LA THÉORIE DU BIG-BANG 💥

Bonjour à tous, aujourd'hui on va, enfin ! parler du Big Bang.

Alors oui, c'est un sujet

que j'ai déjà évoqué de nombreuses fois dans d'autres vidéos,

mais j'ai décidé d'en faire un épisode dédié

et je vais essayer de vous faire comprendre du mieux possible

ce qu'est la théorie du Big Bang, ce qu'elle dit

et aussi ce qu'elle ne dit pas sur les origines de l'univers.

Alors à première vue, l'idée de Big Bang paraît un peu folle,

est-ce que c'est vraiment de la science

est-ce que c'est pas plutôt de la philosophie voire de la théologie ?

On pourrait le penser, mais on va voir

que la notion de big bang est bien un concept scientifique

qui est né principalement dans la première moitié du 20e siècle,

et ce grâce à des progrès spectaculaires aussi bien dans les théories physiques

que dans les observations astronomiques.

[Jingle]

Cette vidéo, j'aurais vraiment pu la commencer par :

"de tout temps les hommes se sont demandé d'où vient l'univers".

Pour le coup c'est un peu vrai, à peu près toutes les cultures

et toutes les religions ont, à un moment ou à un autre,

créé des cosmogonies c'est-à-dire des récits mythologiques

destinés à expliquer l'origine et la formation du monde,

et pourtant l'idée même de l'univers

tel qu'on se le représente aujourd'hui est relativement récente.

Si je vous demande comment on pourrait décrire l'univers connu de façon simple,

vous allez peut être me dire que l'univers c'est plein de galaxies

qui contiennent chacune plein d'étoiles et en fait cette vision de l'univers,

elle est très récente, elle a à peine 100 ans.

Pendant longtemps on ne parlait pas "des" galaxies, mais de LA galaxie,

le terme ne servait qu'à désigner uniquement la nôtre : la Voie lactée.

On ne savait pas qu'il y avait d'autres galaxies

et on pensait que la Voie lactée c'était essentiellement l'ensemble de l'univers.

Alors oui, bien sûr, il y avait ces quelques taches pâlottes

qu'on voyait à plusieurs endroits du ciel, qu'on appelait des nébuleuses

et dont on ne savait pas trop ce qu'elles étaient,

mais à part ça, on pensait qu'il n'y avait que la Voie lactée

et les étoiles qu'elle contenait.

Et puis à force d'observations astronomiques le doute s'est installé.

En 1912 l'astronome Vesto Slipher observe la lumière émise

par certaines de ces nébuleuses et découvre qu'elle possède un décalage de couleur,

c'est-à-dire que la lumière que l'on reçoit d'elles

est plus rouge ou plus bleu que ce qu'on attendrait.

Slipher interprète ça avec un analogue de l'effet Doppler.

L'effet Doppler c'est ce qui modifie le son perçu de la sirène des pompiers

selon que le camion s'approche ou s'éloigne de nous,

plus aigu le camion s'approche, plus grave il s'éloigne.

Avec la lumière c'est un peu pareil,

le décalage vers le rouge indique qu'une nébuleuse s'éloigne

et Vesto Slipher constate que c'est le cas de la majorité de celles qu'il observe,

et les vitesses sont relativement importantes, plusieurs centaines de km par seconde

on commence alors à sérieusement douter de la nature de ces nébuleuses.

Est-ce qu'elles appartiennent vraiment à la Voie lactée ?

Ou bien est-ce qu'il s'agit d'objets astrophysiques beaucoup plus lointains ?

À l'époque cette question agite les scientifiques

et devient une controverse qui prend un nom assez épique :

"le grand débat".

Eh bien le grand débat sera tranché quelques années plus tard, en 1925

grâce à une mesure de l'astronome Edwin Hubble,

celui ci observe la nébuleuse M31 située dans la constellation d'Andromède

et estime qu'elle est située à environ 2 millions d'années-lumière de nous

et qu'il s'agit donc bien d'une autre galaxie

extérieure à la Voie lactée et très éloignée d'elle.

À ce moment là, on a vraiment réalisé que l'univers était plus compliqué que prévu,

qu'il était constitué de différentes galaxies très éloignées les unes des autres

et que manifestement ces galaxies bougeaient.

Alors en parallèle de tout cela, en 1915

Einstein avait publié sa théorie de la relativité générale,

son but premier à l'époque était d'expliquer de façon plus satisfaisante

la force de gravité et pour cela

il avait eu recours à une notion nouvelle : "la courbure de l'espace-temps".

L'ingrédient essentiel pour comprendre la relativité générale,

c'est cette idée que l'espace-temps ne serait pas une sorte d'arène fixe,

statique dans laquelle se dérouleraient les événements,

mais plutôt un objet dynamique doté d'une courbure

et qui peut se déformer sous l'effet de la matière,

Alors généralement pour expliquer ça rapidement,

j'utilise une image de ce genre où l'on voit un espace en deux dimensions,

une sorte de tissu, avec une grille qui est déformée, courbée

et ça va affecter les trajectoires.

Alors cette image est assez pratique pour parler de l'idée de courbure,

mais elle pose plusieurs petits problèmes.

Einstein et la relativité générale nous disent :

"oubliez l'idée d'un espace fixe, immuable."

Alors pour illustrer ça, on prend l'image d'une toile en deux dimensions

qui se déforme, bon ben OK, sauf que cette toile, ben on la représente elle-même

dans un espace en trois dimensions qui lui, est fixe et immuable,

donc ont trahi l'idée d'origine d'Einstein,

on fait revenir un espace fixe et immuable de façon un peu détournée,

comme contenant de l'espace courbe et déformé.

Alors c'est normal d'essayer de faire ça,

notre cerveau a énormément de mal à admettre cette idée

que l'espace puisse ne pas être un truc fixe et immuable,

donc on essaye à tout prix de s'y raccrocher

avec une image comme celle de la toile déformée,

on arrive grâce à ça à s'imaginer un espace courbe,

mais seulement s'il y a un espace immuable autour, mais on a tort.

Pour bien comprendre le Big Bang, il faut qu'on arrive à se débarrasser de ça,

il faut qu'on admette qu'on peut déformer intrinsèquement l'espace,

sans avoir besoin de le plonger dans un espace fixe plus grand.

Et donc pour ça, laissez tomber la toile,

on va essayer de regarder le problème sous un autre angle

en oubliant un peu cette histoire de courbure.

Imaginez un espace en deux dimensions,

ça marcherait pareil en trois dimensions, mais c'est plus simple à dessiner,

je vais mettre une grille dessus et considérer deux points de cet espace.

Donc les points 1 et 2, grâce à la grille

je peux leur donner à chacun des coordonnées (x1 y1) et (x2 y2)