De tous les concepts et sujets abordés, le Big Bang est le concept le plus controversé. Bien sûr, il s'agit d'une théorie scientifique assez ancienne, présente depuis les années 40, et depuis les années 60, il existe une myriade de preuves à l'appui. L'idée est simple: l'univers a eu un début. C'était son anniversaire. Il y a eu un jour qui n'avait pas «hier» où la matière, le rayonnement et l'Univers en expansion et en refroidissement que nous connaissons n'existaient pas jusqu'à un certain moment dans le temps. Et pourtant nous sommes là. Ce qui provoque une vague de questions de la part de tout esprit curieux. L'un de nos lecteurs a juste un tel esprit, et il veut savoir: y a-t-il des théories ou des expériences qui peuvent calculer et prouver notre emplacement dans l'espace par rapport au point du Big Bang? Je pense que puisque nos capacités d'observation sont très limitées en termes de localisation de notre planète,il ne sera pas facile de déterminer la courbure de l'espace. Pourquoi pensons-nous que le Big Bang s'est produit à un moment donné dans un espace tridimensionnel? Pourquoi pensons-nous que l'univers est une sphère?
Ce sont de très bonnes questions, et elles démontrent toutes une compréhension commune de l'univers par les gens. Mais ces vues sont-elles correctes?
On pense souvent que le Big Bang a été une véritable explosion. Et l'univers ressemblait vraiment à une énorme boule de feu énergique et en expansion à ses débuts.
Il était rempli de particules et d'antiparticules de différents types, ainsi que de radiations. Tout cela s'est dilaté et toutes les particules, les antiparticules et les quanta de rayonnement se sont éloignés les uns des autres. Tout cela s'est refroidi et ralenti au fur et à mesure de son expansion.
Cela ressemble vraiment à une explosion. En fait, si vous pouviez être transporté dans ces premiers instants, et d'une manière ou d'une autre protégé de toute cette énergie, il y aurait même un son que vous pouvez entendre grâce à la vidéo suivante:
Mais ce n'est pas sans raison que j'utilise le mot "expansion" au lieu de "explosion" pour décrire ce phénomène. Une explosion est quelque chose qui se produit à un point de l'espace, à partir duquel des débris sont dispersés. Une supernova est une explosion; une explosion de rayons gamma est une explosion; la détonation d'une bombe est une explosion; une grenade est une explosion.
Mais Big Bang n'est pas une explosion [en anglais Big Bang, Big Bang, signifie littéralement "Big Bang" - env. trad.]. Lorsque nous parlons d'un «Big Bang chaud», nous entendons le tout premier moment où l'Univers peut être décrit comme un état contenant des particules, des antiparticules et des radiations. À partir de ce moment, l'Univers a commencé à s'étendre et à se refroidir selon les lois de la Relativité Générale, et nous avons suivi le chemin de la destruction de l'antimatière, la formation de noyaux atomiques et d'atomes neutres et, par conséquent, d'étoiles, de galaxies et de structures à grande échelle visibles aujourd'hui. La clé de la première question est de comprendre exactement ce que faisait l'univers à ce moment-là: à un moment que nous pouvons décrire pour la première fois, sur la base de cette plate-forme du chaud Big Bang.
Vidéo promotionelle:
À notre connaissance, il n'y avait pas de point de départ particulier. Il n'y avait pas de «source» à partir de laquelle l'univers a commencé. Toutes les preuves parlent d'une conclusion contre-intuitive, mais non moins vraie: le Big Bang s'est produit partout en même temps. Il existe de nombreuses preuves pour cela, et l'Univers lui-même nous les donne. L'Univers, à en juger par les structures à grande échelle, les amas de galaxies, l'apparition de la rémanence du Big Bang, la densité moyenne des zones de l'espace sur plusieurs centaines de millions d'années-lumière, etc., nous donne deux faits observables importants. Ses propriétés sont les mêmes partout et il a la même apparence dans toutes les directions. Physiquement parlant, l'univers est homogène et isotrope.
De telles caractéristiques de l'univers ne peuvent être obtenues avec une période d'explosion. Lors d'une explosion, les fragments les plus rapides sont les plus éloignés, mais aussi les plus dispersés dans l'espace. Plus la distance est grande, moins il devrait y avoir de galaxies par unité de volume - mais ce n'est pas le cas dans l'Univers. En cas d'explosion, il serait possible d'indiquer explicitement son point de départ. L'univers fonctionne de telle manière que ce point ne serait qu'à quelques millions d'années-lumière de la Voie lactée, à la frontière du groupe local. Statistiquement, les chances d'avoir un tel point, compte tenu de la présence de plus de 170 milliards de galaxies dans l'univers, sont 100 fois pires que de gagner la loterie Powerball ou Mega Millions.
Le fait que l'Univers soit homogène et isotrope suggère que le Big Bang s'est produit au même moment, il y a environ 13,8 milliards d'années, et qu'il est le même partout. Mais on ne peut pas le voir partout. Nous ne le voyons que là où nous sommes. Notre examen est limité. Par conséquent, vous pouvez souvent trouver de telles illustrations: comment notre Univers est vu de notre point de vue, avec nous au centre.
Mais cela ne veut pas dire que l'univers est une sphère! Nous pouvons en fait mesurer la forme de l'univers et y mettre quelques restrictions. Si vous sortez et envoyez vos deux amis dans deux directions différentes pour que vous puissiez vous voir, vous formerez tous les trois un triangle. Chacun de vous pourra mesurer l'angle apparent entre les deux autres. Ensuite, vous pouvez ajouter ces angles et vous obtenez 180 ° - c'est la somme des angles du triangle.
Tout triangle dans un espace plat.
Mais l'espace n'a pas besoin d'être plat! Il peut avoir une courbure négative comme une surface de selle lorsque la somme des angles est inférieure à 180 °. Elle peut être courbée positivement, comme la surface d'une sphère, lorsque la somme des angles est supérieure à 180 °. Si vous vous tenez à l'équateur en Amérique du Sud, l'un de vos amis se trouve à l'équateur en Afrique et l'autre au pôle Nord, vous constaterez que la différence d'angle sera grande. La somme des angles s'avérera plus proche de 270 ° que de 180 °. Nous n'avons pas d'amis dans l'espace, mais nous avons quelque chose d'aussi bon: les fluctuations du rayonnement de fond. En fonction de la courbure de l'espace, ils devraient avoir un aspect complètement différent.
Nous avons fait des observations et trouvé quelque chose d'étonnant: l'univers, pour autant que nous puissions le dire, est plat. Très, très plat. Des preuves récentes des expériences de Planck et du Sloan Digital Sky Survey suggèrent que si l'univers est courbé - positivement ou négativement - il est perceptible à une échelle d'au moins 400 plus grande que la partie de l'univers que nous observons. Et nous pouvons en voir une partie d'un diamètre de 92 milliards d'années-lumière.
Ainsi, le Big Bang s'est produit partout simultanément, il y a 13,8 milliards d'années, et notre univers est spatialement plat selon nos meilleures mesures. Le Big Bang ne s'est pas produit à un moment donné, et nous pouvons en juger par l'extrême isotropie et l'homogénéité de l'univers. Ces propriétés sont si précises que lorsque nous rencontrons une inhomogénéité avec un écart de 0,01% de la moyenne, nous pensons déjà que quelque chose ne va pas. Donc, si vous prétendez que le Big Bang s'est produit exactement là où vous êtes, et que vous êtes au centre de tout ce qui se passe, personne ne vous objectera. C'est juste que tout et tout, dans l'univers entier, peut en dire autant de lui-même.