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Big Bang et au-delà, les nouveaux horizons de l’univers

 Aurélien Barrau est un physicien et un cosmologiste dont les compétences dans les domaines les plus vastes de ces disciplines, qu'elles soient théoriques ou observationnelles, sont impressionnantes.

 

Big Bang et au-delà, les nouveaux horizons de l'univers

Aurélien Barrau

Réédition janvier 2016

 

Présentation
Jean-Paul Baquiast
11/01/2016

 

Aurélien Barrau est Enseignant-chercheur
Professeur à l'UGA,Communauté Université Grenoble Alpes
membre honoraire de l'IUF Institut Universitaire de France

Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie (CNRS-IN2P3)
F-38026 Grenoble

Page personnelle

 

Présentation du livre par l'éditeur

Notre Univers a-t-il un début ? Est-il unique ? La science moderne a révolutionné notre compréhension de l’Univers. Bien que l’étude du cosmossoit sans doute aussi ancienne que la pensée, notre image du réel est en ce moment même en train de se redessiner. Il est maintenant possible de connaître certains aspects des processus qui eurent lieu moins d’un milliardième de milliardième de milliardième de seconde après le Big Bang.
À la lumière des dernières découvertes du satellite Planck, Aurélien Barrau décrit en termes simples le cosmos qui se dessine sous nos yeux. Trous noirs, modèle standard de la physique des particules,
gravité… les piliers et les énigmes du Big Bang sont abordés les uns après les autres, à la manière d’une balade aux origines de l’Univers.
« Parce que la science est avant tout une aventure humaine, j’ai esquissé, ici et là, en contrepoint des explications physiques fournies dans la langue la plus simple
et la plus accessible possible, mon expérience et mes ressentis. J’ai parfois même fait part de mes convictions et révoltes personnelles. »

 

 

Aurélien Barrau est un physicien et un cosmologiste dont les compétences dans les domaines les plus vastes de ces disciplines, qu'elles soient théoriques ou observationnelles, sont impressionnantes. Comme il le précise dans sa page personnelle, elles couvrent au plan théorique : cosmologie, phénoménologie de la gravité quantique, diffusion des particules dans la Galaxie, trous noirs, théorie des champs en espace courbe. Au plan expérimental, il s'agit d'astronomie grand champ, de matière noire et d'énergie noire, du rayonnement cosmique, de l'astronomie gamma. Il a participé personnellement et autres autres aux équipes chargées de la réalisation et de l'exploitation du satellite Planck, merveille de l'astrophysique européenne. Il trouve aussi le temps d'être enseignant dans ces divers domaines

.Nous avons présenté plusieurs fois Aurélien Barrau sur ce site, ainsi que quelque uns de ces livres, car il écrit aussi beaucoup, non seulement dans des revues scientifiques, mais à destination du grand public.1)

Il se trouve que, ce même mois de janvier 2016, les Editions Dunod viennent de rendre disponible un ouvrage de Aurélien Barrau, réédition considérablement augmentée et mise à jour, de « Big Bang et au delà, les nouveaux horizons de l'univers ». publié en 2013. Cette réédition ne tient cependant pas compte, sauf par allusions aux recherches mentionnée par notre article de ce mois. Il n'y a rien d'étonnant en cela, vu les délais imposés par l'édition.

Présentation

Le livre comporte 10 chapitres, depuis la question initiale :" Peut-on comprendre l'Univers ? jusqu'à la question finale, "Le multivers". En 150 pages, on y trouve tout ce qu'il faut savoir, si l'on veut se donner une connaissance convenablement informée, de l'origine et du devenir de l'univers. Ces thèmes sont très souvent abordés, non seulement dans des articles scientifiques, mais dans des ouvrages, films et séries télévisées destinés au grand public. Sans être sévère, on peut en dire que l'on trouve dans les medias beaucoup d'approximations et erreurs scientifiques. D'où l'intérêt d'un ouvrage lui même destiné à des lecteurs généralistes, qui fasse le point en 160 pages de l'état des connaissances et hypothèses sur ces questions.

Le livre présente par ailleurs, comme les précédents, de nombreuses références à la philosophie, la littérature et la création artistique, montrant pour qui en douterait l'étroite parenté qui existe entre la cosmologie et les différents domaines de la création. L'auteurpossède tous les titres pour en discuter car sa culture et ses relations sociales l'ont mis en contact avec la plupart de ces oeuvres de l'esprit et beaucoup de leurs auteurs. A ces références, il ajoute de nombreuses considérations personnelles, sur la science, sur la recherche scientifique, l'enseignement et des pratiques sociales quotidiennes, notamment celles qu'il abhorre personnellement, en tant que défenseur des animaux et de leurs droits.

Il résulte de tout ceci que les passages consacrés à la cosmologie, bien que faisant l'essentiel du livre, sont présentés de façon extrêmement synthétique 3). Pour bien les comprendre, il faut disposer d'une base de connaissances scientifiques dont nos lecteurs, sur ce site, sont certainement dotés, mais que beaucoup de lecteurs du livre n'auront pas nécessairement. Ils devront donc se référer sur tous les points difficiles, à défaut d'autressources, à l'encyclopédie en ligne Wikipedia, comme nous le faisons nous mêmes constamment dans nos articles.

Commentaires

Ce serait une erreur de penser que ce livre se borne à rassembler une synthèse des connaissances disponibles dans d'autres ouvrages au sujet du Big Bang, de ses suites, notamment l'inflation, et des « évènements l'ayant précédé », si l'on peut employer cette formulation simplificatrice. Chaque chapitre ou presque présente des considérations originales ou mal connues, dont certaines découlent directement des recherches de l'auteur.

Ainsi p. 21 et 22, les méthodes utilisées par lui et des collègues pour préciser l'étude des rayons gamma à partir des flash de lumière bleue, dite lumière Cherenkov, que ceux ci produisent quand ils percutent l'atmosphère terrestre De même, p.24, les modalités d'interaction des ondes gamma avec les ondes infrarouges et ce qu'elles révèlent concernant la formation des galaxies primitives Ou bien, p. 26, Aurélien Barrau évoque les recherches qu'il a menées avec le détecteur de rayons cosmiques AMS placé sur la Station Spatiale Internationale

Concernant les trous noirs il nous rapporte (p.76) qu'il s'est consacré à leur étude non seulement pour les comprendre dans le cadre de la relativité générale, mais dans le cadre de modèles dits de la relativité étendue, ainsi que de théories modernes de la physique des particules, montrant que certaines instabilités connues en physique des trous noirs peuvent être décrites sans faire appel à des paramètres tendant vers l'infini.

Concernant l'énergie noire, il présente les conclusions des nombreuses années de recherche qu'il y a consacrées. Celle-ci lui permettent aujourd'hui de participer à la mise au point du grand télescope LSST (Large Synoptic Survey Téléscope.) Celui-ci devrait dans quelques années présenter des vues panoramiques du ciel bien plus étendues que celles obtenues par les grands télescopes actuels, VLT ou Keck. Dans ce projet il a pris la responsabilité du banc de test et d'étalonnage de la caméra du LSST, qui sera la plus complexe de celles construites à ce jour. Compte tenu de l'importance du projet et des nombreuses équipes qui y travaillent, on mesure l'importance de son rôle.

Concernant enfin la réalisation et l'exploitation du satellite européen Planck, entré en service en 2013 et consacré à de nouvelles analyses du fond de rayonnement fossile, l'auteur montre bien que ces résultats confirment dans l'ensemble en les précisant les résultats déjà fournis par les prédécesseurs américains COBE et WMAP. Mais il montre aussi que certains « détails » confirment la théorie de l'inflation cosmologique et permettent par exemple de préciser l'époque de l'allumage des étoiles. Il rapporte également certaines anomalies récemment observées dans la répartition du fonds de ciel selon les hémisphères et l'existence d'une vaste zone froide. Certains cosmologistes y voient l'indice d'une rencontre avec un autre univers (voir notre article du 15/12/2015 ) mais Aurélien Bareau ne s'étend pas sur ce point, peut-être du fait que la date d'édition du livre ne lui a pas permis d'évoquer des conjectures trop récentes.

Le livre se termine par l'évocation des deux grandes théories actuelles intéressant la gravitation quantique, c'est-à-dire une synthèse entre la physique relativiste et la physique quantique. Il s'agit, comme nos lecteurs le savent certainement depuis longtemps, de la gravitation quantique à boucles et de la théorie des Cordes. Bien qu'il ait très récemment avec Carlo Rovelli proposé une application de la première dans le cas du possible passage d'un trou noir en trou blanc, il continue à porter le plus grand intérêt à la théorie des Cordes., dite parfois aussi théorie du Tout.

Celle-ci est souvent décrédibilisée par le fait qu'elle évoque la possibilité d'apparition d'un nombre astronomique d'univers, hypothèse non testable pour le moment. Mais Aurélien Barrau, fervent défenseur de l'hypothèse des univers multiples ou plus exactement du multivers, continue à y trouver matière à d'innombrables réflexions, tant d'un point de vue scientifique que philosophique.

L'hypothèse du multivers nous pose évidemment des problèmes considérables, dans le cadre de notre conception traditionnelle du monde. Mais celle-ci se fonde indubitablement sur les images limitées que nous nous donnons de l'univers et de ses origines, Big Bang et/ou Big Crunch. Avec le multivers, nous sommes obligés d'affronter des questions cruciales, non seulement sur le cosmos, mais sur notre cerveau lui-même, qui en construit des représentations ( Voir la deuxième partie de notre article précité « l'univers est-il unique  ? )

Pour Aurélien Barrau, la question du multivers ne doit pas être abordée de façon anecdotique. Elle obligera sans doute l'espèce humaine à revoir radicalement la façon dont elle se représente le monde où elle vit. Ceci notamment en incluant les concepts d'univers dépourvus de temps et d'espace tels que définis non seulement par les équations relativistes mais par notre pratique quotidienne. D'ores et déjà la mécanique quantique le fait et nous utilisons un grand nombre d'instruments divers exploitant par exemple le concept de q.bit. Il faudra sans doute nécessairement, à en croire Aurélien Barrau, faire de même à l'échelle plus large de la cosmologie.

Le cerveau, comme nous l'évoquons dans l'article précité, pourra-t-il
nous permettre cet exploit un jour ? Pourquoi pas, si grâce au progrès des sciences, il s'entraine à le faire, y compris dans la vie quotidienne ? Les primates issus de la forêt du tertiaire ont bien fini par découvrir la mécanique quantique évoquée ci-dessus. Dans ce cas, Aurélien Barrau, avec les quelques collègues qui comme lui explorent la question du multivers, auront entrebâillé des portes bien plus importantes encore que celles ouvertes par les philosophes grecs du 6e siècle avant JC.

Notes

1) Voir notamment
* en octobre 2007
* en décembre 2014
* en ce mois de janvier 2016, nous venons de résumer les hypothèses qu'il vient tout récemment de formuler avec Carlo Rovelli concernant la possible transformation d'un trou noir en trou blanc, autrement dit réémetteur de matière et d'énergie une fois atteint un certain degré de densité. Ces hypothèses s'appuient sur les versions les plus récentes de la gravitation quantique à boucles, dont désormais Carlo Rovelli s'est fait le théoricien mondial le plus consulté.

2) AMS Spectromètre Magnétique Alpha, voir wikipedia

3) Par exemple cette phrase, p.77. « j'ai passé un certain temps à étudier ces modèles, dits de gravitation étendue, où le lagrangien était un peu plus compliqué que celui d'Einstein-Hilbert. Ils ne contredisent pas la relativité mais ils la complètent  ». Ou bien, p. 85 « schématiquement, il est possible de considérer que l'interaction nucléaire faible est construite pour être invariante en tournant dans un espace dont les axes seraient l'électron et le neutrino ».
Ceci dit notre propos n'est pas un reproche mais un constat. On ne peut pas demander à un scientifique d'expliquer tous les termes qu'il utilise, sauf à construire une encyclopédie.

4) On observera, mais ce n'est pas un argument suffisamment déterminant, que Lee Smolin vient de se convaincre du caractère irréductible du Temps. comme rapporté dans notre article de décembre 2014 .


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22 réactions à cet article    


  • Le p’tit Charles 12 janvier 2016 10:22
    Il me semble que l’univers des origine observé par les scientifiques, n’est en réalité qu’une image disparu depuis longtemps...(un fait reconnu des scientifiques eux mêmes)... ?
    Donc ils sont toujours dans des théories sur notre univers.. ?

    • Automates Intelligents (JP Baquiast) 12 janvier 2016 11:05

      @Le p’tit Charles
      Exact. Je dirais même des théories hypothétiques. C’est ceci qui rend cette science passionnante, et pas seulement au plan scientifique


    • Le p’tit Charles 12 janvier 2016 11:21
      @Automates Intelligents (JP Baquiast)...Notre planète est un vaisseau spacial glissant dans l’univers au sein de la voie lactée, et l’homme cherche des origines hypothétiques sur sa naissance dans ce « CHAOS » sidéral... ?
      J’aime bien stephen hawking et sa façon de penser sur le sujet.. !

    • robert 12 janvier 2016 16:47

      @Le p’tit Charles
      heureusement que vous n’en êtes pas le capitaine  smiley


    • Yanleroc Yanleroc 13 janvier 2016 03:33

      On peut donc se projeter dans un monde qui n’existe pas !?!
      Il faut bien avoir à l’esprit que le fonds cosmologique diffus n’existe plus aujourd’hui et comme vs le dîtes nous sommes dans un univers présent, sur un vaisseau spatial, mais qui amène sa voie lactée et tt son univers aussi avec lui.


      Mais si nous pouvons photographier après le Big Bang, nous pourrions aussi photographier le passé proche qui n’existe pourtant pas non plus à nos sens aujourd’hui, et s’y projeter pourquoi pas, ce qui pose beaucoup de questions,


    • Yanleroc Yanleroc 13 janvier 2016 11:19

      @sarcastelle
      Bonjour, et P.Guilleman ?


    • Naoh 13 janvier 2016 11:58

      @Yanleroc

      Bonjour, en effet, et pour bien mesurer l’état complétement fantasmagorique dans lequel se trouve la science physique actuelle, cette conférence de Philippe Guillemant est vraiment un must.


    • bourrico 7 13 janvier 2016 12:50

      @sarcastelle

      Sont trop cons dans les agences de pondre des engins pour cartographier un rayonnement qui n’existe pas, et on doit en être à la 3ème génération d’engin. smiley

      J’adore venir sur ce site parce que c’est un festival sans cesse renouvelé de perles comme celle la. smiley

    • Naoh 12 janvier 2016 11:05

      Le cerveau, comme nous l’évoquons dans l’article précité, pourra-t-il
      nous permettre cet exploit un jour ? Pourquoi pas, si grâce au progrès des sciences, il s’entraine à le faire, y compris dans la vie quotidienne ? Les primates issus de la forêt du tertiaire ont bien fini par découvrir la mécanique quantique évoquée ci-dessus. Dans ce cas, Aurélien Barrau, avec les quelques collègues qui comme lui explorent la question du multivers, auront entrebâillé des portes bien plus importantes encore que celles ouvertes par les philosophes grecs du 6e siècle avant JC.

      Franchement on a là l’archétype du suprématisme mécanique et scientifique pompeux.

      Pour le quantique, une plus saine appréciation ne serait elle pas plutôt de dire, avec par exemple des particules observables au même moment à deux points distincts de l’univers sans limite d’espace ni de temps, que l’on a reculé d’un siècle dans la prétention de connaître de façon complète les lois de l’Univers ?

      Dans le même ordre d’idée, prétendre, pour certain démiurges, grâce à leur intelligence supérieure et leur cerveau si puissant (c’est bien ce que l’on est en droit de lire ici), que l’on a entrebâillé des portes comme jamais penseurs ne l’ont fait depuis 2600 ans, c’est un pari plus qu’osé.
      Alors même que toutes les théories d’unification proposées ces dernières décennies partent dans des considérations toutes plus hétéroclites et éloignées les unes que les autres, on voit plutôt une fuite en avant vers toujours moins d’observations, de propositions, et d’observations compatibles avec le monde dans lequel on vit bel et bien au quotidien.

      On a ainsi vraiment l’impression qu’ils partent dans tous les délires possibles dès lors même que ceux-ci sont compatibles avec l’univers mathématique et les équations qu’il formulent, et que tout est bon pour foncer dans ce sens plutôt que de vouloir admettre d’une quelconque façon que les domaines de la pensée et de la conscience sont une intercession et/ou une frontière à comprendre, aménager, et qui serait sans doute seule à même de régler des problématiques relevant en premier et dernier lieu de la métaphysique.


      • Naoh 12 janvier 2016 11:27

        @Naoh
        oups ...et d’expérimentations compatibles...


      • bourrico 7 13 janvier 2016 12:52

        @sarcastelle

        Disons que ça signifie que chaque réponse apporte son lot de question, c’est ça qui est fascinant.

        Nombreux sont ceux qui n’intègre pas cela, et du coup font des critiques erronées.

      • Naoh 13 janvier 2016 13:00

        @bourrico 7.Sarcastelle

        Je suis sans aucun doute trop con pour comprendre, mais comme vous m’avez fait l’honneur de me répondre, pourriez vous plus avant préciser en quoi vos deux commentaires sont en rapport avec ce que j’ai écrit ?


      • Naoh 14 janvier 2016 09:49

        @sarcastelle

        Cela vous place donc au sein de ces démiurges qui considèrent pouvoir s’exonérer des questionnements de cette nature, alors que la problématique n’est pas moins présente aujourd’hui qu’au cours de toute l’histoire humaine précédente.
        Chacun a les moyens de procéder à cet examen de conscience sans s’en remettre à de quelconques vérités révélées, suffit juste de l’exercer à bon escient.
        Se mettre des œillères en prétendant se prévenir de tels penchants est un procédé assez curieux, non ?


      • Francis, agnotologue JL 12 janvier 2016 11:43

        J’aime bien cet article, et probablement que l’ouvrage qu’il présente est passionnant.


        ’’Pour Aurélien Barrau, la question du multivers ne doit pas être abordée de façon anecdotique. Elle obligera sans doute l’espèce humaine à revoir radicalement la façon dont elle se représente le monde où elle vit.’’

        Je le pense en effet, et ce saut conceptuel sera aussi important sinon plus que celui qui a été fait lors de l’abandon de la conception biblique, la terre plate, les astres qui tournent autour, etc.

        • sls0 sls0 12 janvier 2016 16:21

          Je suis un béotien mais un peu observateur, j’ai relevé cette phase :
          Il est maintenant possible de connaître certains aspects des processus qui eurent lieu moins d’un milliardième de milliardième de milliardième de seconde après le Big Bang.

          On connait jusqu’à un certain point, ça veut dire qu’en amont on ne sait pas ce qu’il y a.
          Parler de bing bang c’est peut être confortable intellectuellement mais ça se situe dans une phase ou un temps inconnu.

          Cela dit, J’aime écouter ou voir les vidéos d’Aurélien Barrau et je vais certainement acheter son livre.


          • Tzecoatl Gandalf 12 janvier 2016 19:17

            Et bien, à écouter Etienne Klein ou Alain Connes, le big bang devrait plutôt s’appeler la grande déflagration de quelque chose qui s’est condensé.


            • Le Corbeau Magnifique Le Corbeau Magnifique 12 janvier 2016 20:47

              Son coiffeur est toujours prisonnier des Cathares ?

               smiley

              Je propose un concert :

              « Un coiffeur et un rasoir pour Aurélien Barrau »


              • Aristoto Aristoto 12 janvier 2016 22:22

                l’univers n’est mu que par une seul et unique loi...celle de mon existence ! Sans MOI c’est le néant qui vous attends.


                • Marc-Antoine JEULLIAU Marc-Antoine JEULLIAU 13 janvier 2016 10:18
                  @ JP Baquiast,

                  @ Yanleroc & Cie

                  Mais SI ! Bien sûr que SI le fond diffus cosmique découvert par Penzias et Wilson existe toujours aujourd’hui, même s’il est condamné à disparaître sous l’effet de l’expansion de notre Univers.
                  Et ce fond diffus de 3°K, ISOTROPE par conséquent, lorsqu’il est interprété en les termes d’une théorie ondulatoires soutenue par l’expérience il s’impose comme une des manifestations vibratoires d’un substrat emplissant tout l’espace et donc mis en ’’vibrations’’ lors d’un ’’choc’’ initial (cf. Big Bang ou autre …), ce 3°K se ’’présente’’ alors comme le repère QUASI ABSOLU porté par un SUBSTRAT ÉTHÉRÉ ABSOLU pouvant être mis en évidence très simplement et d’une autre façon que ce fond diffus , et c’est ainsi que ce 3°K se présente comme le 1er "INSTRUMENT DE MESURE’’ ayant émergé en notre Univers, comme un rayonnement ondulatoire né en et toujours porté par le substrat spatial qui empli le Cosmos parce que substrat fondamental lui étant  ’’consubstantiel’’.

                  Ce fond cosmique reconnu apparu peu après la naissance de notre UNIVERS peut ainsi mettre en ividence tout mouvement d’énergie-complexifiée à la suite d’interactions et formant les objets dits matérialisés qui se déplacent en son intérieur. Mais objets qui, en réalité et comme ce fond cosmique de 3°K, se PROPAGENT dans le substrat intrinsèque de l’Espace-Temps-ETHERE d’une théorie de l’ABSOLU hyper simple, soutenue expérimentalement, théorie à paraître ici dans l’espace publique parce que ne pouvant pas être publiée ailleurs et qui intègre, en dépassant les théories contemporaines laissées à un rôle d’approximations, les grandes découvertes faites par Einstein et les fondateurs de la mécanique quantique.

                  @ + donc, si l’insidieux le veut ; M&A J.


                  • Yanleroc Yanleroc 13 janvier 2016 11:34

                    @Marc-Antoine JEULLIAU


                    J’ai l’impression de t’avoir compris, malgré le discours un rien indigeste, pour un non-scientifique.
                    Pourtant, il me semble y avoir reconnu les Potentialités de Lothar Schäffer dans« Le potentiel infini de l’Univers quantique » smiley ( j’avais écrit : le fond cosmique diffus n’existe plus.. à nos sens, mais par pour nos instruments apparemment..)

                  • Marc-Antoine JEULLIAU Marc-Antoine JEULLIAU 14 janvier 2016 07:51

                    @Yanleroc

                    Je viens de lire un résumé du bouquin de Lothar Schäfer que je ne connaissais pas et si, intuitivement, ce qui y est exprimé peut aider à se faire une idée de ce que dit et permettra  de comprendre la théorie de l’absolu pris au sens physique encore à publier ici, l’idée que l’on peut se faire à la lecture de Lothar Schäfer est fausse du point de vue de la science physique.

                    De plus, la conscience que nous prenons de CE QUI EST ne peut se faire que DANS UN CERVEAU qui, d’une façon analogue à un ordinateur, traite les informations qui lui parviennent grâce à ses sens et à son intellect. Preuve en est que des êtres humains enfermés ou abandonnés très jeunes enfants en pleine nature, donc isolés du monde culturel depuis leurs naissances, ne peuvent pas, dans la solitude, développer un langage dit ’’cultivé’’ voire apprendre à se déplacer debout.

                    Pour VOUS faire une idée de cela commencer par lire Les enfants sauvages et faire ou d’emblée accepter que des études scientifiquement menées de CE QUI EST s’autocorrigent en se guidant sur les contradictions apportées et vérifiées par la remise en cause expérimentale.

                    Bien à vous. M&A J.


                  • Yanleroc Yanleroc 14 janvier 2016 19:04

                    @Marc-Antoine JEULLIAU
                    Merci. J’attendrai toutefois avant d’aller + loin dans la discussion. A+

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