Le Big Bang, le cosmos et la vie

Josef M. Gaßner, Lesch Harald

Description

Au cœur d’un univers empli d’objets fascinants, deux scientifiques émerveillés dialoguent et présentent les dernières découvertes de la recherche en astrophysique. Leurs paroles sont accessibles, sans jamais trahir l’exactitude scientifique ; le texte, agrémenté de plus d’une centaine d’illustrations en couleur, ouvre finalement la voie à un regard différent sur notre monde. Les auteurs abordent intuitivement les questions, les anticipant même, sans jamais perdre leur humour, et vous font naviguer entre les hypernovas, les ondes gravitationnelles, les exoplanètes, les trous noirs… Ainsi, ce livre guidera vers la connaissance et la réflexion tous ceux qui s’interrogent sur le Big Bang, le cosmos et la vie.

Introduction ........................................ 8

Prologue............................................... 15

1 D’où savons-nous tout cela ? – Sur les épaules de géants................................... 20

2 Le Big Bang – Le jour sans hier ....................... 39

2.1 Du vide aux fluctuations quantiques – Le vide, ce n’est pas rien !.................................... 47

2.2 La frontière du connu – Le monde de Planck !.............. 60

2.3 La masse – La matière n’est pas composée de matière......... 62

2.4 Le Temps – Un peu d’ordre s’il vous plaît !.................... 69

2.5 Transition de phase et rupture de symétrie – Quel joker choisissez-vous?................................. 73

2.6 Intermède – Où en sommes-nous? Où allons-nous? .........80

2.7 L’émergence de toute chose à partir du vide – Vers l’inflation avec une infinité de singes..................... 83

2.8 La nucléosynthèse primordiale – En attendant le sensible.................................... 94

2.9 La recombinaison – L’entrée en scène del’atome............. 98

3 Le cosmos – Tout ce qui est, pas plus, mais pas moins non plus............. 106

3.1 Morphogenèse – Ou comment des grains de poussière devinrent des étoiles ......................................107

3.2 Vie et mort des étoiles – Du grand spectacle !............. 111

3.2.1 La nucléosynthèse stellaire – Que la lumière soit!....... 112

3.2.2 Les neutrinos – Sur les traces de grands intouchables..... 115

3.2.3 Des géantes rouges aux naines blanches – Les voyages de Gulliver..................................128

3.2.4 Supernova – La grande fanfare.........................146

3.2.5 De l’équilibre des forces aux cadavres stellaires – In the long run we are all dead ...........................151

3.3 Le principe anthropique – L’univers nous aime bien........ 160

3.4 L’enrichissement des galaxies – L’étoffe des héros.......... 164

3.5 La Voie lactée – et ses voisins bossus.......................171

3.6 Les constantes Naturelles sont-elles vraiment constantes? – Sur cette pierre tuconstruiras............................... 184

3.7 Notre système solaire – Home sweet home................193

3.8 Les exoplanètes – Strangers in the night...................214

3.9 Une petite pause – Un regard en arrière................... 230

4 La vie – Des procaryotes jusqu’aux poètes................232

4.1 Notre planète – Le diamant bleu.......................... 233

4.2 De l’expérience d’Urey-Miller aux matériaux élémentaires de la vie – La potion magique de Panoramix ................244

4.3 L’apparition de la vie – Les humeurs de la matière.......... 254

4.4 Sommes-nous seuls dans l’univers ? – Allô, il y a quelqu’un ?..................................... 275

4.5 Catastrophes : les cosmiques et les autres – Shit happens.............................................290

5 Et après ? – Vers d’autres rives! ......................326

5.1 L’énergie noire – Houston, nous avons un problème......... 327

5.2 La matière noire – Retour à la case départ?................ 338

5.3 Le Large Hadron Collider – Beaucoup de bruit pour un Higgs ...........................349

5.4 Les ondes gravitationnelles – Ou quand l’espace-temps se met à trembler .........................................381

6 Un regard au-delà de l’horizon – Une promenade à la limite du connu ........................391

6.1 Cordes, boucles quantiques et supersymétrie – Et autres histoires folles.................................... 394

6.2 Y a-t-il encore une place pour Dieu dans la science moderne ? ............................................. 421

6.3 Qu’est-ce que tout cela nous apporte ? – Ou comment aimer les araignées ...........................424

Crédits et sources desillustrations.......................... 435

Index ......................................................441

Sujets

• Sciences et techniques
• Teoría del Big Bang
• Astrophysics
• Physics
• Big Bang
• Astrophysique
• Science
• Astronomie

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 29 juin 2023
• Nombre de lectures: 4
• EAN13: 9782759831272
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 122 Mo

Extrait

Harald Lesch & Josef M. Gaßner Préface de David Elbaz

LE BIG BANG, LE COSMOS ET LA VIE Du néant jusqu’à ce matin

LE BIG BANG, LE COSMOS ET LA VIE Du néant jusqu’à ce matin

Au cœur d’un univers empli d’objets fascinants, deux scientifiques émerveillés dialoguent et présentent les dernières découvertes de la recherche en astrophysique.

Leurs paroles sont accessibles, sans jamais trahir l’exactitude scientifique ; le texte, agrémenté de plus d’une centaine d’illus- trations en couleur, ouvre finalement la voie à un regard différent sur notre monde.

Les auteurs abordent intuitivement les questions, les anticipant même, sans jamais perdre leur humour, et vous font naviguer entre les hypernovas, les ondes gravitationnelles, les exoplanètes, les trous noirs…

Ainsi, ce livre guidera vers la connaissance et la réflexion tous ceux qui s’interrogent sur le Big Bang, le cosmos et la vie.

Harald Lesch, physicien en physique théorique, enseigne la physique à la Ludwig-Maximilians-Universität München et la philosophie de la nature à la Hochschule für Philosophie.

Josef M. Gaßner, mathématicien et physicien (physique théorique), enseigne les sciences de la nature, l’astrophysique et la cosmologie à la Hochschule Landshut. www.Josef-Gassner.de

Harald Lesch et Josef M. Gaßner sont très connus en Allemagne et ont une chaîne YouTube « Urknall, Weltall und das Leben » suivie par près de 300 0000 personnes.

9782759 831265

ISBN : 978-2-7598-3126-5

www.edpsciences.org

Harald Lesch & Josef M. Gaßner

Du néant jusqu ’à ce matin

Traduit de l’allemand par Bertrand Orel

Traducîon de 'édîîon înîîaemen pubîée en aemand de « Urkna, e Wea und das eben » (4 édîîon, mîse à jour) de Harad esc e Jose M Gaßner

Mîse en pages : Ma peîe FaB – auren Groeau

ïmprîmé en France

ïSBN (papîer) : 978-2-7598-3126-5

ïSBN (ebook) : 978-2-7598-3127-2

Tous droîs de raducîon, d’adapaîon e de reproducîon par ous procédés, réser- vés pour ous pays a oî du 11 mars 1957 n’auorîsan, aux ermes des aînéas 2 e 3 de ’arîce 41, d’une par, que es « copîes ou reproducîons srîcemen réservées à ’usage prîvé du copîse e non desînées à une uîîsaîon coecîve », e d’aure par, que es anayses e es coures cîaîons dans un bu d’exempe e d’îusraîon, « oue représenaîon înégrae, ou parîee, aîe sans e consenemen de ’aueur ou de ses ayans droî ou ayans cause es îîcîe » (aînéa 1er de ’arîce 40) Cee représenaîon ou reproducîon, par queque procédé que ce soî, consîueraî donc une conreaçon sancîonnée par es arîces 425 e suîvans du code péna

© EDP Scîences, 2023

préface

Une dîicué majeure se pose à ous es scîenîIques orsqu'îs enen de résoudre ceraînes énîgmes du cosmos On coîsî un éémen, a naîssance d’une éoîe par exempe, e on se dî qu’î suira de consîdérer un nuage de maîère soumîs à a gravîé À premîère vue, e cacu sembe abordabe E puîs, on s’aperçoî que e nuage conîen des aomes, des moécues, des graîns de poussîère Qu’î es agîé en ous sens par es mouvemens de a maîère à pus grande écee, qu’î reçoî des cocs, qu’î rayonne de a umîère e en un rîen de emps, es paramères se muîpîen, e probème devîen însoube ï au supposer un unîvers ou enîer pour comprendre a naîssance d’une seue éoîe Même es ordînaeurs es pus puîssans bredouîen ace à a compexîé des quesîons quî oucen au cosmos Aors es asropysîcîens se renden à ’évîdence : î eur audra convoquer un savoîr encycopédîque pour ever e voîe quî recouvre e mysère de nos orîgînes cosmîques

Ce îvre se propose de reever ce déI : parager un savoîr encycopé- dîque en nous paçan dans a posîîon d’un émoîn écouan  e dîaogue enre deux pysîcîens Au cours de eurs écanges, îs reprennen un à un es rouages de ce sysème îmbrîqué qu’es e cosmos, du bîg bang à a vîe Sous couver d'un dîaogue au on éger, es aueurs n'ésîen pas à aborder es sujes es pus compexes de a pysîque, ou en eur assocîan une dîmensîon umaîne grâce à des anecdoes sur es grands penseurs de 'îsoîre a prase écrîe par Peer Hîggs en 1964 à un coègue, « Ce éé, j'aî découver queque cose de compèemen înuîe », prend une dîmensîon cocasse quand on comprend que e pysîcîen venaî de découvrîr ce qu’on appee aujourd’uî e boson de Hîggs, quî es venu paracever e modèe sandard de a pysîque de ’înInîmen peî

On noera, en parîcuîer, a présence de ces emmes oubîées des îvres d’îsoîre comme Henrîea eavî Ee quî vouaî devenîr pîanîse a coîsî ’asropysîque après avoîr perdu une parîe de son

oue Par une magnîIque revance sur e sor, ee découvrî ’exîs- ence d’une rymîcîé armonîeuse cacée dans a umîère des éoîes ! E sî nous savons aujourd’uî que ’unîvers a une îsoîre, c'es grâce à a musîque céese de Madame eavî

a posîîon de émoîn du eceur requîer une aenîon souenue, car même s’îs s’adressen à un pubîc de non spécîaîses, es aueurs ne s’împosen aucun sacrîIce de ’îrréducîbe compexîé des pro- cessus pysîques en jeu Maîs on y ganera des înormaîons oujours ondées e paroîs surprenanes On apprendra aînsî qu'une banane rayonne une parîcue d'anîmaîère oues es 115 ! Quand e poas- sîum nous aî poasser a pysîque

« es îdéaux son comme des éoîes Nous ne es aeîgnons jamaîs, maîs comme es marîns sur a mer, d'après eux, nous orîenons nore course »

a prase de Car Scurz cîée par es aueurs résume assez bîen ’objecî que pourraî se donner e eceur proane quî s’engage dans cee avenure du bîg bang à a vîe Car, même sî ee rappee paroîs es proondeurs învîsîbes de ’océan, ’îsoîre du cosmos es nore îsoîre a connare même un ou peî peu, nous ofre des repères don nous avons bîen besoîn en ces emps paroîs dérouans Davîd Ebaz

Table des matières

Introduction8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Prologue15. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

D’où savons-nous tout cela ? – Sur es épaues de géants 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Le Big Bang – Le jour sans hîer 39. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1 Du vide aux uctuations quantiques – Le vîde, ce n’est pas rîen ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.2 La frontière du connu – Le monde de Panck !  . . . . . . . . . . . . . . 60 2.3 La masse – La matîère n’est pas composée de matîère 62. . . . . . . . . 2.4 Le Temps – Un peu d’ordre s’î vous paït ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.5 Transition de phase et rupture de symétrie – Que joker choîsîssez-vous ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 2.6 Intermède – Où en sommes-nous ? Où aons-nous ? . . . . . . . .  . 80 2.7 L’émergence de toute chose à partir du vide – Vers ’înlatîon avec une îninîté de sînges 83 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 La nucléosynthèse primordiale – En attendant e sensîbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 . . . . . . . . . 2.9 La recombinaison – L’entrée en scène de ’atome 98. . . . . . . . . . . . .

3 Le cosmos – Tout ce quî est, pas pus, maîs pas moîns non pus 106. . . . . . . . . . . . . 3.1 Morphogenèse – Ou comment des graîns de poussîère devînrent des étoîes  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.2 Vie et mort des étoiles – Du grand spectace !  . . . . . . . . . . . . . 111 3.2.1 La nucléosynthèse stellaire – Que a umîère soît ! 112. . . . . . . 3.2.2 Les neutrinos – Sur es traces de grands întouchabes  . . . . . 115 3.2.3 Des géantes rouges aux naines blanches – Les voyages de Guîver 128. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.4 Supernova – La grande anare 146. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.5 De l’équilibre des forces aux cadavres stellaires – In the ong run we are a dead . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 3.3 Le principe anthropique – L’unîvers nous aîme bîen 160. . . . . . . . 3.4 L’enrichissement des galaxies – L’étofe des héros 164. . . . . . . . . . 3.5 La Voie lactée – et ses voîsîns bossus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 3.6 Les constantes Naturelles sont-elles vraiment constantes ? – Sur cette pîerre tu construîras 184. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Notre système solaire – Home sweet home . . . . . . . . . . . . . . . . 193 3.8 Les exoplanètes – Strangers în the nîght . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 3.9 Une petite pause – Un regard en arrîère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

4 La vie – Des procaryotes jusqu’aux poètes . . . . . . . . . . . . . . . . 232 4.1 Notre planète – Le dîamant beu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233 4.2 De l’expérience d’Urey-Miller aux matériaux élémentaires de la vie – La potîon magîque de Panoramîx . . . . . . . . . . . . . . . . 244 4.3 L’apparition de la vie – Les humeurs de a matîère . . . . . . . . . . 254 4.4 Sommes-nous seuls dans l’univers ? – Aô, î y a quequ’un ?  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 4.5 Catastrophes : les cosmiques et les autres – Shît happens 290. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Et après ? – Vers d’autres rîves !  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326 5.1 L’énergie noire – Houston, nous avons un probème 327. . . . . . . . . 5.2 La matière noire – Retour à a case départ ? . . . . . . . . . . . . . . . . 338 5.3 Le Large Hadron Collider – Beaucoup de bruît pour un Hîggs 349. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . 5.4 Les ondes gravitationnelles – Ou quand ’espace-temps se met à trember . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

6 Un regard au-delà de l’horizon – Une promenade à a îmîte du connu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 6.1 Cordes, boucles quantiques et supersymétrie – Et autres hîstoîres oes 394. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Y a-t-il encore une place pour Dieu dans la science moderne ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 421 6.3 Qu’est-ce que tout cela nous apporte ? – Ou comment aîmer es araîgnées 424. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Crédits et sources des illustrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435 Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

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Introduction

Le Big Bang, e cosmos et a vie

« Aussi longtemps que vous l’expliquez, je comprends tout cela, mais lorsque je veux en parler à mes amis, j’ai tout oublié. »

Que de oîs aî-je enendu cee prase ! Quand es scîenîIques enren dans ’espace pubîc, îs doîven souven reconnare que es conenus compexes de a recerce moderne ne se prêen que parîe- emen – pour ne pas dîre însuisammen – à a communîcaîon Tener de rapprocer a scîence du grand pubîc înéressé, cea écoue presque oujours sur ’écueî du au degré d’absracîon e du manque de caré des conenus scîenîIques es quesîons concernan ’înInîmen grand ou ’înInîmen peî – précîsémen es pus înéressanes puîsqu’ees oucen aux probèmes de a oaîé de ’unîvers e à a srucure de a maîère – nous conduîsen souven à un vérîabe abyme, ceuî de ’înconcevabe

Avan d’y sombrer, accrocons-nous une dernîère oîs au cîe éoîé au-dessus de nos êes à, à ou e moîns, e cosmos ofre encore à nore regard es umîères de ses boues de gaz rayonnanes, es éoîes, esquees ne se déroben pas compèemen à nore îmagînaîon Aus- sîô conronés à queques cîfres, beaucoup d’enre nous arapen e verîge Une spère pus de cen mîe oîs pus ourde que a Terre, avec un rayon de sep cen mîe kîomères, où, de surcro, à ’înérîeur es noyaux aomîques se meen à ondre ensembe, voîà bîen une cose