Si vous supprimez tout d'une partie de l'univers, que reste-t-il? Vous pourriez penser que "rien", mais ce n'est pas le cas. Vous pouvez éliminer toutes les particules et antiparticules, tous les types de rayonnement possibles, toute la courbure de l'espace et les ondulations des ondes gravitationnelles - et rester dans un espace complètement vide, où il n'y a rien à gérer. Y aura-t-il vraiment «rien» devant vous? Ou y aura-t-il quelque chose?
Cet état est généralement appelé vide quantique. C'est l'état énergétique le plus bas de l'espace vide. Et étonnamment, la physique quantique nous enseigne que l'énergie zéro, ou l'état de base de l'univers, n'est pas réellement zéro. Au contraire, c'est une valeur finale positive qui:
- il a été mesuré par observation - grâce aux effets de l'énergie noire - et était approximativement l'équivalent de la masse au repos de l'énergie d'un proton par mètre cube;
- et il est théoriquement calculé, au mieux de nos capacités, qu'elle devrait être 10 120 fois plus élevée que cette valeur.
Il n'est pas exagéré de dire que nous comprenons assez bien la physique du «rien» et que nous n'avons aucune bonne explication de la raison pour laquelle cette énergie zéro ne diminue pas ou ne s'évapore pas (et ne change pas du tout) avec le temps.
Dans les prochaines décennies, les observatoires spatiaux - comme les observatoires spatiaux Euclid de l'ESA et la prochaine mission WFIRST de la NASA - pourront limiter l'erreur de cette constante d'énergie nulle dans l'espace-temps à 1%. (Bien que ce soit 8%). En mesurant comment l'univers s'est développé tout au long de son histoire dans de nombreux endroits différents et à des distances très différentes de nous, nous pouvons confirmer que l'énergie zéro de l'univers est la même partout.
Mais serait-ce l'équivalent de «rien»? Et ce qui est le plus important est notre compréhension et notre perception de la nature du «rien»: une illusion ou une clé pour comprendre les secrets les plus importants de l'univers?
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Les physiciens Laura Mersini-Houghton et John Ellis et le philosophe James Leydimen ont récemment discuté de ce sujet lors de la réunion de l'Institute of Art and Ideas aux États-Unis. Le problème est que bien que ce ne soit pas une illusion, nous ne pouvons pas nous entendre sur ce que l'on entend par «néant» (signifiant «rien», «vide»). À savoir:
- S'agit-il d'un état énergétique de base qui aurait pu être dans le passé (par exemple, beaucoup plus élevé)? Lors de l'inflation cosmique, par exemple.
- S'agit-il d'un état au-delà de l'espace et du temps, d'où naît en fait l'espace-temps (du véritable état de vide)? Un tel état existe-t-il et son existence aura-t-elle un sens?
- Est-ce un état de vide dans l'univers, qui peut être différent d'un état similaire dans une autre poche du multivers?
- Ou est-ce un vide cosmique, avec toute son énergie virtuelle et qui peut changer en fonction de ce qu'il contient?
Il est en quelque sorte étrange de croire que «notre vide» peut ne pas être un tel «vide» nulle part ailleurs, ailleurs.
Mais nous pensons que c'est là que le Big Bang a commencé! Lors de la transition d'une énergie zéro supérieure à une énergie inférieure, l'univers en expansion, rempli de l'énergie inhérente à l'espace lui-même, est entré dans un état inférieur, et cette transition a conduit à la création de toute matière, antimatière et rayonnement dans notre univers. Il est même possible qu'une autre transition similaire nous attend dans le futur, avec un Big Bang différent, plus froid.
Certes, un tel raisonnement nous plaît peu. Cette «physique du rien» ressemble à la physique de quelque chose. Quand on ne veut rien comprendre, nos idées nous sortent de l'espace, avant même la naissance de l'Univers, sinon à quoi ça sert? Comment pouvez-vous parler de quelque chose «pour» quand vous n'avez pas d'espace? Comment pouvez-vous comprendre ce qu'est «avant» s'il n'y a pas de temps?
Et quel que soit ce «rien», il contient tout l'univers.
De nombreux physiciens affirment qu'il est impossible de comprendre quoi que ce soit à fond tant que nous ne comprenons pas ce qu'est «rien». Parce qu'on ne comprend pas d'où viennent les lois fondamentales, si on ne comprend pas quelles lois fondamentales régissent la nature de l'espace vide.
Ainsi, nous pouvons dire que notre Univers est vraiment venu du néant, du vide, du rien, et son état final peut tendre asymptotiquement à la non-existence après une longue période de temps. Mais seulement si nous acceptons notre description du «rien» physique comme rien de vrai. Cette définition du «rien» en soi ne peut dépendre de notre définition de l'espace, du temps et des «règles» de l'univers; les physiciens, philosophes et autres n'ont pas à s'entendre sur cette question. Il n'y a tout simplement pas d'expérience physique qui nous permette de dire, hein, on dirait que nous l'avons finalement transformée en rien.
Mais il y a des choses dont nous sommes sûrs: nous n'avons pas toujours existé; nous n'existerons pas toujours; nous existons maintenant. Indépendamment de ce que «rien» est, nous sommes tous quelque chose. Et tout, à un degré ou à un autre, est sorti de rien, quoi que ce soit. Et pour autant que nous comprenions l'Univers, un jour il reviendra à un état de vide physique sans fin. Mais quelle sera la nature de ce «vide» final - nous n'avons pas encore répondu à cette question.
ILYA KHEL
