004. Claude DURAND (sous la dir.),Regards sur les biotechnologies, 2003. Pierre-Yves MORVAN,Dieu est-il un gaucher qui joue aux dés ?, 2002.
Suzy COLLIN-ZAHN Christiane VILAIN QUELLE EST NOTRE PLACE
DANS L’UNIVERS ?
Dialogues sur la cosmologie moderne
L’Harmattan
Ouvrages des mêmes auteurs
Suzy Collin-Zahn « Les quasars, aux confins de l’Univers », Editions du Rocher, 1985 « Des quasars aux trous noirs », EdP-Sciences, 2009 Nombreux chapitres dans des livres d’astronomie Christiane Vilain « La mécanique de Christian Huygens » Ed. Albert Blanchard, 1996 « Naissance de la physique moderne », Ellipses, 2010
© L’HARMATTAN, 2012 5-7, rue de l’École-Polytechnique ; 75005 Paris http://www.librairieharmattan.com diffusion.harmattan@wanadoo.fr harmattan1@wanadoo.fr ISBN : 978-2-296-99499-7 EAN : 9782296994997
Prologue Le vingtième siècle a représenté un tournant dans notre compréhension de la structure de la matière et de l’Univers tout entier. La Relativité et la Mécanique Quantique ont bouleversé complètement nos cadres de pensée : notre vision de la matière est devenue floue et terriblement complexe, nous avons perdu nos repères absolus dans le temps et dans l’espace, l’Univers a acquis une dimension gigantesque et une histoire. De plus, le chaos a fait irruption dans de nombreux domaines de la science et a modifié la nature de nos schémas déterministes. La raison a semblé s’éloigner de plus en plus de notre « bon sens », pourtant « la chose du monde la mieux partagée » selon l’un de nos grands penseurs ! Et les cerveaux des scientifiques ont dû en quelque sorte être « recâblés » pour admettre ce que nous aurions estimé impossible avant. On pourrait croire qu’après ces révolutions de la pensée tout serait plus tranquille. Or le vingt et unième siècle pourrait bien nous apporter d’autres surprises aussi grandes, et une véritable rupture épistémologique nous attend peut-être encore. On a découvert à la fin du siècle dernier que la physique de l’infiniment petit pouvait se conjuguer avec celle de l’infiniment grand (ce sont des métaphores, car bien entendu les dimensions sont limitées dans les deux sens) pour permettre de comprendre à la fois la première et la seconde. « Le tout est plus grand que la somme des parties », comme on dit d’une synergie réussie. C’est ainsi que le mariage de la physique théorique avec la cosmologie conduit aujourd’hui à poser des questions sur l’origine de la matière et du temps que l’on n’aurait pas osé aborder précédemment sur un plan scientifique. Une question taraude en outre certains physiciens et philosophes depuis des décennies : pourquoi vivons-nous dans un Univers qui paraît organisé spécifiquement pour y engendrer la vie, premier exemple de synergie réussie, avec un grand nombre de coïncidences extraordinaires sans lesquelles elle n’aurait pu se développer ? Si l’Univers n’avait pas vécu aussi longtemps, s’il avait été un peu plus ou un peu moins accéléré, un peu plus tôt ou un peu plus tard, s’il n’avait pas dans le passé été très homogène mais avec quand même un minuscule soupçon d’inhomogénéité, il n’y aurait eu ni étoiles, ni galaxies, ni éléments chimiques, et nous ne serions pas là pour en disserter. Un principe a-t-il présidé à ces agencements ? Certaines théories suggèrent que notre Univers observable ne serait qu’une minuscule parcelle d’un Univers prodigieusement plus grand, composé de milliards d’autres univers dont les lois, ou du moins les constantes de la nature, seraient différentes des nôtres, et dont le développement serait par conséquent très différent. La réponse à la question posée serait alors que nous vivons dans l’un des seuls univers
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qui nous convient, de même que nous sommes sur Terre parce que, parmi des milliards de planètes, la Terre est l’une des rares dont les conditions sont favorables au développement de la vie. Cela peut sembler inconcevable, mais qui aurait cru au début du vingtième siècle, alors que l’Univers semblait limité à la Voie Lactée, que quelques dizaines d’années plus tard on observerait des milliards d’autres galaxies situées à des milliards d’années-lumière ? D’autres théories tendent au contraire à proposer que notre Univers soit unique, infini et sans début, éventuellement cyclique. Dans ce cas, notre première question sur l’adéquation du Monde à la possibilité de la vie pourrait être résolue à condition de trouver la«Théorie du Tout », une théorie qui ne laisserait aucune place à des paramètres libres et qui conduirait automatiquement à la complexité qui est celle de notre Univers, elle-même caractéristique de la vie. Contrairement à ce que l’on pourrait penser, cette théorie est activement recherchée actuellement par de très bons théoriciens. Aurons-nous un jour, et peut-être dans ce siècle, la réponse à une question aussi fondamentale ? Est-il justifié que les scientifiques se la posent ? La majorité d’entre eux la récusent et pensent, avec une partie de la population, que seule la métaphysique ou la religion peuvent se permettre de l’aborder. Les cosmologistes disent même souvent que cette question n’a pas de sens et que la poser conduit à un véritable abandon de la quête scientifique. La cause du monde est extérieure à lui-même, disent-ils, donc nous ne pourrons jamais la comprendre. On ne comprendra jamais non plus les lois biologiques, ajoutent-ils. L’une des critiques adressées à ceux qui étudient ces problèmes est que leurs théories ne sont pas « réfutables » car elles nécessitent des énergies qu’on est incapable d’atteindre dans un laboratoire terrestre, aussi grand soit-il, donc elles seront toujours hors du champ des expérimentations. Cet argument est spécieux : on sait bien qu’on ne verra pas les plus petites particules, comme les quarks, tant que l’on ne disposera pas de plus d’énergie. Mais on détecte les particules auxquelles ils donnent naissance. Leur représentation est donc validée par la justesse des prédictions qu’entraîne leur existence. Et dans le même esprit, on peut espérer (et cela est déjà en cours) que certaines prédictions des théories dont il est question seront confirmées ou infirmées par des observations effectuées en remontant dans le temps grâce à des objets lointains. Ceux-ci, bien que très distants et anciens, sont encore très éloignés de ce Big Bang mythique que nous invoquons si souvent, mais nous permettront de le déchiffrer. De même, les accélérateurs et collisionneurs actuels qui se sont montrés capables de tester une théorie des particules élémentaires pourtant déjà très sophistiquée (la théorie dite standard), pourront sans doute dans l’avenir nous permettre de trancher entre plusieurs autres encore plus élaborées.
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Une autre critique à ce genre de questionnement est que notre cerveau n’est pas fait pour tout comprendre, qu’il a ses limites infranchissables. Les mathématiques, nous dit-on, sont une pure création de notre esprit, et ce sont précisément sur ces mathématiques que nous bâtissons les équations nous permettant d’exprimer les lois de la nature : celles-ci ne sont en fait qu’un code de lecture qui ne peut atteindre la réalité extérieure. On nous objecte que nous sommes peut-être comme un poisson rouge dans son bocal, incapable de concevoir le monde qui entoure le bocal, et qu’il est parfaitement outrecuidant de la part des scientifiques de s’imaginer pouvoir le comprendre par la force de leur esprit. De même, si nous nous trouvions en face d’extra-terrestres, leur technologie nous paraîtrait-elle probablement de la pure magie. Il y a une raison très forte qui devrait en revanche guider les scientifiques vers ces questions, c’est que l’esprit scientifique doit être curieux par définition. Les scientifiques veulent manger le « fruit de la connaissance », ils aiment percer les mystères, et vont jusqu’à s’ennuyer lorsqu’ils ont réussi à le faire. Pour certains religieux, goûter le fruit de la connaissance est un péché, et s’ils aiment également les mystères, ils veulent qu’ils demeurent mystérieux. Au contraire, il est dans le rôle du scientifique de braver ces interdits et d’essayer d’aller sans cesse au-delà de ses connaissances du moment, de tenter de résoudre tous les problèmes qui se posent à lui en dépit des difficultés qui vont jalonner sa route. Et en ce qui concerne la cosmologie actuelle, on peut dire qu’elles ne manquent pas, si l’on considère en particulier que l’Univers semble entièrement dominé par la matière et l’énergie « noires » dont la présence s’impose dans les observations, tandis qu’on n’a pas encore la moindre idée de ce qu’elles sont réellement. Certes, mais on ne peut nier que la Science n’a jamais cessé de se développer à un rythme accéléré depuis plus de deux millénaires, et qu’on ne voit pas pourquoi il n’en serait pas encore ainsi dans l’avenir, nous réservant des découvertes que nous n’envisageons pas maintenant. Car la Science progresse, et même si elle ne le fait pas de façon linéaire mais par à coups, cette progression s’accélère avec le temps, du moins en quantité d’informations si ce n’est en nouveauté des concepts. La Science est comme un arbre qui serait sorti de terre il y a deux mille cinq cents ans. Pendant près de deux mille ans, son tronc s’est étoffé, mêlant mathématiques, astronomie et philosophie, pour commencer à produire à la Renaissance les diverses branches de la Science, chimie, biologie, physique, géologie…, chacune d’elles donnant bientôt naissance à de nouveaux rameaux. Au début du dix-neuvième siècle naissait l’astrophysique, mariage de l’astronomie et de la physique, qui allait changer radicalement notre vision des astres et du cosmos. En quatre siècles, l’arbre de la Science a donc produit une ramure gigantesque englobant tous les domaines de la
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connaissance. La conséquence en est que le savoir s’est spécialisé à outrance, que l’on ne peut plus imaginer maintenant des esprits encyclopédistes arrivant à embrasser plusieurs sciences, ni même une seule, et l’on connaît la phrase célèbre de Georges Bernard Shaw « un spécialiste est quelqu’un qui sait tout sur rien ». On peut donc légitimement se poser la question – et nous la poserons – du devenir de la science, de sa fuite en avant et de sa nécessaire mutation, en essayant de ne pas nous comporter comme des gens « qui ne savent rien sur tout » ! Curieusement, la question de « l’origine » et du principe qui a gouverné ou non la présence de la vie dans l’Univers est beaucoup plus souvent envisagée dans le monde anglo-saxon et surtout chez les Britanniques (qui l’ont posée pour la première fois) que chez nous, peut-être pour des raisons liées à la prégnance en France du positivisme d’Auguste Comte, lequel nous apprend à poser la question du comment et jamais du pourquoi. Nous avons cependant décidé de rompre le tabou et d’en débattre dans ce livre. De nombreux ouvrages ont été récemment écrits sur le sujet par les meilleurs scientifiques et les meilleurs vulgarisateurs, et l’on pourrait se demander s’il n’est pas redondant d’en ajouter un à cette panoplie déjà importante. Nous ne le pensons pas car ce que nous avons voulu faire, c’est un exposé non seulement des problèmes actuels, mais également des démarches qui nous ont conduits à eux depuis que la cosmologie est devenue une science, au début du vingtième siècle. Nous ferons cet exercice sous forme d’un dialogue entre une astrophysicienne (Suzy) et une philosophe des sciences (Christiane) ne partageant pas toujours les mêmes opinions, et même les partageant rarement. De plus Candide nous forcera en permanence à répondre aux questions, même très simples, que peut se poser un « honnête homme », cultivé, intéressé et intelligent, mais ignorant tout des sciences « dures » et de leurs méthodes actuelles. Au cours de ce dialogue, nous nous permettrons de nombreuses digressions au fil de la pensée, en espérant qu’elles n’éloigneront pas trop le lecteur de son sujet mais contribueront à le distraire. Par ailleurs nous nous autorisons des répétitions, partant du principe que les idées gagnent en compréhension lorsqu’elles sont placées dans différents contextes. Suzy Collin-Zahn et Christiane Vilain
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Évolution de l’Univers en fonction du temps ; il est conseillé de l’avoir en permanence sous les yeux dans la partie « cosmologique » du livre.
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