mise à jour le 13 Novembre 2004

 

     

CONFÉRENCE SUR "L'HISTOIRE DU BIG BANG"

Par Jean Pierre LUMINET,
Astrophysicien, Directeur de recherche au CNRS

Organisée par la SAF

À l'Institut Océanographique   rue St Jacques, Paris

 

Le Mercredi 10 Novembre 2004 à 20H30

 

Photos : JPM pour l'ambiance.

 

BREF COMPTE RENDU

 

Un tel titre de conférence devait attirer beaucoup de monde et ce fut le cas cette veille de 11 Novembre 2004 à Paris.

 

 

Le grand amphithéâtre de l'institut océanographique était plein.

 

 

 

 

 

 

 

 

Voir et entendre JP Luminet est une occasion qu'il ne faut pas laisser passer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C'est Claude Picard (à droite sur la photo) le responsable de la section cosmologie de la SAF qui a introduit cette présentation et laisse la parole ensuite à JP Luminet (à gauche).

 

C'est avec son léger accent du midi que l'orateur nous promène dans le temps et dans l'espace à la découverte de la genèse de ce qui va être la grande chose du XXème siècle.

 

Pour beaucoup de non initiés le Big Bang est associé à Einstein et Hubble, mais on va voir au cours de la soirée que ce n'est pas aussi simple que cela et beaucoup de noms moins connus du grand public vont surgir, ce sont eux qui ont construit pierre après pierre le grand édifice du début de l'Univers.

 

 

 

Tout commence en 1915 quand Einstein et Hilbert introduisent les équations de la relativité générale qui lient la géométrie de l'espace et la matière et qui impliquent une notion de courbure spatiale.

 

 

Puis arrive en 1917 le premier modèle de cosmologie relativiste, mais toujours statique, car notre ami Albert tient à un volume fini d'univers.

Sa fameuse constante cosmologique (lambda :l) est ajoutée afin de rendre le système statique. C'est donc un univers homogène et de densité constante dans l'espace et dans le temps.

Bref comme le dit l'orateur, de la matière sans mouvement. (à l'époque les instruments d'observation ne sont pas perfectionnés et le mouvement rapide des étoiles lointaines ne sont pas mis en évidence).

 

L'espace est une hypersphère, donc fini et sans bord.

 

La même année l'astronome hollandais De Sitter trouve une autre solution aux équations d'Einstein.

Mais, bon c'est un univers un peu particulier, et irréaliste, poussé aux limites, c'est un espace vide, mais qui montre quand même qu'il y a une accélération de l'expansion. On avance tout doucement.

 

 

1922 année cruciale, un jeune scientifique russe Alexandre Friedman fournit dans la célèbre revue de Physique :" Zeitschrift für Physik", le premier modèle d'univers en expansion, il est un des rares génies du siècle à avoir compris les équations d'Einstein.

 

Pour lui l'univers est en pulsation permanente pris entre contraction et expansion.?

 

Il a l'intuition géniale de s'apercevoir que les techniques astronomiques de l'époque sont insuffisantes pour permettre de faire les expérimentations qui détermineraient dans quel type d'univers on est.

 

Il est le premier à donner un ordre de grandeur de la masse de l'univers, soit 5 1021 masses solaires et un age : 10 milliards d'années. Ces ordres de grandeur sont corrects!!!!

 

 

Tout ceci de la part d'un ingénieur météorologue soviétique (la révolution vient de commencer ce qui ne devait pas arranger les chose!!).

 

Notre Albert n'est pas du tout emballé par ce petit prétentieux, et il l'écrit noir sur blanc.

Friedman envoie un message à Einstein en se défendant et en affirmant qu c'est lui même qui a raison.

Après moult discussions et circonvolutions, du bout des lèvres le grand Einstein paraît admettre l'exactitude des remarques de Friedman, mais sans en être vraiment persuadé.

 

En fait chers lecteurs de cette rubrique, voici un des deux génies de la nouvelle physique, Alexandre Friedman, qui a le mauvais goût de mourir jeune en 1925 suite à un accident de ballon (il était météorologue).

 

 

 

La même année entre en scène le deuxième génie de notre histoire : George Lemaître, c'est un remarquable mathématicien belge et aussi prêtre, mais il la toujours su séparer sa fonction de scientifique et sa foi.

 

Il résout le problème des décalages spectraux vers le rouge découverts un peu plus tôt par Eddington.

Il publie bientôt (en français, ce détail a malheureusement de l'importance) un article dans lequel il dépeint un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses lointaines. Nous sommes en 1927.

IL TROUVE LA RELATION DE PROPORTIONNALITÉ ENTRE LA VITESSE DE FUITE ET LA DISTANCE; ce que l'on va appeler la "loi" de Hubble, il a même la bonne valeur numérique : 625km/s par méga parsec!

 

Einstein rencontre Lemaître lors du célèbre congrès Solvay la même année. Le moins que l'on puisse dire est que le courant n'est pas passé entre eux. (Einstein dixit : vos mathématiques sont superbes mais votre physique est abominable!!).

 

Ce n'est qu'en 1929 que Hubble va "redécouvrir" la loi qui porte son nom maintenant, personne n'avait lu l'article fondateur de Lemaître car il était en français. (Messieurs, Mesdemoiselles les étudiants en sciences vous voyez comme il est fondamental de parler et de comprendre l'anglais, encore plus à notre époque que jadis!)

 

En 1930, Eddington qui était le professeur de Lemaître  à Cambridge (UK) adopte le modèle élaboré par celui-ci et essaie de faire part à la communauté scientifique des talents du jeune abbé, en 1931 il fait traduire en anglais le fameux article, mais encore une fois malheureusement de façon incomplète, et la paternité de la "loi" de Hubble ne lui est pas donnée, c'est Hubble qui l'emporte. On ne peut pas toucher à Hubble!

 

Cette même année Lemaître va encore plus loin il publie "The Expanding Universe" oui, vous avez bien lu, l'univers en expansion, il y introduit un instant zéro, où l'univers est ramené à un "atome primitif", ancêtre du Big Bang.

 

Einstein se rallie à l'idée du modèle d'univers dynamique et admet que l'introduction de sa constante cosmologique pour le rendre statique était sa plus grosse erreur.

Ce modèle va être le modèle standard pendant plus de 50 ans , il est remis en question maintenant car l'age de l'univers correspondant est un peu trop faible par rapport aux données actuelles.

Encore quelques petites découvertes de Lemaître parsèment les années qui suivent qui prouvent quel découvreur et précurseur c'était.

 

Il prédit même le bruit de fond cosmologique en 1934 et introduit la notion d'énergie du vide.

Voici à gauche une image prise d'une page du célèbre petit carnet rouge de Lemaître, pour plus de détails lire le livre de JP Luminet cité ci après.

 

Quelques années passent et en 1946 le facétieux George Gamov, un américain d'origine russe introduit la nucléosynthèse primordiale, où la formule pour fabriquer les briques élémentaires des matériaux qui composent notre univers.

 

C'est en 1948 que Fred Hoyle, le britannique qui s'est fait une religion du modèle statique (steady state universe, qui contenait quand même quelques tours de passe-passe : la création spontanée de matière par exemple) crée le nom Big Bang lors d'une interview à la BBC, il voulait en fait se moquer de l'univers de Lemaître, mal lui en a prit, cette expression est restée et au contraire a popularisé cette théorie.

 

Lemaître meurt en 1966 et deux ans après c'est le tour de Gamov.

 

Puis vient l'époque moderne plus connue du public : Penzias et Wilson qui trouvent par hasard le fond cosmologique de 2,7°K, les sondes COBE et WMAP, l'accélération de l'expansion de l'univers.

 

L'auteur nous explique que l'univers a une forme sphérique à topologie multiconnexe.

Nous sommes en fait dans un espace sphérique dodécaédrique de Poincaré!!!! (là j'ai du mal à suivre).

 

 

 

 

 

La séance s'achève par une session de questions réponses et c'est la tête bien pleine qu'après les dédicaces nous rejoignons notre univers à trois misérables dimensions.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Merci Monsieur Luminet de nous avoir fait faire un si beau voyage.

 

 

Je vous conseille à tous pour avoir beaucoup plus de détails que ces quelques lignes de lire le dernier livre de notre conférencier qui s'appelle bien entendu "L'invention du Big Bang" il est paru au Seuil dans la collection Science, il est en livre de poche accessible à toutes les bourse prix max 8€.

 

 

 

Ne vous en privez pas achetez le vous y apprendrez une foule de choses.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quelques références :

 

Le site de JP Luminet.

 

Le big bang et l'origine de la matière expliqué relativement simplement

 

Cours de l'Université du Tennessee (en anglais) sur la cosmologie : superbement fait!

 

Le Big Bang vu par la NASA et le site de la sonde WMAP : très clair et simple

 

Voir aussi dans l'introduction de la modeste présentation en PP que j'ai faite sur le BB , la liste de sites Internet intéressants sur le sujet.

 

 

 

POUR COMPLÉTER TOUTES CES INFORMATIONS NE MANQUER PAS LA PROCHAINE RÉUNION DE LA SECTION COSMOLOGIE DE LA SAF LE SAMEDI 20 NOVEMBRE 2004 À 15H     3 RUE DE BEETHOVEN     PARIS 16ème

 

Au cours de cette réunion, nous aurons le plaisir d'accueillir Monsieur Jean-Claude Pecker, Membre de l'Académie des Sciences, Professeur honoraire au Collège de France et ancien Président de la SAF.

 

Il nous présentera son  "Point de vue sur la Cosmologie"

 

Des sujets d'actualité seront également évoqués, ainsi que les ordres du jour des prochaines réunions.

 

Venez nombreux, ce sera passionnant!

 

Bon ciel à tous

 

 

Jean Pierre Martin   www.planetastronomy.com

Membre de la SAF