Profitant d’un niveau bas de l’énergie solaire sur mon ile , c’est à dire d’un plafond nuageux dont aucun vent ne vient nous débarrasser , je me retourne vers mon pc pour vous faire part de quelques compte-rendu de lectures récents et qui m’ont interpellé .
Mais je dois vous en avertir au préalable : l’article en question ( « L’inflation cosmique en débat » ;POUR LA SCIENCE Aout 2011 pp52à59) est signé par une des sommités actuelles du monde de la Science ,PAUL STEINHARDT qui est directeur du Centre de physique théorique de l’Université de PRINCETON ….Et s’il s’insère tout à fait dans le cadre de mes rubriques du « POUVOIR DE L’IMAGINAIRE » je ne suis pas du tout certain qu’ en ces périodes de vacances (= fainéantitude + morbidezza + scare for your savings in THE STOCK EXCHANGE ! ) il puisse intéresser une multitude de lecteurs non physiciens …En outre , il est bourré de figures et l’usage de ma clef 3g ou du wee-fee de mon voisin me les interdit ! Devrais-je laïusser à n’ en plus finir pour les remplacer ?
Bon : je me lance mais je vous aurai charitablement averti !
Mes premiers mots pourraient être d’essence poétique ( façon VICTOR HUGO de la LEGENDE DES SIECLES, rappelez-vous le poème sur la naissance de la lumière ) ou religieuse …Mais même en cosmologie « académique » ,nul ne peut se prévaloir d’une connaissance expérimentale quelconque des conditions initiales .
Donc et je n en démordrai pas ,qu il s’agisse d un « premier « bigbang ou d un nième rebond , choix que j’estime actuellement être indécidable , ce sont nos seules hypothèses « fondatrices » qui devraient déterminer la « suite de l histoire de notre UNIVERS » …..DETERMINER ?Dites vous !.......voire ! Vous pourriez vous montrer bien présomptueux cher lecteur ( vous dirait PAUL STEINHARDT !)
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Dans l article dont je vais développer la critique à partir d’aujourd’hui, PAUL STEINHARDT veut se faire à la fois l’avocat et le juge de la théorie de l’inflation de l’espace après le bigbang ……
Etre cause et partie :DIFFICILE METIER !
Il commence donc par exposer les arguments de l’un des inventeurs de cette théorie , ALAN GUTH qu’ il a connu en 1981 .
Ce serait une théorie qui partirait de l’état supposé extraordinairement dense de l’univers initial ; une phase d'expansion se serait produite très tôt dans l'histoire de l'univers, soit à l'issue de l'ère de Planck, soit relativement peu après l'ère de Planck (de l'ordre de 10-35 seconde) …..
Grace à cette transition de phase dont je vous ai parlé, pouvant peut-être exister entre l’état de faux vide et l’état de vide « vrai » , l’espace-temps se serait dilaté d’un facteur 10 puissance N , la valeur de N étant peut-être de plusieurs milliers et à une vitesse fulgurante !
Ce sont les conséquences de cet état initial et de cette transition quantique possible par effet tunnel qui expliqueraient l’inflation ….Laquelle expliquerait elle-même la géométrie et l’uniformité du cosmos a l’issue des premiers temps de l’Univers , si l’on se réfère du moins à ce que nous racontent les données du fond diffus fossile cosmologique supposé dater de 380000 ans après l’ère de PLANCK et qui semble présenter en effet , à quelques « détails prés »un aspect homogène et isotrope ….
Mon propos n’est pas aujourd’hui de développer les arguments des pour ou des contre car un fatras de calculs a été développé sur ces hypothèses qui au fond me semblent déjà si mal étayées au départ, mais de vous expliquer les nouvelles réticences de l’article de PAUL STEINHARDT ….Vous aurez peut-être alors le réflexe de me répliquer tout de suite que l’univers actuel n’est pas copernicien : des planètes ,des étoiles, des galaxies, des nuages de ceci ou de cela, des amas , des espaces où on ne voit rien ….. Cela ressemble à une sacrée soupe cosmique avec d’énormes grumeaux et même des bulles mais surement pas à un vrai potage homogène et isotrope ….. Donc, si pas mal de gens soutiennent mordicus que c’est pourtant actuellement le cas , soit je les taxe de mauvaise foi , soit ils ignorent la définition de l’ « homogène et de l’isotrope « ( c’ est l’espace géométrique qui l’est disent-ils , mais non l’espace -temps !)
Peut- être notre auteur s’en rend-il maintenant compte car il va développer ses arguments contre la théorie de l’inflation …..MAIS LAQUELLE DIREZ VOUS ? CAR IL Y EN A EN REALITE TROIS !
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« Alors comment vas-tu t y prendre si tu ne peux mettre aucun graphique ? » me questionne au téléphone mon collègue SCRONGNEUGNEU ……
« - je vais remplacer les figures de PAUL STEINHARDT par des explications construites avec des mots simplicissimes ! »
AU TRAVAIL !
Pour commencer STEINHARDT présente le modèle initial de ALAN GUTH …Hélas ,ce dernier révèle une inhomogénéité à grande échelle….En effet c’est le résultat final c’est-à-dire la densité moyenne des galaxies observables à grande échelle , qui conditionne la valeur de l’énergie initiale potentielle E(p) de ce big bang et qui n’est au fond que l’énergie de la compression de ce « « ressort d’univers à naitre » ! Non seulement cette valeur ne doit pas être ni trop forte car elle produirait trop de galaxies ou bien durerait trop longtemps , mais aussi ni trop faible car les galaxies seraient trop peu nombreuses ….. Il faut donc un ajustement fin de ce paramètre E(p), dont je vous parlerai dans ma critique . N’oubliez pas chers lecteurs qu il s’agit en fin de compte ,de retomber sur ses pieds en faisant contenir la somme des énergies et des masses de l’univers observable dans le volume d’espace observé …( = ne pas faire entrer un gros chien dans une toute petite cage ou un rikiki dans une cage immense !)
Pour poursuivre, notre AUTEUR reconnait que le déclanchement d’un phénomène d’inflation dépend également des « conditions initiales » du BIG BANG, mais s’abstient malheureusement de cerner tant soit peu ces dernières …..(Ce sera déjà sur ce point que portera ma critique dans l’article à venir) . Il se borne a préciser que seules accèdent à l’admissibilité celles qui « mènent à un univers plat et homogène » (copernicien) et il n’en donne qu une estimation vague ‘ « …seule une petite fraction »….. Pourtant, parmi ces dernières l’admission au déclanchement inflationnaire resterait rarissime et il n’y en aurait qu’une » part infinitésimale » !
La fin de l’article requiert de ma part une courte explication historico-épistémologique…..Au niveau des années 1990 il apert que ce sujet a été pas mal travaillé par des escadrons de physiciens : Il y a eu plus de 50 autres théories de l'inflation depuis celle de Guth lorsque rentre en scène un physicien russe ANDREI LINDE qui vient d’ émigrer aux USA et se niche à STANFORD univ. Et l’apport de ce physicien est précieux …Pourquoi ?Ce mécanisme de fluctuations quantiques dont j’ai déjà parlé ( vrai vide >faux vide>vrai vide etc. ) il n’y aurait au fond aucune raison pour qu’ il s’arrête si les conditions locales d’une région de l’univers s’y prêtent ….. Cela veut dire que l’on passerait des conditions d’une inflation cosmique mais « réglementée » à celles d’une inflation chaotique ….. Cette variante de l’inflation cosmique propose que ce mécanisme de faux vide serve à poursuivre une inflation éternelle exponentielle « de bords « grâce à cette constante répulsive de la pression négative de l’énergie « noire » dont je vous ai parlé…..Ce faux vide jouerait en somme le rôle d’une vapeur sursaturée dans laquelle des bulles de liquide plus stables auraientt la possibilité de s’établir un temps ….. Notre Univers ne serait en somme qu une petite partie d une de ces bulles possibles chiffrées par LINDE je ne sais trop comment à 10 puissance 9….Au diable l avarice ! Vous avez donc compris que STEINHARDT reproche à ce modèle de présenter un nombre quasi infini de régions différentes d univers et aussi un nombre infini de bulles et tout ce qui peut arriver doit finir par se produire …et trop c’est trop !si cette théorie de l’inflation prédit que tout arrive cela revient à dire qu’elle ne peut rien prédire !
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J’entreprends à partir d’aujourd’hui de commencer à présenter à mes lecteurs une critique de l’article de PAUL STEINHARDT , sur POUR LA SCIENCE, août 2011, intitulé « l’inflation cosmique » ( après le bigbang) ….Si mon petit fils PIERRE lisait ces lignes il réagirait sans aucun doute ainsi : »A quoi bon , Papy , te mettre à t attaquer à la critique d’une critique…..Ne crois-tu pas que c’est temps perdu que de souligner à « satiété » les insuffisances d’une théorie , à moins que tu désires , en réalité et au contraire réhabiliter la dite théorie ? »
Et bien lui répondrais –je alors : » Non PIERRE, ce n’est pas le cas !je désire simplement encore plus m’acharner sur ce concept d’inflation car je n’aime pas que l’on oublie aussi les objections des « petites mains », physiciens expérimentateurs, ( dont je fus un temps ) …..
Essayons donc de nous représenter les affres qui assiègent la pauvre caboche d un de ces physiciens quand l’un de ces grands cerveaux, théoriciens universitaires établis, s’adresse à lui :
« -Tu vas me définir la valeur de cette énergie potentielle E(p) qui m’est nécessaire pour calculer la « puissance d’extension » de l’inflation de ce bigbang !
Et en avant marche ! »
Et comme un physicien expérimentateur n’est que le spécialiste d’une discipline pointue , il va trouver son copain , astronome à MEUDON , pour lui répercuter la question : « Tu as entendu ce qu’ il me demande , ;peux-tu m’aider ? »
-« OUI et NON ! Nous allons prendre les coordonnées astronomiques d’une ligne de visée instrumentale, choisie au hasard et nous allons comptabiliser sur un angle solide n π stéradian tout ce que l’on y voit jusqu’à la limite maximale d’observation de mes instruments …Bien entendu , je compte sur toi le physicien pour me dire si ce que je rencontre en chemin , est chair ou poisson ! »
-« Tu veux dire matière ou énergie ? Mais je croyais que tu savais faire et que non seulement tes télescopes pouvaient discriminer les divers rayonnements de longueur d’onde λ et leur intensité I (λ) , associés aux divers spectrographes , mais que tu pouvais enregistrer tes rencontres et m en fixer les paramètres temporaux I (λ)=f ( t) ? »
-« Bien sûr ! Ça je sais faire ! Non, je parle de tous ces trucs nouveaux découlant des observations d’augmentation de la vitesse d’expansion depuis 1998 , tu sais l Votre énergie noire , votre matière noire , vos trous noirs et même vos étoiles et planètes noires ! ! »
-« La matière noire ? Comment veux-tu que je t’en indique les masses ?Tu sais bien que les théories MOND, MOG ou autres nouveautés ne peuvent que cerner les écarts à la loi NEWTON/EINSTEIN ..Sinon on ne peut qu’estimer vaguement les masses invisibles supposées correspondantes ….Quant à calculer la valeur de l’énergie noire sur une ligne de visée et dans toute la profondeur expérimentale de champ possible, c’est bien pire encore puisqu‘on doit se résoudre à l’obtenir d’après les écarts types des observations réalisées sur un panel établi sur les plus sures des supernovæ 2A , chandelles de distances , etc. etc.
-« Désolé : c’est toi le physicien ….Dis-moi surtout si j’ai le droit de calculer l’intégrale de mon observation , sur 4π stéradian , autrement dit sur toute la sphère céleste ….Car qui m’assure que nous sommes exactement au centre de l’univers … plutôt que près de l’un des bords et que mon opération est pertinente mathématiquement?
-« Attends : je vais surenchérir :je ne peux pas te garantir que les propriétés de notre univers , considérées sur un maillage même à très grande échelle restent coperniciennes ….Rien en effet ne m’assure comme l’admets malgré tout STEINHARDT que l’inflation se soit développée de manière isotrope et homogène et n’ait pas laissé quelques arrière-cours complétement inoccupées a squatter encore ! Avec ces mousses d’univers à la LINDE on peut craindre des surprises !«
-« Mais alors nous allons devoir nous limiter à faire un calcul à la CHRISTIAN MAGNAN qui nous donnera la somme énergie +masse de l’univers , en quelque sorte à minima ? D’ACCORD ?”
-“GRANDS DIEUX !S’ IL N Y AVAIT QUE CELA!”
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J’en étais resté dans ma critique a la difficile évaluation des conditions initiales du processus d’inflation car l’ article de Paul Steinhardt nous laisse totalement sur notre faim .
Je vous avais décrit la visite fictive que je devais aller faire chez un de mes collègues astronomes pour espérer déboucher sur une évaluation correcte de l’énergie potentielle I(p) correspondante à celle de notre univers observable et j’espère vous avoir démontré la difficulté réelle de la chose , difficulté d’observation d’abord et difficulté de calcul ensuite …Cela dit , certains parmi vous seront beaucoup plus optimistes que moi et arguant du fait qu’ on situe l’âge de notre univers à 13,7 milliards d’années et que nous avons lancé les satellites WMAP depuis 8 ans et Planck plus récemment et mieux instrumenté, ils estimeront peut être que cela suffira à choisir parmi les divers modèles d’inflation celui qui conviendra à notre univers …..
Il n’est pas nécessaire d’espérer pour entreprendre ni de réussir pour persévérer disait Guillaume d’orange à ceux qui doutaient de tout espoir de réussite, à quoi un de mes chefs de Saclay ( pierre Plurien ) avait coutume de répondre qu’ il s’agissait là d’une forme stupide de persévérance aveugle dans l’échec , un peu a la façon du docteur COUE
De fait, je veux bien admettre que des observations plus précises continueront de nous arriver des satellites ou des stations interconnectées a terre comme celles des ANDES et qu’elles amèneront des surprises nouvelles . Je vous accorde aussi qu’ à condition que notre univers soit unique et qu’ on arrive un jour à sortir de la conclusion normande (« p’tet ben qu’oui ….P’tet ben qu’ non » ) de TAMARA DAVIS à la question de son article sur POUR LA SCIENCE / « L’univers perd t-il de l’énergie ? », je vous accorde disais-je l’idée qu’on pourrait supputer à 10 puissance NKπ près ce qu’il contenait au départ …….
Mais ayant décidé aujourd’hui d être très méchant (et espérant devancer mon lecteur XYZ) je vous rappellerai que :- Le principe de conservation de l’énergie trouve sa limite : quand le temps et l'espace eux-mêmes ne sont pas immuables, la symétrie par translation dans le temps est perdue, et la conservation de l'énergie avec elle.( théorème de NETTER)
- Nous sommes libres de considérer le mouvement relatif des galaxies qui s'éloignent mutuellement comme une expansion de l'espace ou comme un mouvement à travers l'espace ; la différence est essentiellement sémantique.
-Il n'y a donc rien de mystérieux dans la soit disant perte d'énergie des photons : les galaxies qui émettent et où sont mesurées ces énergies s'éloignent les unes des autres, et la perte d'énergie est simplement une question de perspective et de mouvement relatif.
C’est la raison pour laquelle ( diraient nos politiciens) nous avons le droit de suspecter que l’univers se refroidit mais aussi pourrait se déliter dans l’espace et envoyer ses microbes aux autres univers lointains ……
Je reste cependant très sensible à l’argument suivant ,à peine souligné chez STEINHARDT : Lee Smolin dans son livre au vitriol The Trouble With Physics a présenté la théorie de l’inflation chaotique comme non falsifiable au sens de Popper, si des signes extérieurs non locaux a notre propre cône galactique ne sont pas perceptibles ….Et ceci nous entrainerait très loin car cela impliquerait des trous de vers entre les divers cosmos ou les diverses bulles cosmiques …Il parait qu’un certain Antony Valentini aurait proposé une généralisation de la théorie quantique qui autoriserait la réception de ces signaux « venus eux vraiment d’ailleurs » !
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Ayant commencé avant-hier, je ne m’arrête plus !M’en prenant à l’article de PAUL STEINHARDT sur « L’ inflation cosmique » j’en tire prétexte pour déverser aujourd’hui ma bile la plus noire sur ces physiciens « théoriciens purs » ou plus encore sur ces « mathématiciens honteux » !!! !
« But R.O.H ,why are you so arguying , against that guy ?”me dirait mon collègue le Dr SCONGNEUGNEU princetonien , si j’en avais un!
Je dois quand meme reveler à mes lecteurs qui est PAUL STEINHARDT ; « He is best known for his work in theoretical cosmology, where he helped develop the theory of cosmic inflation, which attempts to explain the homogeneity and geometry of the universe and the origin of the fluctuations that seeded the formation of galaxies and large-scale structure. He introduced the concept of quintessence, a time-varying form of dark energy to explain the current accelerating expansion of the universe. His recent work has been on brane cosmology, especially the ekpyrotic and cyclic models. The cyclic theory of the universe is a radical alternative to big bang/inflationary cosmology in which the evolution of the universe is periodic and the key events shaping the large scale structure of the universe occur before the big bang.” ……..Bien sur ,ce n ‘est pas n’ importe qui à Princeton : « He is a Fellow in the American Physical Society and a member of the National Academy of Sciences. He received the P.A.M. Dirac Medal from the International Centre for Theoretical Physics in 2002 for his contributions to inflationary cosmology and the 2010 Oliver Buckley Prize from the American Physical Society for his work on quasicrystals. (from USA WIKIPEDIA) » …..
JE vais quand même dire que le reproche le plus amer que je fasse à cet article , c’est qu’avant de nous parler de tous les modèles d’inflation possibles il aurait été indispensable de préciser de quelles conditions initiales on démarre …..Exprimé sans détour ,cela donne ceci : des conditions de quel après bigbang s’agit il ?Le vrai , le seul , l’unique ? Celui de ALAN GUTH ? , le permanent, celui de LINDE ? Celui du modèle cyclique de STEINHARDT/TUROK ? Celui du rebond de BOJOWALD ??Cette température abracadantesquement gigantesque , cette densité énormissime d’énergie initiales etc. sont supposées être portées par quoi ? Provenir de quoi ? D’où ? De quels bosons ?De quels fermions ?De quels instantons ?De quels axions ?Par quel mécanisme ?etc. ….
Le mauvais génie d'Einstein, dirait Jean jacques Micalef c'est de ne pas chercher à sauver nos intuitions hominiennes , nos images mécaniques de forces et de matière ,, nos convictions métaphysiques indécrottables ,etc. grâce à une forme de mathématisation d’une expérience imaginaire . Le PARTI PRIS DE CET ARTICLE ici est pire, c'est de prétendre remettre en cause un ensemble de théories centrées sur un même sujet certes , mais qui s’entrechoquent déjà tellement au départ qu’on ne sait plus quoi en déduire si ce n’est un refus hargneux à la LEE SMOLIN ….. et cela sans essayer AU MOINS VIS-A-VIS DU LECTEUR LAMBDA de démarrer d’une prémice ( etc D.M !) bien précisée , au moins sur le plan fondamentalement basique !
Comme toute histoire à suspense, STEINHARDT fait du HITCHCOCK /Cachons nos incertitudes , cachons nos indices , cachons mêmes nos hypothèses et tant pis si le lecteur s’y noie !Il n’est pas nécessaire d’expliciter sincèrement de quoi l’on part …Car en réalité on part de ses convictions en faisant semblant de les cacher … « TOI LECTEUR LAMBDA tu ne pourras comprendre qu'à la fin quand la théorie sera complétée et si je suis devenu NOBEL un jour !.. » Or ,ce que nous enseigne la « petite » physique expérimentale de base , c'est bien que nous avons tort de croire toujours parfaitement savoir de quoi il retourne et qu'il n'y a plus aucun mystère….
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Je vais aujourd’hui essayer chers lecteurs de ne pas me limiter à de la vulgarisation superficielle, à propos de la conclusion de ma critique de l’article de PAUL STEINHARDT et de commencer à aborder le FOND DU PROBLEME …..
Je vous ai présenté il y a plus de 3 mois la photographie d’un numéro particulièrement intéressant de DOSSIER POUR LA SCIENCE /avril-juin 2011/.
IL était intitulé « LA FACE CACHEE DE L’UNIVERS » et comprenait les articles de deux douzaines de scientifiques : physiciens, astronomes, cosmologues et chimistes nucléaires et je vous avais recommandé de lire 3 articles parmi les plus valables :-
-« L’univers aux limites de l’éternité » d’ALAIN RIAZUELO
-« La cosmologie hétérogène »de TIMOTHY CLIFTON /PEDRO FERREIRA
-« Un autre univers est-il possible ? » d’ALAIN RIAZUELO
« Et pourquoi ne nous les résumeriez-vous pas vous-mêmes ? », me rétorqueraient tout aussitôt mes lecteurs les plus paresseux (ou les moins acculturés à la cosmologie !)
Je ne le ferai pas : perdez l’habitude de croire que les vacances autorisent toutes les flemmardises et que la compréhension malaisée de phénomènes très lointains et très anciens et qui ont dû rassembler des efforts énormes d’observations ,d’ hypothèses et de calculs soit un dû pour celui qui se contente de venir jouer au touriste en SCIENCES et d’attendre béatement le résultat du travail d’autrui …. Je reconnais qu’ il peut y avoir de ma part un soupçon d’attitude stendhalienne ( i recall :for the happy few »)et même antidémocratique à mon point de vue ……Mais J’ai connu trop de lecteurs définitivement ancrés dans leur position ( quoiqu’on leur démontrât) et certains trouveraient probablement ingrat ce travail de diffusion de la connaissance à la plèbe d’ INTERNET !!!!n ‘est pas Michel Onfray qui veut
DONC POUR ME RETIRER DANS MES CONVICTIONS LES PLUS FERMES SUR « LE FOND DU PROBLEME »je les résume à ceci :
-L’univers observable évolue de façon apparemment « fléchée irréversiblement» , temps , température , composition chimique ,inhomogénéité etc.
-Il n’est pas impossible que notre « petit coin de cosmos » ne soit qu’ une des N infinies possibilités proposées par des lois semble t il parfois contingentes , aléatoires , chaotiques , fractales ,émergentes ou n affectant qu’une échelle de taille etc.
- D’autres observations à devoir expliquer (et « dénoircir ») semblent le mener vers une certaine forme de destinée physique FINALE dictée par la chimie nucléaire , la gravitation etc….. Mais diverses hypothèses proposent d’autres solutions que celles de A.RIAZUELO…. Toutefois parler de formes d’éternité d Univers plus ou moins « clonesques » ,ou dynamiques, ou évolutives à la DARWIN etc. demanderait d’autres théories et surtout des preuves expérimentales car les éléments chimiques les plus légers semblent être le » combustible » INDISPENSABLE de cette » vie cosmique » ….. expliquer pour des « vies à répétition , à rebonds ou à cycles etc. le repassage des éléments lourds aux légers requiert des phénomènes énergétiques d’une ampleur inouïe … CHERCHER A EXPLIQUER C EST BIEN MAIS .IL RESTE DONC SELON MOI UN IMMENSE TAS DE CHOSES A DECOUVRIR
Jeu de briques
Snake
Pacman
Bubble