Notre existence a t-elle un sens? 11 partie 3) Un point sur les articles déjà parus

(la naissance de la physique quantique et la connaissance du réel)

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lesensdelexistence.fr/livre.html 

 

Cette série d'articles dans la catégorie "notre existence a t-elle un sens"? est  l'expression de  ce que j'ai écrit dans la présentation de mon blog: "Les merveilles de la nature me fascinent. Mes réflexions: le sens de l'Univers et de l'existence. En moi, il y a deux mondes: le monde extérieur du "faire"et le monde de l'intérieur, non conscient, mais tout autant réel. Ma devise: l'essentiel, c'est l'amour, amour du sacré. Mes modèles: Jésus (l'amour),Pythagore (la mathématique), Einstein (la physique)".

Je voudrais faire partager la lecture du livre de Jean Staunenotre existence a-t-elle en sens,  avec mes réflexions et les liens qu'elle m'a permis découvrir à travers internet. Ma quête est de retrouver (avec Jean Staune), le réenchantement du monde au cours des articles.


Mes articles déjà parus dans cette rubrique:

Notre existence a-telle un sens? 1) à propos de la préface du livre par Trinh Xuan Thuan

Notre existence a-t-elle un sens? 2) Le désenchantement du monde (et de l'homme!)

Notre existence a-t-elle un sens? 3) Comment ébaucher un "traité de la condition humaine"?

Notre existence a-t-elle un sens? 4) vers de nouvelles lumières.

Notre existence a-t-elle un sens? 5) première partie: Au-delà de cette limite, notre vision du monde n'est plus valable (naissance de la mécanique quantique).

Notre existence a-t-elle un sens? 5) deuxième partie : Au-delà de cette limite, notre vision du monde n'est plus valable (la non-localité).

Notre existence a t-elle un sens? 6-1) Vers un réalisme non physique...première partie

Notre existence a t-elle un sens? 6-1) Vers un réalisme non physique...deuxième partie

Notre existence a t-elle un sens? 7 partie 1) vous qui entrez ici perdez toute espérance ...

Notre existence a t-elle un sens? 7 partie 2) vous qui entrez ici perdez toute espérance...

Notre existence a t-elle un sens? 8 partie 1) le murmure du big bang...La deuxième fissure dans les théories classiques

Notre existence a t-elle un sens? 8 partie 2) Le murmure du big bang... la genèse du 

Notre existence a t-elle un sens? 9-1) Dieu revient très fort partie 1

Notre existence a t-elle un sens? 9-2) Dieu revient très fort partie 2

Notre existence a t-elle un sens? 10) où il fait plus noir que vous ne l'imaginez

Notre existence a t-elle un sens? 11 partie 1) Un point sur les articles déjà parus (la naissance de la physique quantique et la connaissance du réel)

 

Je consulte souvent aussi: astrosurf.com -UNE INTRODUCTION A LA PHILOSOPHIE DES SCIENCES

 

 

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astro2009.futura-sciences.com -éclipse de soleil de 1919

 

I-1) Faisons une halte dans cette série d'articles pour faire le point sur ma lecture de cette première partie de l'ouvrage de Jean Staunenotre existence a-t-elle en sens.

Je fais cette halte en deux étapes. Dans une première étape (articles 11 partie 1) et article 11 partie 2), j'ai résumé les articles au cours desquels nous avons assisté à la naissance de la science qui a finalement abouti à un désenchantement du monde. Nous nous sommes intéressés à la physique quantique, à l'infiniment petit et à la connaissance en nous posant la question "qu'est-ce que le réel?". 

Maintenant, dans la troisième partie de cette halte, nous allons examiner l'infiniment grand et l'origine de l'Univers.

 

I-2) Commençons l'aventure par l'Article 8 partie 1: Le murmure du big bang...La deuxième fissure dans les théories classiques

     1) La deuxième fissure. Nous avons vu dans l'article 5) première partie que le déroulement de la science était plutôt serein au point qu'en 1900Lord Kelvin annonçait que la fin de la physique était proche. Pourtant, il était préoccupé par deux petits "nuages sombres", deux problèmes encore inexpliqués: l'expérience de Michelson et Morley et celle du rayonnement du corps noir. Or ces deux petits nuages deviendront deux tornades qui balayeront les conceptions de la physique de Newton.Le problème du rayonnement du corps noir que nous avons vu dans l'article 5) constituait le premier nuage sombre et la première fissure. Il a aboutit à la révolution conceptuelle qui a engendré, comme nous l'avons vu, la physique quantique.Quand au deuxième nuage sombre, l'autre fissure, elle va, elle aussi, avoir des conséquences qui vont transformer le faille en gouffre, ce qui va achever de jeter à bas la belle muraille que formait la science classique. Il s'agit des l'expériences faites par Albert Michelson en 1881 puis  par Edward Morley en 1887.

Les conceptions de Newton avaient remporté des succès ininterrompus durant près de deux siècles et avaient été érigées en principes absolus et admises d'autant plus facilement qu'elles correspondaient au sens commun.Elles avaient été érigées en principes absolus et admises d'autant plus facilement qu'elles correspondaient au sens commun (à l'exception de la gravitation, force invisible qui exerce une attraction instantanée et supposée transmise par un support nommé"éther"). Les mouvements des corps se déroulaient dans l'espace qui servait de référentiel absolu. Un observateur (dans le vide stellaire) y est un observateur "absolu" s'il est à l'arrêt, il peut connaître la "vraie" vitesse de tous les mouvements. De même le temps est "absolu". Quelle que soit notre position et notre vitesse, un évènement aura le même durée. Mais pour les corps en mouvement, celui-ci est relatif.

la Terre tourne autour du soleil et il devrait donc être possible dans cet espace absolu de mettre en évidence cette rotation par des mesures (formule de composition des vitesses). Ainsi,  Albert Michelson eut l'idée de mesurer la vitesse de la lumière dans deux directions orthogonales mais, contrairement à ce qu'on observe dans la vie courante où les vitesses s'ajoutent vectoriellement, toutes les mesures donnaient le même résultat, quelle que fût la direction (vitesse de la lumière +/- vitesse de la Terre = vitesse de la lumière). Ce résultat ne sera compris qu'en juin 1905, lorsqu'un "expert technique de troisième classe" de l'office fédéral des brevets de Berne publiera dans les Annales de la physique un article au titre anodin ("sur l'électrodynamique des corps en mouvement" par Albert Einstein) mais au contenu révolutionnaire". C'était la naissance de la théorie de la relativité restreinte

Einstein y affirmait les deux principes suivants: 

  -"Toutes les lois de la physique traitent les différents mouvements de la même façon. C'est le "principe de relativité". Le temps, l'espace, le mouvement sont ainsi relatifs. ils dépendent du référentiel dans lequel se trouve l'observateur."

     -"La vitesse de la lumière (300 000 km/s) est une constante universelle." Cette constance de la vitesse de la lumière explique en premier lieu l'échec de l'expérience de Michelson et Morley et elle permet surtout de comprendre que l'espace et le temps "conspirent" pour que cette vitesse soit toujours la même.

Et cela implique 

     -qu'il n'y a pas d'espace absolu: on ne peut mesurer le mouvement d'un corps par rapport à un espace absolu, il n'y a donc pas d'.éther, tout mouvement est relatif.

     -Qu'il n'y a pas de temps absolu: le temps s'écoule différemment pour des observateurs qui ne voyagent pas à la même vitesse.

     2) Le paradoxe des jumeaux. L'histoire du voyageur de Langevin a immortalisé ce paradoxe de la relativité restreinte qui heurte toujours le bons sens. Une description et analyse est à voir dans techno-science.net: "Le paradoxe des jumeaux est une expérience de pensée en relativité restreinte imaginée par Paul Langevin en 1911 [...]. Plus de détails: lArticle 8 partie 1 au chapitre 2.  

On ne parle plus maintenant que "d'espace-temps" à la suite d'Herman Minkowski, qui fut avec Einstein et Poincaré un des pionniers dans ce domaine: "désormais, l'espace en tant que tel et le temps en tant que tel sont voués à disparaître comme des ombres, et seule une certaine union des deux conservera une certaine réalité". Après avoir énoncé les bases de cette théorie en 1905, Einstein consacra les dix années suivantes à cette intégration, parvenant à élaborer la théorie de la "relativité générale", certainement le sommet de son oeuvre. 

    3) Un monde dans lequel les masses ont la propriété de déformer le vide(canal-u.tv/video -la relativité générale)

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membres.multimania.fr -courbure de l'espace-temps

 

     a) La relativité générale est encore bien plus étrange: elle postule que les masses déforment l'espace et le temps. elle postule que les masses déforment l'espace et le temps. l'image qui est souvent prise est celle d'un drap que deux personnes tiennent de façon qu'il soit tendu. Si on pose dessus une boule de billard, elle va s'enfoncer dans le drap. L'espace à deux dimensions qu'est le drap va se "courber". Si on jette ensuite une bille sur le drap, elle va tomber dans l'entonnoir creusé par la boule de billard et tourner autour d'elle, en s'enfonçant aussi,  mais beaucoup moins car elle est plus légère. 

Pour les corps célestes, c'est la même chose.

La Lune tourne autour de la Terre car elle est en quelque sorte "piégée par le trou que la Terre a creusé dans l'espace-temps. Elle avance en ligne droite mais comme l'espace autour d'elle est courbé par la présence de la Terre, elle ne peut que tourner autour de cette dernière le long dune ellipse sur les parois du puits (En termes plus scientifiques, La relativité générale est fondée sur des concepts radicalement différents de ceux de la gravitation newtonienne. Elle énonce notamment que la gravitation n'est pas une force, mais la manifestation de la courbure de l'espace (en fait de l'espace-temps), courbure elle-même produite par la distribution de l'énergie, sous forme de masse ou d'énergie cinétique, qui diffère suivant le référentiel de l'observateur

 b) Les preuves de la  relativité générale. La première preuve fut fournie par l'éclipse de soleil de 1919.,On sait que dans un espace plat (euclidien),la lumière utilise toujours le chemin le plus court pour aller d'un point à un autre. Mais dans un espace courbé, c'est une ligne courbée qu'on appelle géodésique. Lors de l'éclipse, on compara la photo d'une partie du ciel au moment où l'éclipse se produisait, avec une photo de la même partie du ciel prise la nuit. Grâce à l'éclipse, on a pu voir des étoiles situées "derrière" le soleil, c'est à dire dont les rayons lumineux doivent, pour nous parvenir, passer à proximité du soleil. On constata alors que la position de ces étoiles par rapport aux autres étoiles avait varié, comparativement à la position qu'elles occupaient toutes les nuits avant l'éclipse. Il fallut se rendre à l'évidence, le soleil avait bel et bien déformé l'espace autour de lui. Une autre victoire concerne l'explication d'un des rares phénomènes que n'expliquait pas la théorie de Newton: l'avance du périhélie de MercureCe point se décale sur l'orbite de Mercure d'une façon que, contrairement aux autres planètes, les lois de Newton ne permettent pas d'expliquer. La méthode utilisée par Le Verrieren 1846  pour la découverte de Neptune, fut utilisée pour expliquer les anomalies de mercure, mais elle est restée vaine. La bonne explication est donnée par la relativité générale, dont c'est  ainsi une deuxième victoire. 

Depuis lors; les succès ont été en s'accélérant, le GPS étant une des réalisations rendues possibles par la relativité générale. 

 

I-2) Le murmure du big bang...la genèse du big bang:résumé de l'Article 8 partie 2.

1) La genèse du big bang.

     a) Où l'on découvre que l'Univers est en expansion.

En développant son modèle de la relativité générale sur le gravitation, Einstein s'est rendu compte avec effroi qu'il prédisait... une expansion de l'Univers. Mais il n'a pas osé aller jusqu'au bout de ses équations, et il dira plus tard que c'est la plus grande erreur de sa vie. En effet, en 1922, un jeune physicien russe, Alexander Friedmann, publia (dans les annales de la physique) un article décrivant des modèles d'univers en expansion. Il  y décrit trois types d'évolution dans le temps de l'Univers, impliquant notamment une singularité initiale

     b) Une controverse sur la nature de l'Univers. 

Pendant ce temps, un jeune physicien belge, Georges Lemaître assiste à la résolution d'une controverse essentielle sur la nature de l'Univers (à voir dans l'ouvrage de Jean-Pierre Luminet "L'invention du Big bangKant avait postulé que les nébuleuses observées étaient des "univers-îles" contenant d'innombrables soleils comme le nôtre. Les moyens d'observation se perfectionnant, Edwin Hubble put démontrer en 1924 que que certaines nébuleuses en forme de spirale sont situées à l'extérieur de notre galaxie. Ce sont les "céphéides", étoiles dont l'éclat varie périodiquement, qui ont permis la démonstration (voir l'Article 8 partie 2 chap. 2 b): Hubble démontra que les céphéides de la galaxie d'Andromède étaient à 2 millions d'années-lumière de nous (notre galaxie a un rayon de 100 000 années-lumière). 

Une deuxième révolution lui succéda en 1925, lorsque , grâce au télescope du Mont WilsonHubbleput mesurer le spectre des galaxies et se rendre compte qu'elles s'éloignaient toutes de nous à grande vitesse. A l'exception des galaxies proches telles Andromède, les spectres de toutes les galaxies sont décalés vers le rouge, donc elles s'éloignent de nous. Et plus une galaxie est éloignée, plus elle s'éloigne rapidement. La proportionnalité entre la distance et la vitesse d'une galaxie, s'appelle maintenant la loi de loi de Hubble (la constante de Hubble donne l'âge de l'Univers). Elle fut énoncée en 1929par Hubble, mais Georges Lemaître avait publié cette loi en 1927, en en donnant lui, une explication: "c'est parce que l'Univers est en expansion, que plus une galaxie est éloignée de nous, plus plus elle s'éloigne rapidement. Si on "rembobine" le film, on voit donc toutes les galaxies se rapprocher les unes des autres". Lemaître en déduira logiquement que "nous pourrons sans doute concevoir le début du monde sous la forme d'un atome unique dont le poids atomique est la masse de l'Univers entier. Cet atome instable se serait divisé d'une façon analogue aux corps radioactifsC'est donc l'acte de naissance du Big Bang.

C'est alors qu'un troisième homme entre en scène le russe Georges Gamow: Il prédit, en 1946, que si le big bang avait eu lieu, il devait exister un rayonnement de fond "résiduel". Mais ce n'est qu'en 1965, que les astronomes Arno Penzias et Robert Wilson découvrirent accidentellement en 1965 le fond diffus cosmologique cette trace fossile du Big Bang.

     2) Les autres preuves du big bang... un changement de paradigme de la cosmologie.

     a) Les preuves du big bang par l'observation.

Très vite, après ces découvertes, le paradigme de la cosmologie changea et le big bang devint la théorie standard. Les astrophysiciens trouvèrent de nouvelles preuves en sa faveur:

-La nucléosynthèse primordiale.

-La théorie du big bang permet d'expliquer pourquoi il fait noir la nuit (le paradoxe d'olbers).

-L'âge de l'Univers: si l'on considère que la vitesse de récession des galaxies est constante au cours du temps, alors il est possible d'estimer quand la matière qui a formé une galaxie donnée était dans notre voisinage immédiat (au moment du Big Bang). Actuellement, les derniers résultats donnent un âge proche de 13,7 milliards d'années.

 -L'âge des plus vielles étoiles. Plus une étoile est massive, plus elle brûle rapidement son combustible nucléaire et moins elle vit longtemps. L'analyse des étoiles observées dans l'Univers montre que les plus anciennes ont entre 13 et 16 milliards d'années. 

-L'âge des plus vieux atomes. Le thorium 232, qui  a une période de 14 milliard d'années  a permis d'évaluer l'âge de plus vieux atomes de l'univers entre 10 et 17 milliards d'années.

     b) La théorie et les grands accélérateurs de particules.

Nous savons (aujourd'hui) que 4 forces fondamentales existent dans l'Univers: force nucléaire forteforce électromagnétiqueforce gravitationnelleforce nucléaire faible. La théorie nous dit que si nous remontons très tôt dans le temps, il n'y aurait plus que deux forces, la force forte fusionnant avec la force électro-faible (à 10-35 seconde à une température de 1032 Kelvin). En remontant encore plus loin, on devrait assister à l'unification de toutes les forces. Mais là, les modèles théoriques manquent. La gravitation est décrite par la théorie de la relativité, alors que les trois autres forces sont du domaine de la physique quantique, ces deux grandes théories refusant de se "marier". Leur unification dans une éventuelle "gravitation quantique" est le graal de la physique actuelle.

     c) La limite de Planck. En "rembobinant le film à l'envers", depuis l'infiniment grand, nous sommes arrivés au big bang et au mur de Planck. Il semble qu'il ne puisse pas exister de temps plus court que 10-43 secondes. ni d'espace plus petit que 10-35 m dans notre Univers. 

     d) Ainsi on peut  résumer l'histoire de l'Univers actuellement: à 10-43 secondes, l'Univers avait un diamètre de 10-35 m et une température de 1032 degrés. Toute l'énergie qui existe aujourd'hui était déjà présente dans ce point singulier, rien n'a été "ajouté" depuis. Ce modèle initial du big bang, qui semblait bien établi dans les années 1980 a cependant dû faire face à deux problèmes majeurs. 

     3) Premier problème. Pourquoi l'Univers est-il si homogène?

C'est pour résoudre le problème de l'horizon ainsi que le problème de la platitudequ'Allan Guth développa en 1980 la théorie de l'inflation: "il dota le big bang d'un véritable bang, plus explosif que celui auquel quiconque aurait pu s'attendre". Jonh Barrow explique dans "Les origines de l'univers" que "Si une telle accélération est possible, l'intégralité de l'Univers visible peut provenir de l'expansion d'une région suffisamment petite pour avoir pu être traversée par un signal lumineux depuis le début de l'expansion. Son homogénéité et son isotropie sont alors compréhensibles".

     4) Deuxième problème. Pourquoi l'Univers n'est-il pas totalement homogène?

Il fallait que de très légères inhomogénéités existent, sortes de grumeaux, embryons des futures galaxies afin de pouvoir expliquer la structure actuelle de l'Univers. Et c'est bien le cas! En 1992, le satellite COBE a analysé depuis l'espace la structure du rayonnement de fond (voir le chapitre I-2 1 b) dans toutes les directions. Le résultat montre que la température varie de quelques cent millièmes de degrés entre les zones les plus sombres et les zones les plus claires, les plus claires étant en quelque sorte, les grumeaux de la soupe primordiale.

     5) conclusion de cet,article

Ainsi, tout notre Univers vient d'un point très petit (infiniment petit?). Cela veut-il dire que que notre Univers a été créé par Dieu? Cela serait aller un peu vite! Pourtant on a retrouvé dans les papiers de Georges Lemaître la phrase suivante:"Je pense que quiconque croyant en un être suprême soutenant chaque être et chaque acte, croit aussi que Dieu est essentiellement caché et peut se réjouir de voir comment la physique actuelle fournit un voile cachant sa création". 

 



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