La lumière du Soleil met environ 8 minutes pour nous
parvenir (…) La lumière des étoiles que je vois à l’œil nu n’a mis, au plus,
que quelques dizaines d’années pour me parvenir (…) L’étoile la plus proche est
située à plus de 4 années-lumière (…) je peux capter de la lumière qui a quitté
son point d’origine, il y a plus de 5 milliards d’années, quand le Soleil et la
Terre n’existaient pas encore et quand les atomes qui constituent mon corps
n’avaient pas encore été propulsés dans le milieu interstellaire par l’étoile
qui les fabriquait (…)
Vers l’an 500 av. J-C, le philosophe Confucius
introduisit la notion des pôles opposés, le Yin et le Yang…
(…) avec Pythagore, au VIè siècle av.-J.-C. (…)
la Terre perdit sa forme aplatie et acquit la forme mathématique la plus
« parfaite », celle d’une sphère (…) « planète » signifiait
« vagabond » en grec (…) L’univers platonicien et aristotélicien
atteignit son apogée (…) avec Ptolémée (vers 140 av J-C). Celui-ci fit la
synthèse des connaissances acquises pendant les quatre siècles précédents et
élabora un univers géométrique qui fut accepté sans réserve pendant plus de
1500 ans. Les trois principales propriétés des univers précédents étaient
retenues. L’univers était géocentrique. La Terre était sphérique et au centre
de tout. Les mouvements naturels des planètes étaient circulaires et uniformes
(…)
Aristarque, au IIIè siècle av. J-C avait déjà rejeté
l’univers géocentrique au profit d’un univers héliocentrique dont le Soleil
serait le centre et autour duquel tourneraient la Terre et les autres planètes.
Mais sa voix fut vite étouffée (…)
Ce fut (…) le chanoine polonais Nicolas Copernic, qui,
finalement, délogea la Terre de sa place centrale dans l’univers. Avec son
livre De la révolution des sphères célestes,
publié en 1543 (…) Copernic devait repousser très loin la sphère des étoiles,
car ces dernières restaient obstinément fixes les unes par rapport aux autres
malgré la rotation annuelle autour du soleil dont il avait doté la Terre (…)
l’Eglise fut satisfaite de l’interprétation de l’univers copernicien comme
simple modèle mathématique. L’univers aristotélicien de Thomas d’Aquin était ainsi
préservé et l’Eglise retint ses foudres contre Copernic (…)
Galilée fut jugé et mis sous résidence surveillée jusqu’à
sa mort, en 1642, et son livre fut mis à l’index par l’Eglise jusqu’en 1835 (…)
Kepler dut se résigner à faire tomber le dernier bastion
aristotélicien. Les orbites planétaires n’étaient plus circulaires, mais
elliptiques (…)
… un Anglais du nom d’Isaac Newton, né l’année même de la
mort de Galilée, soit trente-six ans après la disparition de Kepler. Grâce à
lui, la gravité fit une entrée fracassante dans l’univers scientifique (…) Les
mouvements, une fois déclenchés, n’avaient donc plus besoin d’intervention
divine ou autre. L’univers newtonien état mécanique. Il fonctionnait comme une
horloge à ressort qu’on remontait. Une fois remonté, l’univers fonctionnait de
lui-même en respectant les lois de la gravitation universelle (…) Si un homme
et une femme s’éloignent l’un de l’autre à une distance dix fois plus grande,
la force d’attraction gravitationnelle entre eux diminue du carré de dix, soit
de cent fois. D’autre part, la force gravitationnelle est proportionnelle à la
masse de chaque objet. La masse mesure
l’inertie d’un objet, sa résistance au mouvement (…) Le caillou jeté dans l’air
retombe au sol en raison de la force gravitationnelle que la Terre exerce sur
lui. Cette force est réciproque et le caillou exerce exactement la même force
sur la Terre. Seulement, le déplacement de la Terre vers le caillou est
imperceptible parce que la Terre, étant beaucoup plus massive, offre une résistance
au mouvement bien supérieure au caillou (…) Tout objet attire un autre objet
avec une force qui est proportionnelle au produit de leurs masses (…)
L’univers devait être infini car, s’il possédait des
limites, il devait y avoir quelque part une position centrale privilégiée. Si c’était le cas, la
gravité qui attirait tout ferait s’effondrer vers cette position toutes les
parties de l’univers pour y former une grande masse centrale (…) Neptune fut
découverte en 1846 à la position prédite. Neptune n’avait pas été découverte en
cherchant dans le ciel à travers un télescope, mais avec un crayon, du papier
et la raison humaine (…)
Délogé de sa place centrale par Copernic, rendu
insignifiant dans un univers infini et éloigné
de dieu dans un univers mécanique par Newton, l’homme occidental du XIXè
siècle se consolait en songeant à sa filiation céleste. Il était, après tout,
le descendant d’Adam et Eve, eux-mêmes engendrés par Dieu. Même en ayant perdu
sa place centrale dans l’univers, il était encore l’enfant chéri de Dieu.
Charles Darwin, en publiant en 1859 son Origine
des espèces, ne lui laisse même pas cette consolation.
Le physicien autrichien Johann Christian Doppler (…)
découvrit à Prague, en 1842, que le son émis par un objet en mouvement était
plus aigu quand l’objet s’approchait de l’observateur et plus grave quand
celui-ci s’en éloignait.
Quand un objet s’éloigne de nous, sa lumière
devient plus « grave », elle est décalée vers le rouge et perd de
l’énergie, tandis que si l’objet lumineux vient vers nous, sa lumière devient
plus « aiguë », elle est décalée vers le bleu et acquiert plus
d’énergie.
Hubble nota en 1929 [qu’une] galaxie deux fois plus
distante s’éloignait deux fois plus vite, tandis qu’une galaxie dix fois plus
distante fuyait dix fois plus vite (…) L’univers en expansion était né.
Einstein libère l’espace de sa rigidité. L’espace
élastique peut s’étirer, se rétrécir, se déformer et se contorsionner à souhait
au gré de la gravité.
Le trou noir,
le résultat de l’effondrement d’une étoile massive (quelques dizaines de masses
solaires), qui passe d’un rayon initial de quelques centaines de millions de
kilomètres à un rayon final de moins de 20 kilomètres, a une gravité si grande
que l’espace se replie sur lui-même, empêchant la lumière de sortir.
Comme
l’espace, le temps devient élastique. Il s’étire ou se raccourcit selon le
mouvement de celui qui le mesure. Le temps unique et universel de l’univers
newtonien a fait place à une multitude de temps individuels, tous différents
les uns de autres dans l’univers d’Einstein.
Quand le temps s’étire, quand
il passe plus lentement, l’espace se rétrécit.
L’univers a désormais quatre
dimensions. La dimension du temps s’ajoute aux trois dimensions de l’espace.
Si Jules voyageait à 99% de la vitesse de la lumière, il vieillirait sept fois
moins mais la masse de la fusée serait aussi sept fois plus importante. Il
faudrait donc plus de carburant pour faire avancer le vaisseau spatial (…) Une
fusée se déplaçant à la vitesse de la lumière aurait une masse infinie et elle
aurait donc besoin d’une source d’énergie infinie, ce qui est inconcevable.
Le passé et le futur doivent être aussi réels que le
présent puisque Einstein nous dit que le passé d’une personne peut être le présent
d’une autre personne ou encore le futur d’une troisième personne.
Pour le physicien, le temps n’est plus marqué par une
succession d’évènements. Les distinctions entre passé, présent et futur sont
désormais inutiles. Tous les instants se valent (…) le temps (…) ne s’écoule
plus. Il est simplement là, immobile, comme une droite s’étendant à l’infini
dans les deux directions (…)
La température d’un objet se traduit par l’agitation des
atomes ou molécules qui le composent (…) le passage de l’organisation à la
désorganisation, du plus d’information au moins d’information, du déséquilibre
à l’équilibre, définit la direction du temps physique. Le physicien résume
« désordre », « moins d’information » et « moins de
déséquilibre » par le mot « entropie » (…) l’entropie doit
toujours augmenter. Le désordre doit s’accroître, l’information doit se perdre
et le déséquilibre doit disparaître. Ce principe est connu sous le nom du
« deuxième principe de la thermodynamique », science qui étudie les
propriétés de la chaleur (…) la loi de l’entropie (…) est une loi statistique.
En moyenne, l’entropie doit croître (…)
Comme tous les phénomènes ondulatoires, les ondes de
lumière divergent de la source qui les produit, elles ne convergent pas vers
cette dernière. La lumière va vers le futur et non vers le passé (…)
A mesure que les distances entre les galaxies
augmentent, la lumière s’épuise de plus en plus pour nous parvenir. Elle perd
son énergie et l’univers se refroidit. Des quelques millions de degrés Kelvin
qu’elle avait à la troisième minute de l’univers, la lumière universelle n’a
plus maintenant de 3°K (…) les étoiles rejettent leur lumière chaude dans la
lumière plus froide où elles baignent et accentuent le désordre général de
l’univers (…)
Pour ralentir son vieillissement (…) Jules aurait pu
aussi freiner le temps en dirigeant son vaisseau spatial près d’une étoile, car
Einstein, dans sa Relativité générale publiée en 1915, nous appris que le
champs de gravité engendré par l’étoile et par toute matière retarde le temps.
Le temps ralentit quand la pesanteur est plus élevée (…) Il y a même des
endroits dans le cosmos ou la gravité est tellement intense qu’elle réussit à
freiner complètement le temps. Ces endroits résultent de la mort d’étoiles
massives (…) L’étoile effondrée devient un trou noir (…) pour se brosser les
dents à mesure qu’il approche du trou noir, cette action prend deux heures,
deux années, deux siècles (…) Du point de vue de Jim, le trou noir a arrêté le
temps de Jules (…) Jules voit les évènements se dérouler de tout autre façon.
Pour lui, le temps qu’il lit sur l’horloge de bord s’écoule normalement (…)
Jules voit le temps de Jim s’accélérer de plus en plus et, à l’instant où il
franchit le rayon du non-retour, toute l’éternité passe devant ses yeux en un
seul instant (…) Parce qu’il a dépassé le temps du monde extérieur, Jules est
condamné à rester dans le trou noir et à périr.
Si deux mains géantes vous comprimaient à moins de 10-23
centimètres (…) un rayon 10 milliards de fois plus petit que celui de
l’électron, vous deviendriez un trou noir (…) la Terre deviendrait un trou noir
si son rayon (…) était réduit à 1 centimètre (moins qu’une balle de ping-pong)
(…)
Le trou noir se trahit par sa gloutonnerie. Une fois né,
il attire tout ce qui passe à proximité, en dehors du rayon de non-retour, pour
l’engloutir, gagner de la masse et croître (…)
L’existence de ce rayonnement fossile universel avait été
annoncée dès 1946 par le physicien américano-russe George Gamow (…) Toute
matière est énergie, nous enseigne Einstein. La matière domine l’univers actuel
de son énergie qui est environ 3000 fois supérieure à celle de la lumière. La
situation s’inverse dans les premiers instants de l’univers. Entre 1 seconde et
300 000 années après l’explosion initiale, les températures et les densités
étaient si extrêmes qu’aucune des structures que nous observons aujourd’hui,
galaxies, étoiles ou même atomes, ne pouvait exister. C’était le règne de la
lumière. Cette lumière, à l’origine chaude et énergétique, et qui baigne tout
l’univers, doit encore nous parvenir aujourd’hui, mais considérablement
refroidie (…) elle n’a plus qu’une température frigorifique de –270°C (3°K au
dessus du zéro absolu) dans l’univers actuel. Cette lumière, si froide et si
peu énergétique, ne pourrait être captée qu’avec un radiotéléscope (…)
Les
grains de lumière fossiles dominent l’univers de leur nombre. Ils sont 1
milliard pour chaque particule de matière. Mais leur énergie est si faible
qu’ils ne représentent que moins d’un millième de l’énergie totale de l’univers
(…)
Les objets cosmiques montraient toujours la même
proportion d’environ un quart d’hélium pour trois quarts d’hydrogène en masse
(…)
Les galaxies n’aiment pas être seules. Elles semblent
avoir l’instinct grégaire et préfèrent s’associer.
La Terre (…) nous entraîne d’abord à travers l’espace à
raison de 30 kilomètres par seconde, dans son voyage annuel autour du Soleil.
Celui-ci emmène à son tour la Terre dans son périple autour du centre de la
Voie lactée à 230 kilomètres par seconde. La Voie lactée tombe à 90 kilomètres
par seconde vers sa compagne Andromède…
Le carbone 14 a une demi-vie de 6000 années, c’est-à-dire
que la moitié des atomes de carbones présent au début disparaissent après 6000
ans (…) Il suffit donc de compter le nombre d’atomes de carbone 14 pour obtenir
l’âge d’un objet.
L’antimatière est l’image de la matière, mais vue dans un
miroir qui inverse les signes des charges électriques. Hormis la charge
électrique, les propriétés physiques de la matière et de l’antimatière sont
exactement les mêmes (…) Une poignée de main et vous devenez tous les deux
lumière. Car la matière et l’antimatière s’annihilent quand elles entrent en
contact et se métamorphosent en radiation (…) L’univers semble être dépourvu
d’antimatière (…) Où est passée toute l’antimatière qui devait être présente
aux premiers instants de l’univers ?
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