Qu’y avait-il avant le Big Bang ?

Cet article fait partie de la rubrique La conversation junior, dans lequel des spécialistes des principales universités et centres de recherche répondent aux questions de jeunes curieux entre 12 et 16 ans. Vous pouvez envoyer vos questions à [email protected]

Question de Rodrigo, 14 ans. IES Alfaguara. Yunquera (Málaga).

De par mon métier, je donne souvent des conférences sur l’astrophysique, notamment auprès des écoliers. L’une des questions qui se pose toujours à la fin de la conférence est précisément celle-ci : que s’est-il passé avant le Big Bang (les autres sont “Où l’univers s’étend-il?” et “Que se passe-t-il si vous tombez dans un trou noir ?»).

Pendant longtemps, je répondais de la même manière : « A quoi ça sert de s’interroger sur une période antérieure à l’origine des temps ? Il n’y a pas d’« avant » l’heure zéro. Ce serait comme poser des questions sur votre existence avant votre naissance ! Jusqu’à ce qu’un jour, une jeune fille commence à énumérer en détail tout ce qui s’était passé entre son père et sa mère « avant » qu’elle « existe ». Je l’ai arrêtée à temps.

L’expérience quotidienne nous montre que chaque événement est la conséquence d’une cause antérieure. Rien ne surgit spontanément simplement parce que. Pourquoi notre univers devrait-il être différent ? Remettre en question ce qui existait avant le Big Bang est une question inévitable et très légitime, au point que la science n’a cessé d’explorer des réponses possibles. Mais ce n’est pas une tâche facile. Nous ne comprenons même pas complètement l’origine supposée de l’univers.

En fait, avant d’aborder cette question, il faudrait commencer par définir ce que l’on entend par Big Bang.

La théorie du Big Bang parle de tout sauf du Big Bang

Le terme Big Bang (Big Bang en anglais) a été déclaré pour la première fois, et avec une certaine ironie, par le brillant physicien Fred Hoyle pour exprimer son désaccord avec « ces théories qui suggéraient que toute matière avait été créée lors d’une grande explosion à un certain instant dans un passé lointain ».

Sans le vouloir, Hoyle a inventé un concept que, du point de vue du marketing scientifique, tout le monde connaît aujourd’hui. Cependant, ce terme génère une image erronée : celle de notre univers né d’une grande explosion.

En réalité, ce modèle cosmologique – solidement basé sur la théorie de la relativité générale et preuves d’observation extraordinaires– nous montre que l’univers que nous pouvons observer n’a pas toujours été le même, mais a évolué au fil du temps.

Si nous projetions le film du cosmos à l’envers et voyageions dans le passé, quelque chose d’étonnant se produirait : la distance entre deux points quelconques de l’espace deviendrait de plus en plus petite, jusqu’à atteindre un état dans lequel l’univers serait extraordinairement dense et chaud.

Si nous continuions à remonter le temps, pourrait-il arriver un moment où le cosmos tout entier serait concentré en un seul point ? Nous ne pouvons pas le savoir. Juste avant d’atteindre ce moment, les lois de la relativité générale perdent leur validité, elles deviennent folles. C’est ce que nous appelons une singularité.

Traditionnellement, cet instant est appelé le Big Bang. Mais loin d’être un big bang, cela représente une limite à notre compréhension actuelle des lois de l’univers. Pour comprendre ce qui s’est passé dans ces premiers instants, nous aurions besoin d’une théorie physique plus complète que la théorie actuelle. C’est comme si le projecteur de cinéma tombait en panne juste avant d’arriver au début.

Non seulement nous ne savons pas ce qui s’est passé avant le Big Bang, mais nous avons même du mal à comprendre ce qui s’est passé juste après.

Rebonds, bulles, collisions et multivers

Ce qui est curieux, c’est que c’est précisément dans ces scénarios extrêmes, où nos théories « cassent », qu’émerge un véritable laboratoire d’idées pour explorer de nouvelles théories physiques. Au cours de la dernière décennie, de nombreuses tentatives ont été proposées pour créer un cadre théorique expliquant naturellement ce qui s’est passé avant ce que nous appelons le Big Bang.

Par exemple, des physiciens renommés tels que Roger Penrose o Abhay Ashtekar ont développé des théories selon lesquelles notre Big Bang aurait pu être le résultat de un « rebond » d’un univers précédent qui s’est effondré et a donné naissance au nôtre.

Dans d’autres modèles, le Big Bang est produit par la collision d’entités fondamentales appelées fibre. Et pour certains, notre univers est comme une bulle en expansion contenue dans un autre univers en expansion éternelle.

La physique quantique actuelle admet même l’existence préalable d’un « faux » vide dont les fluctuations énergétiques peuvent être amplifiées, générant un paysage de multivers dans lequel de nombreux univers naissent et meurent. Le nôtre en serait simplement un de plus.

Quelque chose de plus laconique était le célèbre Stephen Hawking, qui dans l’un de ses dernières interviews Il a soutenu que « aussi difficile que cela puisse paraître à imaginer, il n’y avait peut-être tout simplement pas de temps avant le Big Bang ».

Toutes ces théories, bien que très spéculatives, ne sont pas de simples passe-temps de physiciens théoriciens qui s’ennuient. Ils pourraient détenir la clé, l’étincelle de créativité, qui mène au développement d’une théorie plus complète englobant nos modèles actuels.

Cependant, la plupart de ces alternatives comportent un « petit » problème : elles suggèrent que toute trace d’un univers antérieur est complètement effacée après le Big Bang, nous laissant sans espoir de trouver la moindre preuve de ce qui aurait pu exister auparavant.

Donc, si vous me demandez à nouveau ce qui s’est passé avant le Big Bang, je devrais peut-être répondre que nous ne le savons pas et que nous ne le saurons peut-être jamais. Peut-être qu’alors une étudiante lèvera la main et m’expliquera en détail ce qui s’est passé avant que notre univers n’existe.

Le musée interactif Parc Scientifique d’Andalousie collabore à la section The Conversation Júnior.