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 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