Dans cette partie...

Projetons-nous il y a cinq milliards d'années, pour guetter le tout premier instant de l'Univers, quand l'étincelle du big bang déchaîne des forces immenses, donnant naissance, entre autres, à notre système solaire. Puis, de l'infiniment grand à notre bonne vieille Terre, venez explorer notre galaxie, au nom si poétique de Voie lactée. Vénus, Mars, Saturne, le Soleil, tous attendent pour révéler petits et grands mystères. Et l'homme dans tout cela ? Il vient, à l'échelle des âges géologiques, à peine d'apparaître. Et pourtant que de chemin parcouru ! Laissons-le découvrir sa planète, prendre possession des continents, s'habituer aux climats et milieux, survivre aux risques naturels.

Ça y est, il est là, survivant d'époques terribles. Obstinément, contre le froid des glaciations, contre l'ours ou l'aurochs, il chemine, quitte les cavernes, domestique le feu et les animaux, se lance dans l'aventure agricole. Le revoici, bâtisseur de civilisations incomparables. Il nous fait signe, de profil comme il se doit, entre deux pyramides, ou deux ziggourats. C'est lui, encore, en toge sur les rostres du forum. Mais pourquoi s'agite-t-il ainsi ? César est mort ! Nous sommes aux ides de mars 44 avant J.-C. La vieille Rome de la République se meurt, la gloire de l'Empire commence à poindre. Et avec elle, la Grèce revivifiée dans les arts et les lois.

Bien sûr, il n'est pas toujours pacifique : suivons les armées entre guerres méconnues et grands conflits, de la « guerre fleurie » aztèque à 1914-1918. Puis, dans un horizon élargi, après le voyage dans le temps, vient l'espace, l'autre et l'ailleurs dans la richesse foisonnante de leur diversité, des fastueuses dynasties chinoises ou de l'austère Japon des samouraïs, des femmes-soldats, les amazones du royaume d'Abomey, au dernier Inca, étranglé dans sa cellule après avoir payé la plus riche rançon de tous les temps.

Mais... l'air s'échauffe, les ténèbres se dissipent, les particules s'affolent... Il n'est que temps, l'Univers palpite, sous peu il va vivre enfin. En route !

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Dans ce chapitre :
• La naissance de l'Univers
• Galaxies et planètes vous révèlent leurs secrets

L'Univers infini est une création récente. Pendant longtemps, il a été perçu comme une voûte ou un espace plan, ayant la terre pour centre. Or, nous savons aujourd'hui qu'il est formé de matière, depuis les plus petits éléments jusqu'au gigantisme des galaxies. Né il y a 16 ou 17 milliards d'années, l'Univers, formé de matière et n'étant pas éternel, disparaîtra un jour, dans 100 milliards d'années selon la théorie du Big Crunch. Avant même la disparition de l'Univers, notre Soleil, parmi des milliards d'autres étoiles, s'éteindra dans 5 milliards d'années, quand il aura épuisé toute son énergie, c'est-à-dire mis fin à la succession de réactions nucléaires qui l'entretiennent. Mais pas d'affolement inutile, car d'ici-là les progrès de la science nous auront peut-être permis de réaliser le rêve de découvrir une autre terre parmi les milliards de planètes qui peuplent l'Univers.

L'origine de l'Univers

Vaste question ! S'interroger sur l'origine de l'Univers, ce n'est ni plus ni moins qu'aborder la question fondamentale de l'humanité tout entière - une question pour laquelle des hommes se déchirent depuis la nuit des temps ! Mais pas de panique, nous ne nous égarerons pas ici dans des conjectures métaphysiques abstraites. Notre démarche est plus modeste et surtout plus pragmatique. Elle consiste à exposer, de façon schématique, l'état actuel des connaissances scientifiques sur le sujet.

La conception de l'Univers

La conception de l'Univers, avant la mise au point de la méthode scientifique, au XVII^e siècle, relève d'une vision théologique. Des dieux, puis un Dieu, mettent en place planètes et étoiles, puis donnent naissance aux hommes, après avoir prévu sur Terre tout ce qui est nécessaire à leur survie. Le XX^e siècle procure les moyens de vérifier, de manière expérimentale, avec des instruments précis, la structure et la naissance, puis le développement de l'Univers. Les scientifiques peuvent proposer différents modèles d'Univers.

Jusqu'à une époque assez récente, quatre théories distinctes s'affrontaient :

• L'Univers en expansion : né d'une explosion gigantesque il y a 16 milliards d'années, le fameux « big bang », il est en expansion continue et ne connaît aucune limite.
• L'Univers en pulsations : comme dans l'hypothèse précédente, l'Univers est en expansion continue, mais jusqu'au point où il va se contracter pour reprendre son espace d'origine, et exploser de nouveau. Il est dit en pulsations parce que contraction et expansion alternent. C'est ce que l'on appelle, en opposition au big bang, le « big crunch ».
• L'Univers multiple : il existerait une infinité d'univers, chacun étant en phase de big bang ou d'expansion à des moments différents.
• L'Univers stationnaire : en dépit de possibles modifications, l'Univers serait celui que nous connaissons, infini et éternel.

La théorie de l'Univers stationnaire, soutenue notamment par le célèbre physicien Albert Einstein, a prévalu jusque dans les années 1960. Mais aujourd'hui, la majorité des scientifiques s'est ralliée au modèle du big bang.

LE SAVIEZ-VOUS ?

Lemaître en la matière C'est un chanoine belge, Georges-Henri Lemaître (1894-1966), astrophysicien et mathématicien qui a, le premier, élaboré un modèle de l'Univers en expansion. D'après cette théorie, issu d'une déflagration géante, d'une explosion qui correspondrait à celles de millions de bombes atomiques, l'Univers s'étend ou se contracte. Comme quoi, on peut enseigner à l'Université catholique de Louvain et s'intéresser à l'origine matérielle de l'Univers... Lemaître ne nomme pas sa découverte «théorie du big bang », mais « hypothèse sur le premier atome ». Sa réflexion se fonde sur les travaux d'Einstein qui, pourtant, soutenait la théorie d'un Univers stationnaire. Les résultats de Lemaître sont publiés entre 1927 et 1933 et retiennent très rapidement l'intérêt de la communauté scientifique.

Une théorie explosive : le big bang

C'est parce qu'il veut un Univers compatible avec les lois de la physique qu'Albert Einstein l'envisage comme stationnaire, éternel. D'après lui, « il est incompréhensible que l'Univers soit compréhensible ». Il faut donc rejeter l'idée que la structure et le fonctionnement de l'Univers relèvent du chaos et trouver les lois de la physique qui y règnent, afin d'avancer une explication. Ceci satisfait notamment aux exigences de la théorie de la relativité générale, formulée en 1916. Pour expliquer son état stationnaire, il forge le concept de « constante cosmologique ». G. H. Lemaître et George Gamow remettent en cause cette expression en s'appuyant sur des observations astronomiques faites par Hubble dans les années 1930, et développent la théorie dite du big bang et de l'Univers en expansion.

LE SAVIEZ-VOUS ?

Le grand « Bang ! L'expression big bang (de l'anglais big, grand, et de l'onomatopée "bang") a été utilisée la première fois par Fred Hoyle, chroniqueur de la BBC dans un exposé de 1950, intitulé « The Nature of Things ». Elle désigne une explosion provoquée par un échauffement de l'Univers, avec une température de plusieurs milliards de degrés, qui s'est produite il y a 16 milliards d'années. Selon cette théorie, il est possible de retracer l'histoire de l'Univers à partir de la constatation de l'éloignement mutuel des galaxies. En utilisant la théorie d'Einstein de la relativité générale, on parvient à l'idée que plus l'Univers était jeune, plus il était à la fois chaud et dense. Les modifications ultérieures de température et de pression permettent alors de définir les âges, ou phases d'expansion de l'Univers.

Les grandes phases de l'Univers, selon la théorie du big bang

La théorie du big bang permet également de dater l'apparition d'un temps, en fonction de ses phases. En effet, le big bang lui-même se produit à 10^-43 s., puis est suivi de plusieurs étapes : à 10^-35 s. apparaît la matière ; à 10^-33 s. la température s'abaisse ; à 10^-4 s. l'annihilation prend le pas sur la création de particules. Puis le temps s'accélère, à + 3 minutes, un quart des protons et des neutrons se combinent en noyaux d'hélium ; à + 2 milliards d'années, les galaxies se forment.

Même si elle domine dans la communauté scientifique moderne, la théorie du big bang se heurte toujours à une limite restée à ce jour non franchie, celle du temps. Notre connaissance s'arrête en effet à un moment très précis, à savoir 10^-43 secondes après le big bang, au tout début du refroidissement, au moment où les quatre forces fondamentales (gravitationnelle, électromagnétique, nucléaire faible, nucléaire forte) s'individualisent.

Avant ces 10^-43 secondes, elles sont confondues, la théorie de la gravitation ne s'applique pas. C'est ce que l'on appelle le temps de Planck, du nom du physicien allemand Max Planck (1858-1947), prix Nobel de physique, qui développa cette théorie. Un jour, une autre théorie ira plus loin, proposant une nouvelle explication de la naissance de l'Univers. En attendant, il est impossible de parler d'un temps « d'avant le big bang », puisque notre temps commence avec lui.