Essayant de comprendre quelle est la nature de l'Univers, comment il est né et ce qui l'attend dans le futur, les scientifiques construisent parfois des hypothèses et des modèles inhabituels, comme, par exemple, la théorie du Big Bounce.
L'univers a-t-il commencé par une explosion, ou par un rebond, ou par autre chose? La question de nos origines est l'un des problèmes les plus épineux de la physique, avec seulement quelques réponses et beaucoup de spéculations. La théorie la plus populaire et généralement acceptée aujourd'hui est l'inflation cosmique, selon laquelle, dans les premières fractions de seconde après le Big Bang, tout l'espace-temps a traversé une période d'expansion incroyablement rapide. Cependant, il existe d'autres idées concurrentes. Par exemple, selon le modèle cyclique de l'Univers, notre espace-temps a été précédé d'un autre, qui a survécu à la période de la Grande Compression puis a explosé à nouveau - nous pouvons l'observer aujourd'hui. De plus, il y a la théorie du Big Bounce qui découle du modèle cyclique.
Le modèle inflationniste a de nombreux fans, car l'expansion rapide qu'il postule explique de nombreuses propriétés de l'univers, comme par exemple pourquoi il apparaît relativement plat (plutôt que courbe quand on parle de grandes échelles) et uniforme dans toutes les directions (partout dans l'espace, dans tous les directions de la matière sont à peu près les mêmes). Les deux conditions se développent lorsque des zones d'espace éloignées l'une de l'autre étaient initialement situées très proches. Cependant, les dernières versions de la théorie semblent suggérer - ou même exiger - que l'inflation a créé non seulement notre univers, mais un paysage infini d'univers, sur lequel tous les types d'univers possibles avec tous les ensembles de lois et de propriétés physiques ont été formés. Certains scientifiques aiment cette hypothèse,car il peut expliquer l'existence de notre Univers avec des conditions apparemment aléatoires, mais idéalement ajustées pour l'existence de la vie. Si sur un tel paysage il y a tous les types d'espace imaginables et inimaginables, il n'est pas surprenant que le nôtre en fasse partie. Dans le même temps, d'autres physiciens considèrent l'idée d'un multivers répulsif, en partie parce que si une théorie prédit l'occurrence de tous les événements possibles, elle ne prédira pas uniquement notre univers.si une théorie prédit l'occurrence de tous les événements possibles, elle ne prédira pas uniquement notre univers.si une théorie prédit l'occurrence de tous les événements possibles, elle ne prédira pas uniquement notre univers.
Les théories du Big Rebound prédisent également un espace plat et uniformément rempli en raison des effets de lissage qui peuvent se produire lorsqu'il se contracte. Cependant, la pierre d'achoppement de l'idée de rebond a longtemps été considérée comme la transition de la contraction à l'expansion, ce qui nécessite l'idée détestée de «singularité» - le moment où l'univers était un point de densité infinie - que beaucoup considèrent comme une hypothèse mathématiquement dénuée de sens indiquant que le train de la théorie est parti. des rails. Plus récemment, les physiciens ont commencé à affirmer avoir trouvé des équations de rebond qui ne contiennent pas de singularités. En 2016, Neil Turok et Steffen Giehlen ont publié leurs calculs dans Physical Review Letters. Puis Turok a commenté ce travail comme suit:
«Nous avons constaté que nous pouvons décrire avec précision l'évolution quantique de l'univers, et nous avons constaté que l'univers passe en douceur à travers la singularité de l'autre côté. Nous l’avions espéré, mais nous n’avions pas obtenu de tels résultats avant ».
Big Bounce Animation / Quanta Magazine.
Ainsi, beaucoup considèrent 2016 comme la naissance du Big Rebound, bien que le concept lui-même remonte aux travaux de scientifiques tels que, en particulier, Willem de Sitter et Georgy Gamow. La percée dans le développement de la théorie est venue avec deux techniques utilisées par Turok et Ghilen. Le premier était d'utiliser la théorie encore incomplète de la cosmologie quantique - un mélange de mécanique quantique et de relativité générale - au lieu de décrire l'univers avec la théorie générale classique. La seconde technique suggérait que lorsque l'espace était très jeune, la matière se comportait comme la lumière - en ce sens que les lois de la physique qui le décrivent étaient indépendantes de l'échelle. Par exemple, la lumière agit de la même manière quelle que soit sa longueur d'onde. Cependant, la physique de la matière diffère généralement selon les échelles en question. Selon les modèles modernes,Pendant environ les 50 000 premières années, l'Univers a été rempli de radiations, et il y avait peu de matière ordinaire qui est observée partout dans l'espace aujourd'hui. Les modèles récents du Big Rebound Universe indiquent qu'il était sans échelle à ses débuts.
Turok et Ghilen ont découvert qu'un univers en rétrécissement dans de telles conditions n'entrerait jamais dans un état de singularité réelle. En fait, il «tunnel» par ce point, «sautant» de l'état avant lui à l'état après lui. Bien que cela puisse sembler un gadget au premier abord, c'est un phénomène éprouvé en mécanique quantique (tunnel quantique). Puisque les particules n'existent pas dans des états absolus, mais sont plutôt des nuages de probabilité, il y a une petite mais réelle possibilité qu'elles «tunnel» à travers des obstacles physiques pour atteindre hors de portée. C'est comme marcher à travers les murs, seulement à un niveau microscopique. Turk note que les inexactitudes dans l'espace, le temps et la matière indiquent qu'il est impossible de dire exactement où se trouve l'univers à un moment donné,ce qui lui permet de passer par la singularité.
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Cependant, en 2016, Paul Steinhardt et Anna Ijas ont travaillé sur une autre façon de démontrer mathématiquement la possibilité d'un rebond. Ils ont introduit un type particulier de champ dans le modèle de l'univers, dans lequel la compression peut entrer en expansion avant que l'espace ne devienne suffisamment petit pour entrer dans un état de singularité. Dans leurs recherches, ils ont utilisé la théorie classique de la relativité générale. En d'autres termes, avec ce travail, ils ont montré qu'un rebond est possible non seulement du point de vue de la mécanique quantique, mais aussi du point de vue de la théorie de la relativité.
Comme d'autres hypothèses sur l'origine et l'évolution de l'univers, la théorie du Big Bounce tente de révéler pourquoi l'univers est exactement tel que nous l'observons. Les modèles construits par les physiciens ne représentent que des univers idéalisés, absolument lisses, dans lesquels il n'y a pas de petites fluctuations de densité qui conduisent à la formation d'étoiles, de galaxies et d'espace réel. Les scientifiques doivent donc encore faire évoluer les modèles Big Bounce vers des systèmes plus complexes.
Si l'Univers a déjà "rebondi" une fois, alors une question logique se pose: cela se reproduira-t-il? Quoi qu'il en soit, toutes les théories du rebond ne supposent pas que le cycle des contractions et des expansions sera infini, comme le prétend le modèle cyclique de l'univers. Par exemple, même si notre Univers a subi un tel rebond, rien n'indique qu'il passe à la compression suivante. De plus, les observations montrent que l'énergie noire étire de plus en plus l'espace, emportant des galaxies qui ne sont pas liées par gravitation les unes aux autres, de plus en plus éloignées les unes des autres. La science n'a pas de réponse définitive à la question de ce qui nous attend dans le futur. Cependant, cela est directement lié à la façon dont tout a commencé.
Vladimir Guillen
