Chers amis, une sorte d'illumination de l'astronomie vient de percuter mon lobe occipital. Pour faire simple , il y a plusieurs questions qui me rendaient fou (je ne suis pas le seul visiblement, au vu de certains messages que j'ai croisé çà et là sur la toile.). De manière simple, à chaque fois qu'on parle de l'univers, on se dit "c'est infini" et votre cafetière à pensée se met à chauffer... L'infini, c'est quoi ? et si j'imagine quelque chose de fini , je m'imagine une bordure, et donc, il y a quelque chose derrière... Seulement voilà, l'univers infini, ça veut dire quoi . Bref, j'ai fini par saisir deux ou trois trucs à ce sujet-là et comme ça m'a aidé à mieux dormir, j'ai pensé que je pourrais le partager avec tous ceux qui s’intéressent à cette question. Histoire d'améliorer votre sommeil à vous aussi... Voici donc le compte rendu de cette illumination....
1 - Comment conceptualiser l'univers infini ?
Sous cette question, plusieurs choses me gênent. D'abord , quand on parle de l'univers, on aborde souvent le fait que les étoiles les plus lointaines de nous sont situés à 13,7 milliards d'années (l'âge de l'univers). Et donc, dans mon esprit, je me disais, si on parle ici des étoiles les plus lointaines, c'est qu'il y a un centre ? un bord ? et enfin, des limites à tout ce joyeux bazar ? je ne comprenais plus, et je n'arrivais plus du tout à discerner tout ceci. À force de réflexion , j'ai fini par ouvrir les yeux sur quelque chose que je n'avais pas saisi.
Quand on parle d'univers, pour les étoiles les plus lointaines, ce sont les étoiles de l'Univers Observable. Et tout devient plus clair. Je m'explique. L'univers est bel et bien infini , il n'a pas de centre, et son big-bang avait bien lieu partout à la fois. Il ne faut pas s'imaginer un petit point minuscule duquel tout a jailli, car c'est avec cette vision que les erreurs de conceptualisation commencent. Non, imaginez plutôt un univers qui prend une place infinie dès sa première seconde, un peu comme si la terre explosait, l'explosion ne viendrait alors pas d'un bâtiment, ou d'un carton situé dans une ruelle, c'est toute la terre qui exploserait en même temps. Mais c'est cet espace lui-même qui grandit.
2 - Si l'univers est infini, pourquoi est-ce que le ciel est noir, il devrait être "tout blanc" à cause de l'infinité du nombre d'étoiles, non ?
Les étoiles les plus lointaines que vous voyez viennent de ce que la lumière peut nous offrir de plus rapide pour elle, soit 300 000 Km/s , ça à l'air rapide pour nous, mais à l'échelle de l'univers, c'est super-lent, elle se traîne la pauvre, elle fait ce qu'elle peut, mais elle ne peut pas plus !
Donc, le noir qui est à côté des étoiles, c'est juste que la lumière de ses "autres" étoiles ne nous est pas encore arrivé ! pas que les étoiles n'existent pas. Bien au contraire.
3 - Mais leur lumière va donc nous arriver un jour ? plus les années passeront, plus le nombre d'étoiles dans le ciel va grandir .
Non, pas du tout , car l'univers est un petit coquin. Il obéit à ses propres règles qu'il s'est lui-même imposé, la première étant "rien ne va plus vite que la lumière" ... Ok ... mais il est gourmand, il veut prendre toujours plus de place encore, et donc, il a eu une idée, si rien ne va plus vite que la lumière en tant que corps céleste , l'espace qui sépare ces corps célestes qui ne sont pas soumis à la gravité l'un de l'autre (parce que trop éloignés , tel que 2 galaxies par exemple) peut grandir lui ... à la vitesse qu'il veut même, rien ne l'interdit... allez, on appellera ça "l’expansion", ça sonne bien et l'univers aime bien ce qui sonne bien !
4 - En plus clair ? tu aurais une métaphore pour expliquer ça .
Une petite métaphore pour saisir ceci. Imaginez que pour une raison absurde, toutes les personnes qui donnent naissance à un bébé ont l'obligation de vous envoyer un mail pour vous prévenir. Imaginez que le nombre de personnes qui donnent naissance à un bébé soit de 7 milliards (oui, oui, je sais .... essayez quand même). Sauf que, la vitesse de connexion est minable ! On va dire qu'il faut plus d'un jour pour que le mail d'une seule personne vous arrive, et encore, à condition qu'il soit situé en France lui aussi. Et que donc, plus la personne serait située loin de vous, et plus le temps nécessaire pour que le mail vous arrive soit long (USA = 6 jours ... ainsi de suite).
Et Imaginez donc que vous faites le compte du nombre de naissances au bout de 3 jours ... Toutes les naissances issues des États-Unis seraient ignorées dans vos calculs. Vous ne verriez que les naissances (dans votre boîte mail) que de l’Europe, et encore ... Pour l'univers, c'est la même chose. On ne voit les étoiles que jusqu’à un certaines point que par ce que leur lumière n'a pas eu encore le temps de nous parvenir. Et pire que ça, pour certaines situés trop loin, on ne recevra jamais leur lumière. Non pas parce que le signal serait perdu (dans l'univers, la lumière n'est jamais stoppée) mais parce que la distance entre leur origine et nous augmente plus vite que leur propre vitesse (principe d’expansion). Un peu comme si un postier courait vers vous, mais que vous vous éloignez de lui plus vite qu'il ne court... Il ne vous rejoindra jamais.
5 - Si l'univers est infini , pourquoi la masse qu'il renferme serait finie ?
En voilà une autre question qui fait mal au cortex. On peut mesurer la quantité de matière de l'univers, et on en arrive même à dire "blablabla, il y a 90 % de matière non reconnue dans nos équations ... blablabla ... faut considérer la matière noire ...". Mais si on parle de 90 % , c'est 90 % de quoi ? de l'infini ? pour moi 90 % de l'infini , ça reste l'infini !... Eh bien, là encore la réponse est toute bête, c'est 90 % de la matière présente dans l'univers OBSERVABLE !
Et paf tout devient clair. Tous nos calculs, toute notre conceptualisation provient de notre univers Observable seulement... Et donc, la matière contenue dans cet univers est "finie" puisqu'elle ne s'étend que jusqu'aux dernières étoiles les plus éloignées de nous qui ont eu le "temps" de nous envoyer leur image d’existence... Toutes les autres sont pour le moment invisible pour nous, tant que leur lumière n'a pas eu le temps de nous parvenir :)
6 - Une petite conclusion là-dessus ?
Donc, pour conclure l'univers est infini, mais pas l'univers observable.
Et a chaque fois que vous vous demandez "pourquoi on me dit que l'univers est infini alors que ..." (faire suivre par toutes les objections classiques que vous connaissez), c'est que vous parlez de l'univers Observable.
À noter donc que cet univers observable est également l'univers dans lequel on peut se déplacer humainement, donc en gros quoi qui puisse y avoir après cet univers observable, j'aurai tendance à dire "On s'en fiche" puisque de toute façon, c'est totalement "impossible" d'après les règles de notre propre univers de s'y rendre... et cela même avec les futurs techniques qu'on aura dans mille ans, même l'univers lui-même ne sait peut-être pas ce qu'il a là-bas ....
Bonus - La lumière a-t-elle une masse ?
C'est un petit problème de logique qui fait mal quand on y pense. On sait que non , la lumière n'a pas de masse, sinon, son poids nous ferait mal aux épaules. Puis on repense à E=mc² on se dit "fichtre, si elle n'en a pas, alors pourquoi elle a une énergie ?". Car la lumière a beaucoup d’énergie (Vous voyez les panneaux solaires ? pas la peine de faire un dessin) et pour moi, Infini multiplié par Zéro, ça fait toujours zéro ... Et donc, ça colle pas. J'ai trouvé plein d'explications plus complexes les unes que les autres pour résoudre ce problème du physique, et je devenais encore un peu plus "crazy"... Jusqu'à l'explication ultime qui m'a enfin recentré.
C'est très simple, et ça ne réclame pas bac 10 pour la saisir... E=mc² l'équation de la relativité Générale, et la relativité Générale parle des corps en repos. La lumière est composée de Photons, les photons sont des bosons qui ne sont jamais en repos (toujours à 300 000 Km /s), ils ne sont pas non plus des particules ou des corps au sens où Einstein en parlait. Ils ne sont donc pas soumis à cette règle. Pour eux, C'est toujours égal à 300 000 km/s , le reste de la règle ne s'applique donc pas, Ils n'ont pas de masse et leur énergie peut varier en fonction d'autres paramètres.
Conclusion
Ce petit bonus était un excellent moyen d'aborder dans un prochain tuto l'étude des bosons et surtout la mécanique Quantique qui est la seule qui peut expliquer comment fonctionnent les photos, la gravité et les bosons de Higgs. Bref, aborder le seul lieu de l'univers ou relativité générale et mécanique quantique s'associe, les majestueux trous noirs !
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