Religions du monde :: forum religion

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Au commencement serait
le Big Bang ?

Tout aurait ainsi commencé :

Un Dieu qui n’était pas pressé

Tirait des plans sur la comète

Et, dans un gaz surconcentré :

Bang ! (l’aurait-on enregistré ?)

Craqua soudain une allumette.

Jacques Réda

En toute rigueur, le Big Bang désigne l’époque très dense et très chaude que l’Univers a connue il y a environ 13,7 milliards d’années. Il désigne aussi l’ensemble des modèles cosmologiques initiés par Georges Lemaître qui décrivent cette phase, et qui commencèrent d’être discutés dans les années 1950, après que George Gamow, joyeux drille d’origine russe, eut démontré que l’Univers primordial avait dû être non seulement très petit et très dense, mais aussi torride, donc très énergétique. À ses débuts, la matière a connu un moment de fièvre inimaginable.

En général, le terme Big Bang est employé telle une métonymie de l’origine, comme si les modèles de Big Bang avaient directement accès à l’instant zéro, présenté comme l’instant marquant le surgissement simultané de l’espace, du temps, de la matière et de l’énergie. Dans le langage courant, l’expression Big Bang en est même venue à désigner grosso modo la création du monde, pour ne pas dire le fiat lux originel.

A priori, il ne s’agit nullement d’un contresens : selon les premières versions des modèles de Big Bang, si l’on regarde ce que fut l’Univers dans un passé de plus en plus lointain, on observe que les galaxies se rapprochent les unes des autres, que la taille de l’Univers ne cesse de diminuer et qu’on finit en effet par aboutir – sur le papier – à un Univers ponctuel – non pas au sens où il était à l’heure à ses rendez-vous, mais où il se réduisait à un point géométrique, de volume nul et de densité infinie.

En d’autres termes, si on déroule le temps à l’envers, du présent vers le passé, les équations font bel et bien surgir un instant critique, traditionnellement appelé « instant zéro », qui serait apparu il y a 13,7 milliards d’années : cet instant se trouve directement associé à ce qui est communément appelé une « singularité initiale », sorte de situation théorique monstrueuse où certaines quantités, telles la température ou la densité, deviennent infinies. Or qu’est-ce qui empêche d’assimiler cette « singularité initiale » à l’origine effective de l’Univers ? De prime abord, rien. Mais seulement de prime abord…

Un instant zéro devenu (trop) célèbre.


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Au commencement serait
le Big Bang ?

Tout aurait ainsi commencé :

Un Dieu qui n’était pas pressé

Tirait des plans sur la comète

Et, dans un gaz surconcentré :

Bang ! (l’aurait-on enregistré ?)

Craqua soudain une allumette.

Jacques Réda

En toute rigueur, le Big Bang désigne l’époque très dense et très chaude que l’Univers a connue il y a environ 13,7 milliards d’années. Il désigne aussi l’ensemble des modèles cosmologiques initiés par Georges Lemaître qui décrivent cette phase, et qui commencèrent d’être discutés dans les années 1950, après que George Gamow, joyeux drille d’origine russe, eut démontré que l’Univers primordial avait dû être non seulement très petit et très dense, mais aussi torride, donc très énergétique. À ses débuts, la matière a connu un moment de fièvre inimaginable.

En général, le terme Big Bang est employé telle une métonymie de l’origine, comme si les modèles de Big Bang avaient directement accès à l’instant zéro, présenté comme l’instant marquant le surgissement simultané de l’espace, du temps, de la matière et de l’énergie. Dans le langage courant, l’expression Big Bang en est même venue à désigner grosso modo la création du monde, pour ne pas dire le fiat lux originel.

A priori, il ne s’agit nullement d’un contresens : selon les premières versions des modèles de Big Bang, si l’on regarde ce que fut l’Univers dans un passé de plus en plus lointain, on observe que les galaxies se rapprochent les unes des autres, que la taille de l’Univers ne cesse de diminuer et qu’on finit en effet par aboutir – sur le papier – à un Univers ponctuel – non pas au sens où il était à l’heure à ses rendez-vous, mais où il se réduisait à un point géométrique, de volume nul et de densité infinie.

En d’autres termes, si on déroule le temps à l’envers, du présent vers le passé, les équations font bel et bien surgir un instant critique, traditionnellement appelé « instant zéro », qui serait apparu il y a 13,7 milliards d’années : cet instant se trouve directement associé à ce qui est communément appelé une « singularité initiale », sorte de situation théorique monstrueuse où certaines quantités, telles la température ou la densité, deviennent infinies. Or qu’est-ce qui empêche d’assimiler cette « singularité initiale » à l’origine effective de l’Univers ? De prime abord, rien. Mais seulement de prime abord…

Un instant zéro devenu (trop) célèbre.

Le demi-savoir triomphe plus facilement que le savoir complet : il voit les choses plus simples qu’elles ne sont, et par là en donne une idée plus compréhensible et plus convaincante.

Friedrich Nietzsche


D’où vient notre réserve, qui ressemble à un coup de théâtre épistémologique ? Les raisons peuvent se comprendre aisément : les premiers modèles de Big Bang ne tenaient compte que d’une seule force de la nature, la gravitation, décrite à l’aide du formalisme de la relativité générale. Cette interaction qu’est la gravitation, toujours attractive et de portée infinie (la force qui s’exerce entre deux masses n’est nulle que si ces deux masses sont séparées par une distance infinie), domine à grande échelle. Mais lorsqu’on remonte le cours du temps, la taille de l’Univers se réduit progressivement et, au bout de 13,7 milliards d’années, la matière finit par rencontrer des conditions physiques très spéciales, pour ne pas dire extraordinaires, que la relativité générale est incapable de décrire seule, car des interactions fondamentales autres que la gravitation entrent alors en jeu : il s’agit des interactions électromagnétique, nucléaire faible et nucléaire forte, qui déterminent le comportement de la matière, notamment lorsque celle-ci est à très haute température et à très haute densité. Une rapide présentation des forces en présence s’impose donc.

L’interaction électromagnétique, découverte par James Clerk Maxwell au milieu du XIXe siècle, est beaucoup plus intense que la gravitation. Cette force agit de façon manifeste autour de nous puisqu’elle permet le fonctionnement de tous nos appareils électroménagers, de l’aspirateur à la cafetière en passant par le réfrigérateur et en repassant par le fer à repasser. À un niveau plus fondamental, elle assure surtout la cohésion des atomes et des molécules, gouverne toutes les réactions chimiques et aussi les phénomènes optiques (la lumière est constituée d’ondes électromagnétiques, structurées en photons).

L’interaction nucléaire faible a été découverte plus tardivement, dans les années 1930. Elle a une portée très courte, d’environ un milliardième de milliardième de mètre, soit une fraction de la dimension d’un noyau d’atome. Autant dire qu’il s’agit d’une interaction de contact : deux particules ne peuvent interagir que si elles se touchent quasiment. Elle est responsable de la radioactivité bêta, par laquelle un neutron se désintègre en un proton et un électron (avec émission conjointe d’un antineutrino), qui joue un rôle important dans la formation des noyaux d’atomes. Comme son nom l’indique, l’interaction faible est caractérisée par une très faible intensité qui la rend difficile à observer. Mais cela ne l’empêche pas de jouer un rôle capital, notamment dans le soleil, où elle régit les réactions de fusion des noyaux d’hydrogène. Si elle disparaissait de l’Univers, notre étoile cesserait de briller…

L’interaction nucléaire forte, la plus intense des quatre interactions fondamentales, a été identifiée à peu près à la même époque que l’interaction nucléaire faible. Sa portée effective est très courte, de l’ordre de la taille d’un noyau, soit quelque 10–15 mètre. Elle assure la très grande cohésion des noyaux d’atome. Elle agit comme une sorte de glu qui colle deux nucléons (proton ou neutron, peu importe pour elle) en contact l’un avec l’autre, mais sa force s’affaiblit très rapidement dès qu’on les écarte un tant soit peu l’un de l’autre. Cela ne l’empêche pas d’être incroyablement puissante : qu’un proton soit capable de stopper sur une distance de seulement quelques millionièmes de milliardième de mètre un autre proton lancé sur lui à une vitesse de cent mille kilomètres par seconde suffit à montrer à quel point l’interaction nucléaire forte est… forte ! Le cyanocrylate de méthyle, commercialisé sous le nom de Super Glue, est largement battu…

La relativité générale ne prenant en compte aucune de ces trois forces, elle n’est pas gréée pour décrire à elle seule l’Univers primordial : contrairement à ce que suggère son appellation, elle n’est pas « générale », mais constitue plutôt une théorie spécifique de la gravitation, par conséquent incomplète. Ses équations perdent toute validité lorsque les particules présentes dans l’Univers, dotées d’énergies gigantesques, subissent d’autres interactions que la gravitation. La relativité générale ne donne en réalité accès qu’aux « périodes tardives de l’Univers primordial », si l’on peut dire, et nullement à celles qui les ont précédées. L’instant zéro qu’on persiste à accoler au Big Bang ne peut donc avoir été un instant physique, le premier instant par lequel l’Univers serait passé : c’est un instant fictif inventé par l’extrapolation abusive d’une théorie incapable de décrire de façon adéquate un Univers très chaud et très dense.

Toutes prodigieuses qu’elles sont, les descriptions des différentes phases de l’Univers par les modèles de Big Bang exclusivement construits sur la théorie de la relativité générale n’incluent donc jamais le commencement de l’Univers proprement dit, et encore moins quoi que ce soit qui l’aurait précédé ou qui pourrait en être la cause.

« Big Bang » a fait bingo…

Cela ressemble bien aux Américains d’imaginer un Big Bang à l’origine de nos Univers.

Julien Green

L’ironie de l’histoire, c’est que les modèles de Big Bang, que les spécialistes avaient d’abord appelés modèles « d’évolution dynamique », ont été les victimes épistémologiques de leurs premiers détracteurs. En effet, cette expression de « Big Bang » fut inventée en 1949, lors d’une émission de radio sur la BBC, par l’astrophysicien Fred Hoyle, promoteur d’un Univers statique, qui voulait ainsi donner à ses auditeurs une image parlante de ce modèle concurrent du sien… ! Cette onomatopée tapageuse a fait mouche, de sorte que les scientifiques l’ont reprise à leur compte et sont ainsi tombés à pieds joints dans une sorte de piège sémantique.

Cette expression est en effet des plus trompeuses, puisqu’elle suggère, de façon quasi autoritaire, que l’Univers aurait résulté d’une explosion cataclysmique qui se serait produite en un lieu précis et correspondrait à l’origine de tout ce qui est. Il arrive aussi que les astrophysiciens eux-mêmes, soucieux d’être plus facilement compréhensibles, ou par désinvolture langagière, voire par désir de faire accroire que l’origine de l’Univers serait à portée de leur vue et de leurs calculs, donnent corps à cette interprétation : ils expliquent par exemple que tel ou tel phénomène s’est produit tant de « fractions de seconde après le Big Bang », laissant ainsi entendre que ce dernier a bien été le déclencheur de l’horloge cosmique. Bref, rien de moins que l’« origine du monde », la vraie, la seule, l’unique, bien antérieure à celle peinte par Gustave Courbet.

Heureusement, certains astrophysiciens – je pense entre autres à Michel Cassé, Marc Lachièze-Rey, Roland Lehoucq, Hubert Reeves… –, embarrassés par la confusion qui s’est installée, tentent de « rattraper le coup » et préviennent le public contre certaines extrapolations hasardeuses, notamment celles qui donnent à penser que les modèles de Big Bang décrivent une explosion au sens strict du terme. Leur tâche n’est pas facile, car le succès médiatique du Big Bang est tel que les images simples auxquelles on l’a d’abord associé ont vite produit leurs effets symboliques et culturels. Par percolation, elles se sont même enracinées pour de bon dans la psyché collective. « Les astrophysiciens sont sans cesse obligés de courir après les mots big et bang pour en corriger le sens, a fait remarquer Jean-Marc Lévy-Leblond : “Attention, ces mots ne veulent pas du tout dire ce que vous avez compris, ce n’est pas une explosion, ça n’a pas eu lieu en un point donné de l’espace, ni d’ailleurs à un moment donné…” »

Il est, comme on le sait, des malentendus très difficiles à dissiper…

Un certain précipité métaphysique

Le sentiment des frontières du monde, voilà ce qui est mystique.

Ludwig Wittgenstein


Si l’assimilation si souvent faite entre Big Bang et émergence de l’instant zéro mérite d’être examinée à la loupe, et même au microscope à effet tunnel, c’est parce qu’elle n’est pas métaphysiquement neutre. Mal interprétée ou symboliquement surchargée, elle peut mener à des digressions hors de propos, voire à ce que Ludwig Wittgenstein appelait des « faux problèmes ». En effet, pour qui confond Big Bang et création de l’Univers, la question de savoir ce qui a bien pu exister avant le Big Bang semble dépourvue de sens : si on considère que tout (espace, temps, particules élémentaires, énergie) est apparu de concert, en même temps (si tant est que cette expression ait un sens au moment où le temps lui-même est censé apparaître…), imaginer une époque antérieure au Big Bang semble aussi absurde que de se demander ce qu’il peut bien y avoir au nord du pôle Nord. Dans les deux cas, la réponse qui paraît s’imposer est : rien. Il ne pourrait exister, par définition, de période avant la naissance de l’Univers, de sorte que la question de savoir ce qui a pu s’y passer est vide de sens, de la même façon que s’il n’y a rien au nord du pôle Nord, c’est parce que la région à laquelle on fait ainsi allusion n’existe pas ou que les mots dont nous disposons – « exister » notamment – sont impuissants à en dire les contours.

Si on voit dans le Big Bang l’amorce de tout ce qui est, on tombe immanquablement sur une autre question métaphysique, celle de savoir ce qui a bien pu le déclencher au milieu de nulle part, en plein cœur du néant (le néant aurait-il donc du cœur ?). Le néant ne saurait de lui-même exploser, à moins de contenir un « principe explosif » qui le rendrait ipso facto distinct de lui-même. Mais alors qui – ou quoi – a bien pu mettre le feu à des poudres jusque-là inexistantes ? La question de l’origine de l’Univers en vient ainsi à coïncider avec la question suprême, celle de l’être. L’être comme question : pourquoi y a-t-il quelque chose plutôt que rien ? Ou, si l’on préfère, pourquoi y a-t-il eu le Big Bang plutôt que rien ? Question redoutable, et même la plus impénétrable de la philosophie, son sphinx et son phénix. Car comment penser un tiers état entre l’être et le non-être ? Peut-on concevoir une courroie de transmission qui transformerait l’un en l’autre ? Imaginer un treuil ontologique qui extirperait le premier du second ?

Lorsqu’on aborde ces questions, Dieu ne tarde jamais à entrer en scène. Il y surgit même comme une réponse évidente, comme s’il avait été fait tout exprès : quand on suppose qu’il n’y a rien, on imagine qu’il y a quand même quelqu’un, et même Quelqu’un. C’est ainsi qu’on prête toujours à Dieu des allures d’allumette cosmique, d’amorce initialo-initiale, et même davantage : présenté comme le seul étant qui soit son être (l’Être en somme), il aurait joué le tout premier rôle, celui de starter suprême. Les autres étants, ceux qui le suivent, chronologiquement ou ontologiquement, ne seraient pas leur être. Ils se contenteraient d’avoir l’être, ce qui n’est pas la même chose qu’être son être : l’existence leur serait seulement donnée ou, pour mieux dire, prêtée.

Toutes ces considérations d’ordre métaphysique ou théologique ne laissent pas de nous captiver, et parfois même de nous « capturer ». Simplement, il faut prendre acte du fait qu’il n’y a pas de raison de les discuter au nom de la cosmologie actuelle, car cette dernière ne les implique pas. Les physiciens ont fini par comprendre que le Big Bang ne correspond nullement à la création proprement dite de l’Univers, mais simplement à un épisode particulier qu’il a traversé : il leur est en effet apparu que le prétendu premier instant que produisaient les premiers modèles n’a pas eu de réalité physique, au sens où il ne correspond à aucun moment effectif du passé de l’Univers. En d’autres termes, même si une certaine vulgate disant le contraire continue de courir, le temps de l’Univers n’est pas passé par le célébrissime instant zéro qu’on associe communément et abusivement au Big Bang. Celui-ci n’est qu’une construction purement théorique, exagérément promue, non un instant qui aurait enclenché le cours du temps physique.

De nos jours, un cosmologiste ne peut plus avancer l’hypothèse que l’Univers trouverait son origine dans une quelconque singularité ou « explosion initiale », car l’instant zéro est moins le symptôme d’une telle explosion de matière que celui d’un effondrement de la théorie de la relativité générale, dont les équations ne sont pas en mesure à elles seules de décrire le passé le plus ancien de l’Univers.

Mais la route qui attend les chercheurs s’annonce longue et tortueuse. Car pour pouvoir affronter les conditions de l’Univers « vraiment primordial » et devenir capables d’en parler, il faudrait qu’ils puissent franchir ce qu’ils appellent le « mur de Planck », en passe de devenir aussi célèbre que celui de Berlin, mais beaucoup plus stimulant. Ce terme désigne un moment particulier de l’histoire de l’Univers, une phase par laquelle il est passé et qui se caractérise par le fait que les théories physiques actuelles sont impuissantes à décrire ce qui s’est passé en son amont.

Le mur de Planck est ce qui nous barre l’accès à la connaissance de l’origine de l’Univers, si origine il a eu. Il incarne en effet la limite de validité ou d’opérativité des concepts de la physique que nous utilisons : ceux-ci conviennent pour décrire ce qui s’est passé après lui, pas ce qui a eu lieu avant lui (ainsi, nos représentations habituelles de l’espace et du temps perdent toute pertinence en amont du mur de Planck). Attention, cela ne revient pas à dire que l’Univers a « ressenti » quelque chose de particulier au moment de son passage par ce fameux rempart théorique : figuration symbolique de la zone à partir de laquelle nos concepts se mettent à flageoler, le mur de Planck est moins un mur proprement physique qu’un mur pour notre physique. Donc un défi pour les chercheurs…

Pour ce faire, ils doivent tenter de mettre sur pied une théorie plus puissante que la seule relativité générale, une théorie capable d’embrasser aussi les trois autres interactions fondamentales, qui avaient alors des intensités comparables. Or ces trois interactions sont décrites aujourd’hui grâce au formalisme de la physique quantique, celle qui s’applique au monde de l’infiniment petit, et dont les principes ne s’accordent justement pas avec ceux de la relativité générale. Il ne reste donc qu’à élaborer ce qu’on appelle une « théorie quantique de la gravitation », c’est-à-dire des équations qui unifieraient en un seul et même cadre théorique la physique quantique et la gravitation.

Le problème est : comment faire ?