La quête des origines.

 

 Parmi les multiples questions hantant le singe sphynxoide (l’humain) il y a celle de ses origines.

D’abord la sienne, mais ce point s’éclaircit de lui-même au décours de l’adolescence ou au plus tard en regardant quelques documentaires consacrés à la vie des animaux.

Puis celle de l’espèce humaine tout entière. Et là, les choses se compliquent singulièrement, exigeant qu’il prenne bien plus de temps pour aboutir à un résultat concret. Car au cours de cette quête, tel un fleuve atteignant son embouchure, la vitesse à laquelle sa pensée travaille ralentit. Elle se perd en d’indescriptibles méandres qui forment des labyrinthes le forçant à explorer l’histoire des civilisations humaines. Il découvre la multitude des cosmologies. Il comprend ensuite l’obligation d’apprendre la physique, en particulier la théorie de la gravitation due à A. Einstein (1879 - 1955) et la vision cosmologique moderne qui en découle.

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Confirmée par de multiples travaux, parmi eux ceux de B. Giordano (1548 - 1600), de T. Brahe, J. Kepler, I. Newton, H. Leavitt et les computer ladies, E. Hubble (1889 - 1953), cette architecture cosmique a retrouvé ce qu’Eratosthène (-276, -194) avait déjà démontré (la Terre est ronde), remis notre planète à sa place (la Terre tourne autour du Soleil et non pas l’inverse) et fait exploser les frontières externes de l’univers connu (notre système solaire n’a rien d’unique ; pas plus que la galaxie dans laquelle il se déplace : voir les simulations du cosmos).

La multitude des observations réalisées depuis les télescopes terrestres et spatiaux, révèle peu à peu les décors du théâtre dans lequel se déroule sa courte vie.

La lumière a besoin de temps pour se propager.

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Le fait que la lumière a besoin de temps pour se propager est certainement une des découvertes clés de la fin du dix-neuvième siècle. Elle résulte d’un impressionnant travail de compilation et de synthèse dû à J. C. Maxwell (1831 - 1879). Ayant unifié l’électricité, le magnétisme et l’induction au travers d’un ensemble unique de lois, il avait été capable d’en déduire la vitesse de propagation dans le vide ; et cette valeur, bien qu’énorme (300 000 km/s), était finie !

Cette découverte théorique, alliée aux résultats acquis ultérieurement au travers de l’expérience de Morley et Michelson (1887) a drastiquement modifié le regard qu’il convient de porter sur la réalité physique.

Plus un phénomène émettant des radiations lumineuses est lointain et plus il faut de temps pour que nous puissions en prendre conscience au travers de nos instruments et de nos récepteurs.

Le télescope Hubble perçoit des événements éloignés d’une distance que la lumière met plus de quatorze milliards d’années à parcourir. Quand on sait que celle-ci se propage à trois cent mille kilomètres par seconde, il devient presque impossible de se représenter la distance à laquelle se trouve le bord de l’univers connu !

Et pourtant, savoir où se trouve cette frontière entre le visible et l’invisible, entre le connu et l’inconnu, entre la lumière et l’ombre, demeure une préoccupation actuelle. Cette préoccupation n’est pas seulement philosophique, psychologique ou policière (voir la comparaison entre cette démarche et l’approche scientifique). Le télescope James Webb trouve là une partie des arguments justifiant son existence et son lancement.

Un paradoxe concernant la représentation de l’univers.

La cosmologie standard fait démarrer notre histoire au moment d’un événement unique, le Big-Bang. Tout ce qui existe aujourd’hui en serait issu. Cet évènement serait la source d’un flux d’énergie qui depuis se serait réparti en de multiples bras à travers un volume aux confins mal connus.

Si le modèle standard est correct (voir l’article : Hubble ou Hoyle, qui a raison ?), alors contre-intuitivement, regarder au loin veut en principe dire regarder dans le passé et scruter un volume de plus en plus petit.

Ce n’est pas l’impression que laisse la consultation des sites de l’ESA ou de la NASA exposant les nombreuses et fascinantes images du cosmos. Ni même celle qui ressort de bien des documentaires télévisés tentant de diffuser le savoir scientifique. Car toutes ces présentations nous donnent au contraire l’impression de vivre dans un univers de plus en plus grand.

Comment expliquer ce paradoxe apparent ? Comment se fait-il qu’en regardant une zone que notre théorie prédit comme étant de plus en plus petite, l’observation livre la sensation opposée ? N’y a-t-il pas là un colossal problème de logique ?

Une comparaison pédagogique.

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Quand C. Colomb (1451 - 1506) part vers l’Ouest, pensant ouvrir une nouvelle route vers les Indes et découvre finalement les Amériques, la grande majorité du monde que nous nommons aujourd’hui occidental pense que la Terre est plate et que le disque terrestre s’arrête un peu à l’Ouest de l’île de Madère. Il existe d’ailleurs sur cette île un lieu-dit d’où les marins de l’époque pensaient apercevoir le bord du disque, bord au bord duquel il n’était pas question de s’approcher, de crainte de tomber dans les enfers. Christophe Colomb prend donc un risque incroyable en voulant pousser sa route dans cette direction !

Certains amateurs de jeux électroniques connaissent certainement l’un des plus anciens d’entre eux : « Civilisations ». Au démarrage d’une partie, le joueur ne voit du monde que le périmètre de sa case initiale. Plus la partie avance, plus le joueur déplace le personnage le représentant et plus le planisphère devient visible. Ce scénario reproduit assez bien l’état d’esprit des avancées scientifiques réalisées par le monde occidental sortant du Moyen-Age. En ce sens, Christophe Colomb est un des acteurs ayant contribué à agrandir la surface connue du monde terrestre. Ses successeurs, dont Fernand de Magellan (1480 - 1521), finiront par prouver que la Terre est ronde et qu’il serait plus judicieux de lui attribuer aussi un volume ; pas seulement une surface.

Ce que je souhaite surtout mettre en relief ici ? Une action consciente, volontaire et nécessitant du temps (celui du voyage) aboutit bien à un agrandissement de l’univers connu.

Est-il correct de se servir inconsciemment de cette réalité historique pour la transposer dans le monde des découvertes astronomiques du siècle écoulé ? Les démarches sont-elles vraiment comparables ?

Dans un premier temps, il est tentant de répondre par l’affirmative. En effet, par une série d’initiatives faites en conscience, des chercheurs veulent découvrir la structure et l’étendue de notre univers. Ils réalisent un long périple (notion de temps et de voyage, celui-ci fût-il intellectuel) dans le monde scientifique permettant l’élaboration d’un modèle théorique racontant nos origines (la cosmologie standard actuelle) aboutissant à agrandir le volume de l’univers connu.

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Certes, dans le cas de Christophe Colomb comme dans celui des découvreurs de l’univers cosmique, l’objet découvert préexistait à sa découverte effective. Les Amériques n’ont pas attendu le passage de C. Colomb pour exister (dit autrement : il n’a pas créé ce continent) et le cosmos n’a pas attendu que nous prenions conscience de son existence pour apparaître !

Les deux extensions de nos connaissances semblent donc être très similaires au premier abord.

L’explication du paradoxe.

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Où se cache donc l’erreur de jugement ? Où nos sens induisent-ils une illusion trompeuse ? 

La différence fondamentale entre la démarche des grands voyageurs marins tels que Christophe Colomb, tient au fait que leurs découvertes sont les résultats d’actions pro-actives allant d’un instant présent (début septembre 1492) à un endroit précis (un port des îles Canaries) vers un autre instant situé dans le futur du précédent (la nuit du 11 au 12 octobre 1492) à un autre endroit (l’archipel des Bahamas) …

… alors que si toutes les images que nous captons ont bien évidemment voyagé plus ou moins de temps - peu importe d’où elles ont été émises- chacune d’entre elles frappe nos pupilles ou nos récepteurs électroniques ici et maintenant et elles proviennent forcément toutes du passé.

Ainsi, si tout ce qui existe dans l’univers provient d’une étincelle initiale circonscrite à un volume réduit ayant ensuite gonflé plus ou moins vite avec le temps (hypothèse du Big-Bang et de l’épisode d’inflation), puisque la lumière se propage à vitesse finie (J. C. Maxwell) et que personne ne peut voir vers le futur (il n’existe pas encore et il n’y a donc aucune chance que nous vivions dans le passé d’une civilisation extragalactique), alors c’est que nous vivons toujours tous sur Terre ici et maintenant à la frontière externe de ce monde quadridimensionnel dont nous cherchons les origines au loin.

L’accroissement apparent du volume connu de l’univers obtenu au sein de la démarche cosmologique actuelle n’est pas le résultat d’une exploration physique proactive mais celui d’objectifs d’appareils photographiques restés ouverts plus longtemps et de lentilles capables de détecter un plus grand nombre de fréquences du spectre électromagnétique.

Comment représenter correctement le cosmos ?

 

La manière dont les images des divers recoins de l’univers sont acquises doit donc nous inviter à la plus grande prudence lorsqu’il s’agit de reconstruire l’univers à partir d’elles. D’autant plus que certaines étoiles dont la lumière impressionne encore aujourd’hui les pellicules photographiques n’existent en réalité plus depuis bien longtemps !

Si nous souhaitons réaliser des atlas de l’univers comme les cartographes réalisaient autrefois des dessins de la Terre, la logique voudrait que nous construisions des hologrammes tridimensionnels et que nous précisions toujours à quelle époque par rapport au point théorique zéro du Big-Bang chaque hologramme est fait.

 

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Crédit : Image par Oleg Gamulinskiy de Pixabay

Le lien avec l’étude des modes de polarisation de type B.

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A. A. Penzias et R. W. Wilson ont découvert en 1964 l’existence d’un fond cosmique diffus de micro-ondes qui a ensuite été interprété comme le rayonnement fossile issu du Big-Bang. Les mesures du satellite COBE (lancé en 1989 par la NASA) permettent de réaliser une cartographie du champ électromagnétique (EM) présent lors de la phase dense et chaude apparaissant 380 000 ans après le Big-Bang. L’expérience met en évidence la nature thermique du fond, le respect de la loi de diffusion des corps noirs de Planck et la présence de fluctuations primordiales.

Les champs EM présentent plusieurs types de polarisations (E et B). Le mode B peut avoir pour origine un champ magnétique ou des ondes gravitationnelles.

Les calculs théoriques ont montré que le mode B existe dès les premiers instants de l’univers et qu’il constitue obligatoirement une partie du fond diffus.

Les recherches - toujours en cours- tentent de détecter quelle est la part de ce mode B revenant aux ondes gravitationnelles. Le travail est difficile et délicat, tant du point de vue théorique que pratique.

Crédit photographique : illustration tirée de la traduction française du cours de l'université de Berkeley.

La description théorique doit désormais incorporer les variations non-linéaires des champs ; ce qui génèrent des travaux mathématiques fort complexes. Munis de ces travaux, les expérimentalistes ont pour mission d’imaginer des procédures permettant de détecter les rayonnements puis de décoder correctement la moisson des mesures réalisées par les instruments emportés à bord des satellites artificiels chargés de récolter ces signaux spécifiques. Un travail de romain consistant bien souvent à découvrir une aiguille dans une botte de foin !

Compliquant encore un peu le tableau des interactions multiples auxquelles photons, électrons et autres particules sont soumises au cours de leur périple depuis l’origine des temps : mon investigation tendant à montrer que certains champs EM se confondent avec des variations de la géométrie. Pour les passionnés, elle est à découvrir sur la page « W. Heisenberg (1901 - 1976) versus A. Einstein, partie II ».

Crédit photographique : image de la NASA dans le domaine public.

 

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Fluctuations thermiques mesurées par le satellite COBE.

 

Conclusion.

 

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 Crédit photographique : Image par torstensimon de Pixabay

L’envie de savoir, la quête du savoir, nous emmènent parfois bien loin et il n’est pas certain que les connaissances acquises au cours de ces périples aient toujours une utilité immédiate.

La construction d’hologrammes en vue de pouvoir mieux explorer notre galaxie n’a aucun caractère urgent puisque nous ne savons pas voyager vite et longtemps.

Les Christophe Colomb de l’espace-temps ne sont pas prés d’exister et les amateurs de cette science-fiction devront se contenter encore longtemps des épisodes de la série Star-Trek.

En attendant, je vous conseille vivement de vous faire vacciner contre la Covid et de bien regarder où vous mettez les pieds quand vous circulez dans la rue… car j’espère bien vous retrouver comme lecteurs (lectrices) en bonne santé après l’Epiphanie.     

© textes de Thierry PERIAT, le 6 janvier 2022.

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Date de dernière mise à jour : 08/01/2022