Time Line of the Universe – Crédit: NASA/WMAP Science Team
LA COSMOLOGIE MODERNE
Une nouvelle page se tourne !
Un peu plus de treize milliards d’années après de début de l’Univers, une nouvelle page de son livre d’histoire s’ajoute au grand album de l’Académie royale des sciences de Suède, le prix Nobel de physique 2006 venant d’être accordé à deux chercheurs ayant contribué à cartographier les traces résiduelles de son explosion initiale : les docteurs John C. Mather et George F. Smoot . Vous avez probablement entendu parler des satellites COBE ou WMAP ou encore vu apparaître régulièrement dans les médias scientifiques et les magazines cette illustration ovale (plus bas) représentant une cartographie du rayonnement fossile de l’Univers, aussi appelé fond diffus cosmologique.
Cette découverte scientifique peut désormais être considérée comme une des plus importantes en cosmologie; elle est un des éléments clé soutenant la cohérence de la théorie du Big Bang.
Ainsi, après maintes années d’exposition au public, même dans des magazines moins spécialisés, ces scientifiques y ayant contribué méritent enfin leurs lettres de noblesse ! C’est un signe de reconnaissance prestigieux de la part de la communauté scientifique, confirmant que ces observations détaillées du rayonnement fossile sont d’ importance égale à la découverte initiale de Penzias et Wilson, eux aussi couronnés du prix Nobel de physique en 1978. Les anglophones pourront désormais utiliser Smoot & Mather – matière douce – pour les désigner, comme si leur nom était prédestiné !
CHRONOLOGIE
Une succession de découvertes
En 1964, les radioastronomes Penzias & Wilson sont gênés par un bruit de fond parasite lorsqu’il tentent d’entrer en communication avec le satellite Echo. Leur tentative d’élimination de cette émission semblant émaner de toutes directions les conduit involontairement à une découverte majeure, alors qu’ils entrent en contact avec d’autres membres de la communauté scientifique. Voilà qu’un chercheur du MIT, Bernard Burke, leur suggère que ce bruit de fond pourrait avoir une origine cosmologique. Cette découverte presque fortuite au départ se transforme rapidement en une découverte majeure, donnant aussi suite aux intuitions de Gamow, Alpher et Herman, dans les années 1940, à savoir qu’un bruit de fond résiduel pourrait provenir du Big Bang. Une série de mesures, avec des moyens limités à l’époque, permit enfin d’établir que cette intuition était fondée.
Cette première série de mesures conduit, beaucoup plus tard entre 1989 à 1993, à la mission COBE (Cosmic Background Explorer). Le lancement d’une sonde dotée d’instruments de mesure beaucoup plus précis permet d’effectuer les premiers relevés du rayonnement fossile. Cette image, tirée de la banque multimédia de la mission, permet de constater que les fluctuations du rayonnement sont très faibles : une mesure de différence de température de 1 sur 100 000, soit un cent millième de degré, relativement à une température uniforme moyenne de 2.73 degrés Kelvin du champ observé. Ces infimes différences dans le résidu de l’explosion initiale, même si elle ne constituent que des fluctuations très légères, sont considérées comme suffisantes pour être à l’origine de la disparité énorme des structures qui populent maintenant l’Univers : des amas de galaxies côtoyant de vastes régions de l’espace où elles sont absentes. Comme dans les modèles météorologiques – en se référant à la sensibilité aux conditions initiales dont il est question dans la théorie du chaos – ces infimes différences ont été déterminantes pour générer ces structures.
Depuis 2001, la mission WMAP (Wilkinson Anisotropy Probe) permet de produire une carte encore plus détaillée de l’Univers, dans ses premiers moments, mais avec une sensibilité 45 fois plus grande que la mission précédente. Pour faciliter la compréhension, rappelons que sur cette image les couleurs indiquent des points plus chauds (rouge) et moins chauds (bleu), tandis que les barres blanches indiquent la direction de la polarisation de la lumière plus ancienne. Il ne s’agit donc pas d’une représentation visuelle de l’Univers – à ne pas confondre – mais bien d’une représentation de ses variations de température, mesurée à une grande échelle et sur de grandes distances. En fait, c’est comme un thermomètre : une thermographie en trois dimensions des premiers instants de l’Univers. Cette nouvelle information permet de déceler encore plus précisément quand les premières étoiles se sont formées et procurent de nouveaux indices sur les événements qui se seraient produit dans le premier trillionième de seconde de l’Univers (10-12 seconde).
Comme les deux premières missions ont apporté des résultats intéressants, mais avec un degré de précision qui n’est pas encore satisfaisant, une troisième mission majeure suivra celle de WMAP de 2007 à 2009. La mission PLANCK permettra d’atteindre une précision de mesure infiniment plus grande. Sur la gauche, l’illustration est une simulation du type de carte qui pourrait s’obtenir à partir des mesures de la sonde qui sera expédiée dans cette mission. Jusqu’à date, l’existence des galaxies dans leur configuration actuelle indique aussi qu’il suffit de variations très minimes de température pour que le modèle conserve sa cohérence. Ces minimes changements sont en quelque sorte les «graines» – sous forme d’aspérité de la température. Cette nouvelle mesure pourra maintenant s’effectuer à un degré de précision qui peut déceler une différence de 1 sur 5 000 000 de degré, permettant ainsi de produire des simulations encore plus précises de la formation des amas de galaxies à partir des nuages de gaz initiaux.
Bien sûr, ce sommaire n’expose que les points essentiels; en examinant le sommaire des objectifs scientifiques de ces missions (COBE – WMAP – PLANCK) sur leurs sites respectifs, on peut constater de légères différences malgré un fond commun.
UNE DOUBLE CONSÉCRATION ?
Cosmologie et géométrie euclidienne
La lecture du texte de présentation grand public du Nobel de physique 2006 risque de créer un remous pour qui veut lire entre les lignes.
« [...] Le projet COBE peut aussi être considéré comme le point de départ pour la cosmologie en tant que science exacte : Pour la première fois, des calculs cosmologiques (comme ceux concernant la relation entre la matière sombre et la matière ordinaire, visible) ont pu être comparés avec des données réelles de mesure. Ceci transforme la cosmologie en vraie science (plutôt qu’une sorte de spéculation philosophique, comme la cosmologie traditionnelle).
[...] La conclusion semble aussi être que l’Univers est Euclidien – autrement dit, que notre géométrie nous disant que deux lignes parallèles ne se croiseront jamais semble tenir, même à une échelle cosmologique. »
The Nobel Prize in Physics 2006
From unexepcted noise to precision Science
Ces propos sont intéressants à double titre, voulant d’une part promulguer définitivement la cosmologie au rang de science exacte, mais d’autre part évoquant aussi ce credo Euclidien de la géométrie. Cette allusion n’est-elle pas clin d’oeil, presque moqueur, à une partie de la communauté scientifique - les théoriciens de la physique – qui tente tant bien que mal d’inscrire nos existences dans un espace géométrique non euclidien, en deçà de dimensions apparemment cachées de l’Univers ?
Il faudra voir, dans les prochaines années, si la physique théorique saura conduire ses chercheurs au podium de L’Académie Royale des Sciences de la Suède ! Et surveiller aussi qui réagira à cette déclaration pour le moins inusitée ! Les auteurs Peter Woit et Lee Smolin, dont les ouvrages ont été sommairement présentés dans ce blogue, devraient sûrement sourire devant cette proclamation euclidienne, puisque leur essai constitue un regard très critique sur la physique théorique.
Cette déclaration univoque ramenant la géométrie euclidienne à l’ordre du jour, et nous invitant à errer encore pendant longtemps entre des lignes parallèles, aura-t-elle des conséquences sur les recherches sur les modèles cosmologiques alternatifs ? Est-ce une institutionnalisation encore plus définitive du modèle standard, devenant une nouvelle frontière à l’hérésie ? En fait, pourrait-on voir des traces d’un certain fondamentalisme scientifique devant une telle déclaration ?
Donc, même si la cosmologie est sur la voie de devenir une science exacte, ajoutons une note légère et un peu d’eau au moulin des débats à venir. Mentionnons que la physique théorique, au lieu d’offrir un modèle cosmologique unique, propose un nombre incalculable de modèles. Nous écrivions dans un billet précédent qu’une récente recherche suggèrerait qu’il y aurait 10500 théories M parfaitement valables, chacune décrivant une physique différente.
Cette opinion est reprise différemment, avec une certaine pointe d’humour faut-il dire, par le journaliste scientifique George Johnson du New-York Times dans un article intitulé Oh, for the Simple Days of the Big Bang.
« Si on décompte le nombre d’univers imaginables, chacun avec une dose différente d’énergie sombre, il est si vaste qu’il “est mesuré non en millions ou en milliards, mais en googol ou en googolplex”. (Avant qu’il ait été transformé en nom d’engin de recherche, un googol a été défini comme étant 10 à la puissance de 100 et un googolplex comme étant 10 à la puissance googol.) Pourquoi nous retrouver par exemple dans l’univers numéro 110 310 077 252 serait encore une tautologie : si nous n’y étions pas, nous ne serions pas ici pour demander. »
Voilà donc de quoi faire sourire et effectivement nous ramener à la géométrie euclidienne dans notre Univers numéro 01 pour le moment… univers zéro un pour reprendre le titre de ce blogue ! Le plancher parait-il maintenant plus solide ? Les fondations du modèle standard sèchent dans leur nouveau coffrage, tout du moins.
APOSTILLE 2006-10-23
Savoir changer de point de vue
Je dois nuancer mon propos de la section précédente, suite à un éclaircissement prodiqué par Robert Lamontagne, en réponse à mon commentaire laissé dans son billet Nobel et Cosmologie, dans le blogue Science ! On blogue Astonomie.
Lui ayant fait part de mon observation sur cette remarque de l’Académie, à propos de la géométrie euclidienne, il me répond fort à propos – je cite ici l’essentiel de sa réponse :
Je ne suis pas convaincu que la déclaration accompagnant le Nobel de cette année soit un “clin d’oeil” aux théoriciens de la cosmologie. J’y vois plutôt la reconnaissance du fait que les récentes observations du rayonnement fossile permettent de trancher de façon définitive (?) entre plusieurs représentations géométriques possible de l’Univers observable.
Les modèles cosmologiques basés sur la théorie de la relativité générale proposaient 3 géométries possibles pour notre Univers: une géométrie à courbure positive (un Univers fermé, fini, et dont la durée de vie est finie), une géométrie à courbure négative (un Univers ouvert, infini dans le temps et l’espace), ou une géométrie à courbure nulle (un Univers euclidien ouvert et infini dans le temps et l’espace).
Cette réponse n’a pu que m’inciter à me ralier sans réserve à son observation judicieuse, et j’ai ajouté ceci, en partie, pour clore la discussion :
En y réfléchissant à deux fois, je me ralie à votre interprétation, effectivement ! En reprenant les termes cruciaux de la citation de l’Accadémie, sur la géométrie : « [...] basis for calculations concerning the fundamental shape of the Universe. [...] even in the cosmological scale ».
Ainsi «forme fondamentale» et «échelle cosmologique» peuvent effectivement référer aux trois géométries possibles de l’Univers OBSERVABLE comme vous le dites si bien. Ces trois modèles, qu’on mentionne dans tous les ouvrages, n’auraient rien à voir en quelque sorte, avec la potentielle géométrie différente à une échelle sub-planckienne, effectivement ! Bref, nous voilà à nouveau à cheval entre le microcosme et le macrocosme, entre la relativité et la mécanique quantique.
Donc, voilà qui peut adoucir ma critique précédente de l’Académie, où je m’était aventuré un peu trop rapidement sans suffisamment réfléchir. Comme quoi on peut revenir sur ses positions, même si ceci ne demeure que de la petite histoire, dans un blogue qui n’est pas tenu par un scientifique. Nous apprenons sans cesse, bref ! Impossible de ne pas remercier chaleureusement M. Lamontagne pour cette mise au point…
OPPORTUNITÉ DE LECTURE
Les rides du temps
Cette consécration de la mission COBE constitue une belle opportunité pour se familiariser avec l’histoire de la mission COBE en ajoutant un livre à sa bibliothèque personnelle ! Un des deux récipiendiaires du Nobel – George Smoot – a publié l’essai Wrinkles in Time, maintenant traduit dans la collection Champs Flammarion. Même s’il date de 1994, avant la mission WMAP, cet essai expose les éléments essentiels de cette «découverte du siècle», selon Stephen Hawking. En quatrième de couverture, on nous la présente comme une aventure – une intrique : « quinze ans de recherches pendant l’âge d’or de la cosmologie, à traquer l’antimatière, à lancer des ballons, à utiliser l’ancien avion espion U-2 pour envoyer des radiomètres dans la haute atmosphère, à convaincre la NASA, après l’échec tragique de Challenger, de s’intéresser au satellite COBE ».
D’ailleurs, un des aspects passionnants de la recherche scientifique, c’est lorsqu’elle est racontée en s’insérant dans la trame du vécu. C’est à ce moment que le récit scientifique emprunte la voie romanesque, démontrant bien comment la science peut alimenter nos existences.
QUESTION
Laisser un commentaire
- Après cette déclaration que L’Univers est euclidien, quelle attitude devons adopter face aux travaux de physique théorique qui explorent les dimensions cachées ?
- Cette consécration des théories prédictives ajoutant plus de poids à la théorie du Big Bang ferme-t-elle la porte aux autres théories ?
- Doit-on continuer à investir dans ce genre de recherches ?
RÉFÉRENCE
- Google Trends – Tendance de recherche pour CMB, COBE, WMAP.
- 1978 – Arno Allan Penzias et Robert Woodrow Wilson - pour leur découverte du fond de rayonnement cosmologique.
- 2006 – John C. Mather George F. Smoot - pour leur découverte du spectre du corps noir et de l’anisotropie du rayonnement cosmique micro-ondes.
- Annonce dans le Nouvel Observateur - Le Nobel de physique à deux américains.
- Le communiqué officiel de la NASA - NASA Scientist Shares Nobel Prize for Physics
- Un nouveau dossier de Valérie Borde, de l’Actualité – revue québécoise – intitulé La recette de l’Univers, c’est pour bientôt! – pour se remémorer que la physique théorique gagne du terrain !
- Un article de Lamontagne, sur le bloque Science on Blogue Astronomie
Niveau 201 – Bibliothèque de Signets mise à jour régulièrement sur le sujet
2006 10 14 at 01:05
Voici un commentaire laissé à la rédactrice du dossier de l’Actualité, cité dans la section référence. Nous vous ferons part de sa réaction, le cas échéant…
—
Bonjour !
Il y a de qui à être étonné, sinon ébahi, de nous retrouver en plein coeur de la supersymétrie dans ce dossier captivant de l’Actualité.
C’est un plaisir de constater qu’y apparaissent ces espaces de Kaluza-Klein – ce pourrait être les espaces de Calabi-Yau tout autant !
Pendant que les théoriciens de la physique débattent, L’Académie royale des sciences de Suède, en attribuant le prix Nobel de physique 2006 à deux chercheurs ayant contribué à cartographier les traces résiduelles de l’explosion initiale de l’Univers, les docteurs John C. Mather et George F. Smoot , consacre paradoxalement – en entrefilet – la géométrie euclidienne, dans la déclaration officielle accompagnant l’attribution de ce prestigieux prix ! L’observation de l’anisotropie du rayonnement cosmique, à l’aide du satellite COBE et WMAP, amène la cosmologie un peu plus près des sciences exactes, beaucoup plus que les discours ambigus des théoriciens de la physique.
Certes, nous n’avons pas nécessairement à nous sentir assis entre deux parallèles qui ne se rejoindront jamais, ni soumis au risque de nous retrouver piégés au cœur de dimensions supplémentaires enroulées au cœur de chaque point infime de l’espace euclidien – recroquevillées sur elles mêmes pourrait-0n dire !
Mais nous devons demeurer à l’affût, considérant qu’il y a du trouble dans la physique comme le laisse si bien entendre Lee Smolin. Il dénonce le nombre incalculable de théories M, proposé par les théoriciens de la physique : ce nombre s’exprime actuellement en googolplex… Il suffit de parcourir son dernier essai, empilé sur les rayons des libraires – parce que peu s’intéressent à ce sujet – pour constater que la science offre parfois des mirages aussi !
Bravo pour votre incursion dans ce débat, belle audace de votre part; vous vous aventurez sur un beau terrain miné, où l’élégance des mathématiques, plus que celle de l’Univers, est parfois remise en question.
Quant à savoir si les lecteurs et lectrices pourront s’y retrouver, quand la revue tombera dans la glissière de leur porte… espérons ! Le sujet est tout à fait passionnant, surtout qu’il nous conduit actuellement en plein cœur de la controverse ! Souhaitons vous aurez éveillé la curiosité des étudiants et étudiantes en sciences.
Je vous remercie
ClodiMedius
Montréal
2006 10 17 at 06:57
Bonjour Clodi,
je prix Nobel de physique est une occasion pour les physiciens de parler longuement près de la machine a café. Et j’ai participé a quelques sessions de placotage la dessus. Je dois dire que notre conversation était bien loin des questions soulevés dans ton texte et l’importance de la géométrie euclidienne. Je crois déceler quelques erreurs dans ton raisonnement et je vais te montrer pourquoi je pense cela.
A)
Premièrement, le découplage matière-lumière qui a crée le rayonnement de fond cosmologique s’est déroulé environ 400 000 années après le Big Bang. A ce moment là, l’univers avait assez dilaté et refroidis pour permettre au électron de se piéger dans le puit coulombien des protons pour former les premiers atomes d’hydrogène. Ainsi, les électrons n’étant plus libre, ils ne pouvaient plus absorber et ré-émettre toutes les longueurs d’onde. Cela signifie que l’univers est devenu soudainement transparent. La lumière pouvait maintenant se propager en ligne droite, jusqu’à nos détecteurs. Ainsi, le rayon de fond cosmologique est une mesure de la distribution de densité et de température de l’univers agé d’environ 400 000 ans.
Toutes informations sur les états de l’univers à un temps inférieur ne peut venir que de la physique théorique. Ainsi, pour remonter a 10^-12 seconde il faut faire abstraction de l’expérimentation directe.
B)
Deuxièmement, on a plusieurs preuves que l’univers n’est pas parfaitement euclidien. Les premières on été prises par sir Arthur Eddington en 1919 lors d’une éclipse de soleil. Il a mesuré que les rayons lumineux était dévier lorsqu’ils passaient près du soleil. concrètement, il a photographier les étoiles près du soleil et en comparant plusieurs photos il a montré que leurs positions semblait changé lorsque le soleil était dans cette région du ciel. Une deuxième assez spectaculaire est la croix d’Einstein, ce mirage gravitationnel nous permettant de voir 4 fois la même galaxie.
L’univers semble véritablement composé d’un espace-temps dont la géométrie est façonnée par la masse (ou l’énergie c’est pareille). Par contre, on peut se poser la question de la géométrie globale de l’univers, c’est-à-dire est-ce que la masse est suffisante pour recourber l’univers sur lui-même, est-elle trop faible ce qui signifie que l’univers est ouvert comme une hyperbole ou est-ce que la matière a-t-elle la masse critique pour permettre un univers plat (c’est-à-dire euclidien à grande échelle et loin de la masse). Les mesures semblent montrer que l’univers est en effet plat à grande échelle et c’est ce que stipule cette phrase que tu cite.
Elle ne jette pas le doute sur l’outillage théorique, elle permet de discriminer entre plusieurs cas possibles qui est impossible de départager théoriquement.
C) On est donc forcer de conclure que la physique théorique est nécessaire. De même, je dois dire que la question ne se pose même pas. Ceci c’est parce que le désir de compréhension nécessite la théorie. L’expérimentation n’est que de constater le réel, sans réellement le comprendre. Un exemple facile est de constater qu’un grain de poussière illuminé par la lumière du soleil semble volé aléatoirement dans l’air immobile de notre salon. Sans la théorie atomique (c’est une théorie car c’est une représentation du réel a laquelle on peut opposé d’autre modèle sans atomes…) on ne comprendrais pas que cela est le résultat de collision entre les molécules formant l’air et le grain de poussière. Donnant lieu au phénomène de mouvement brownien, d’ailleur expliqué par Einstein.
Je vais plus loin, le critère qui assure la compréhension est que notre théorie est capable de prédire les résultats de futurs expérimentation. En effet, une théorie qui ne prédit rien n’assure pas la comréhension. Elle offre seulement le réconfort de penser tout connaître.
Ainsi, la théorie est le propre de l’homme en ce sens que c’est elle qui assouvis sont désir de compréhension. Par contre, cela ne diminue pas le rôle de l’expérimentation, car elle est la seule garante de la vrai compréhension.
NOTE: Il est important de remarquer que le rayonnement de fond cosmologique mesuré possède des fluctuations de température beaucoup plus grande que celles déclarées. Ces fluctuations sont les résultats du mouvement de la Terre dans la galaxie. On la nomme la fluctuation dipolaire car elle ressemble à la radiation d’un dipole. De même, il y a une composante quadrupolaire. On soustrait ces composantes avant de publier les photos d’habitude. Mais le point que je veux soulever est que les résultats expérimentaux sont d’habitude très circonvolué, c’est-à-dire qu’il incorpore toutes sortes de composantes de différents phénomènes. Sans la théorie, on ne serait pas capable de les séparer…
2006 10 17 at 22:34
Bonjour Paul !
Une fois de plus, un gros merci pour ce commentaire, comme réaction immédiate.
Le point de vue d’un chercheur sans papiers peut parfois apporter de la distorsion. Il faut considérer très sérieusement tes remarques et orienter ma lecture des faits en suivant les pistes que tu proposes – ton vocabulaire va faciliter ce défrichage.
Étant plongé depuis le début septembre dans deux essais EXTRÊMEMENT bien écrits de Trinh Xuan Thuan, ironiquement, après avoir terminé La mélodie secrète et être rendu au dernier chapitre de l’essai Le Chaos et l’Harmonie, ces points à côté desquels je suis passé tout droit se manifestent ! Bref, quand on commence à comprendre qu’on ne comprend pas tout à fait, on a fait un pas. Ton généreux commentaire y contribue aussi !
Le premier papier du site Nobel sur le CMB, Information for the Public (http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2006/info.html) est lu et annoté et le papier plus avancé (http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2006/adv.html) est en chantier de lecture. Et quant à y être, les papiers de Penzias (The Origins of elements) et de Wilson (The Cosmic Microwave Bacground Radiation) sont aussi imprimés – les deux disponibles sur le site nobelprize.org. Même si ces lectures sont difficiles, elles seront profitables, émanant directement des deux récipiendaires du Nobel 1978, au lieu de lire un papier qui cite le papier citant un papier. Vives les sources directes – et les étudiants vaillants commentant un blogue !
a. Univers opaque et transparent…
Cette précision semble des plus importantes – en effet, le passage de l’opacité à la transparence est un point essentiel du modèle; cet éclaircissement allume une lanterne – et la lumière fut – tiens, aurait-on lu ça quelque part, non ?
Tu ferais référence ici à l’ère de l’opacité qui se serait terminée à 300 000 ans ? Cette borne chronologique semble faire consensus, étant mentionnée sur plusieurs sources -http://del.icio.us/universzeroun/Univers-Chronologie pour les renvois.
Un effort de lecture est encore requis pour mieux comprendre. Notamment, parmi les choses difficiles à comprendre pour un néophyte, l’annihilation de l’antimatière – cette fameuse proportion 10 000 000 000 / 10 000 000 001, où il ne reste que 1 après – qui serait survenue à 1^-10 sec. (la nature aime plus la matière que l’antimatière dit Thuan dans Le chaos et l’harmonie, p. 215)) pose aussi un mal de tête !
Dans le brouillard, il faut lire, relire et rerelire !
b. Géométrie euclidienne ou non ?
En fait, comme tu le mentionnes, la courbure de l’espace conséquente à gravitation, comme il est énoncé dans la théorie de la relativité, déclasse effectivement l’Univers comme euclidien; dans un espace courbe, les parallèles se rejoindraient, alors ?
L’objectif de l’article était de mettre en relief, notamment, la citation de l’Académie royale des sciences de Suède; sur ce point, ton opinion est tout à fait juste. Nous pouvons donc émettre un doute sur leur provocante déclaration du règne de la géométrie euclidienne, pourquoi pas ? Cet énoncé est de trop dans le texte de l’Académie, pourrait-on postuler ? Mais ce n’est pas un chercheur sans papier à faire la leçon à l’Académie !
Peut être la traduction libre de l’article est inexacte – reprenons ici en anglais :
« [… ] the measurement of COBE and WMAP have also provided the basis for calculations concerning the fundamental shape of the Universe. The conclusion seems to be that the Universe is Euclidian – that is, our every day geometry which tells us that two parallel lines will never cross each other seems to hold, even in the cosmological scale. »
Deux fois le mot seems. Mais si on veut signifier par cosmological scale tout ce qui est > 10^-33 cm – le mur de Planck, cela n’exclut pas que que 10^-33, cela laisserait-il place, plus aisément, à une géométrie non euclidienne, à une échelle infra-cosmique, si on définit échelle cosmique comme étant > que 10^-33 cm. Serait-ce là une interprétation plus juste du propos ?
c. Importance es théories prédictives
La dessus, il est évident que les théories prédictives sont importantes et essentielles. Même si Penzias & Wilson (1964, Nobel 1978) ont été les instigateurs ayant mené à la mesure du CMB, avant que Smoot et Mather (Nobel 2006) n’entreprennent une mesure plus systématique, avec la mission COBE – et plus tard WMAP – retenons que Alpher, Gamow et Herman (1940) – avaient justement émis des hypothèses sur l’existence de ce rayonnement. Ceci est un exemple relatif à ton commentaire.
Cependant, peut-on émettre des réserves au niveau de la physique théorique, plus particulièrement au niveau de la théorie M, étant donné ce 10^500 modèles possibles. Le livre de Lee Smolin – Trouble with physics – étant en chantier sur la table de travail, il serait prématuré de se prononcer, tant que la revue des 5 objections qu’il propose en la table des matières ne sera pas terminée.
Le second ouvrage, Not Even Wrong de Peter Woit – indisponible en libraire ici – semble aussi une critique ascerbe de la théorie des cordes. Le journaliste Michael Schermer, du Scientific American, aporte cependant des nuances intéressantes sur cette vague de tout trouver mauvais… dans son article – Wronger than Wrong (http://www.sciam.com/article.cfm?articleID=00028C98-6F5C-152E-A9F183414B7F0000&sc=I100322).
Ne pas considérer, en conséquence, que la critique des théories scientifiques, en filigrane dans le billet, disqualifie l’importance des théories prédictives. Ce débat est loin d’être simple et la prudence demeure.
Il y aura donc des suites à ces propos, mais ils doivent s’appuyer sur une lecture attentive !
Un rappel sur Paul Boulanger
Pour le bénéfice des lecteurs et des lectrices, Paul Boulanger est un étudiant en physique du Québec récemment installé en Belgique qui étudie maintenant en Europe et émaille son blogue personnel d’équations de Dirac et de songes sur Platon. Il mérite d’être encouragé !
La page Web de Paul Boulanger – à voir !
http://paulboulanger.spaces.msn.com/
En conclusion
Ton argumentaire est une contribution éclairante pour cet article, Paul et il sera sans doute apprécié par d’autres aussi. Ainsi, avec toutes ces précautions et ces précisions, pouvons nous espérer écrire une seconde version de ce billet ?
Rappelons que le blogue univers zéro un est un gros cahier de notes partagé avec plaisir. Il l‘est d’autant plus en se méritant la collaboration des lecteurs et des lectrices. Que demander de mieux ?
Enfin, dernière nouveauté… sur la droite, il y a maintenant un lien vers un blogue secondaire, le LABO, sur lequel les textes du blogue principal sont sur leur métier à tisser. Le rythme de publication du blogue principal sera au ralenti, pour tenter de publier moins, mais mieux, espérons !
2006 10 24 at 04:22
Bonjour Clodi,
j’ai vérifié ma mémoire défaillante et l’opacité se serait terminé a 380 000 ans, selon les théories les plus à jour avec les données expérimentales. En effet, ce chiffre est tiré des théories puisque l’on ne peut pas dépasser le brouillard de l’univers opaque avec l’observation.
Je suis d’accord avec toi que l’excédent de matière est difficile a comprendre. Il proviendrait d’une brisure de symétrie survenu lors du refroidissement de l’univers. Imagine, dans les premier temps tout est tellement chaud, qu’il y a un équilibre entre la création et l’annihilation de couple matière-antimatière. C’est durant cette période que le surplus de matière survient, car une des réactions a une chance infime d’émettre seulement de la matière. Mais, comme le nombre de ces réaction est tellement grand, cela survient de très nombreuse fois. Puis, comme la température décroit,le couplage entre création et annihilation se brise, l’univers n’est plus assez chaud pour créer des couples. L’annihilation devient donc dominante et l’antimatière et la matière s’annule. Laissant seulement le surplus et beaucoup de lumière.
Pour le point B) tu te trompe un peu. Par échelle cosmologique ils veulent dire sur des ensemble de plusieurs milliers d’années-lumière. Comme je le disais, ils disent que l’univers semble plat, dans le sens que la masse totale (et énergie c’est la même chose) est suffisante pour garantir que l’univers n’est pas hyperbolique(soit ouvert vers l’infini et les paralèlle se touche en un point) ou sphérique (fermer sur lui-même et les parallèlle se touche a un infinité de point). Mais cela c’est pour l’univers tout entier, pas pour la géométrie de l’espace près d’une étoile ou tout autre masse.
Enfin, pour le point C), il ne faut pas généraliser tes pensées sur les théories M a toute la physique théorique. Personnellement, je pense que le nombre effarent de théorie différente n’est pas un problème en soit. En effet, pour tout phénomène on retrouve nombre de théories différentes. C’est là la beauté de la physique expérimentale. Elle permet de discriminer entre les théories. Donc, avec des observations, on pourra déterminer le paramètre lambda, ce qui diminuera le nombre de théories par un grand nombre. Ensuite on mesurera un autre paramètre, cela fixera encore plus les idées, etc… Jusqu’a ce qu’il ne reste qu’une théorie.
Le premier problème que j’ai avec ces théories est qu’elle sont souvent sans prédiction vérifiable. Prédire l’existence d’une dimension supplémentaire qui est indétectable car elle est recourbé sur elle-même, ce n’est pas une prédiction. Il faut attacher sa théorie dans le concret en identifiant les quantités mesurables qui diffères des théories précédentes. Sinon, la théorie ne nous apprends réellement rien de nouveau.
Le deuxième problème est plus général que les théories M et comprends toute la théorie des cordes. C’est une étape mathématique qui est, selon moi, forcément fausse et qui pourtant est a la base de la théorie des cordes. Je n’ais jamais vu de preuve formel pour cette étape et je crois qu’elle n’existe pas, puisque je crois que c’est faux. L’étape en question est l’approximation de la somme:
infini
—
\
/ n
—
n
par un fonction de Riemann: zeta(-3/2) qui vaut 12. Manifestement, le somme originale valait l’infini et son remplacement vaut 12. Pas mortel comme approximation. C’est ce genre de chose que je n’aime pas dans la théorie des cordes. C’est cette façon de couper les infinités, qui, selon moi, manque de rigueur. Il faut dire que l’on coupe souvent des infinités dans la théorie des cordes ou des champs quantique. Parfois, je trouve la façon de faire élégante et justifier, comme le théorème de renormalisation. Mais dans le cas de l’équation précédente, je trouve cela douteux. Mais, il faut dire que je ne suis pas un expert de ce domaine….
Voila, bonne semaine Clodi.
paul
2006 10 24 at 12:37
Paul !
Merci pour la remarque sur le point B.
- M. Giguère du blogue Science on Blogue astronomie, m’a fait une remarque identique.
- En fait, ce modèle euclidien, c’est quand il est justement question des trois modèles couramment proposés pour l’Univers en entier! À ne pas confondre avec la géométrie à l’échelle subplanckienne !
J’ai ajouté hier une apostile à l’article et me ralie donc à vos points de vue, bien sûr !
Quant au problème de géométrie riemannienne, je ne suis pas rendu là dans ma démarche, pas encore assez formé en mathématiques.
Je me propose de passer l’hiver dans le livre de Penrose, en mode pas à pas – The Road to Reality – où il nous mène si on peut dire de Pythagore à Einstein, sur 1000 pages.
Je comprennds maintenant pourquoi Thuan affirme que ça prend au moins six ans pour ce somprendre dans ce domaine ! Je voudrais bien être à votre âge et reprendre mes études. Ce ne serait pas en anthropologie, mais en cosmologie et astrophysique, sois en assuré !
J’ai appris beaucoup, avec tous ces commentaires, comme si j’avais deux professeurs ! Merveilleux !
MERCI !