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jeudi 14 mars 2019

UN PARADOXE ÉTONNANT

Quelques réflexions de Jean-Luc Dion

8 mars 2019

LE PROBLÈME


Les données du problème sont relativement simples. On observe depuis quelques années, au moyen du puissant télescope Hubble en orbite terrestre, dans toutes les directions, des galaxies dont la distance est estimée à près de 14 milliards d’années-lumière. On les voit donc plus ou moins comme elles étaient il y a environ 14 milliards d’années (figure). 

Ces galaxies ont sensiblement la même apparence que toutes les autres qui sont plus près de nous et ont probablement des dimensions comparables. Avec un télescope de résolution plus élevée, on peut penser qu’on verrait des galaxies encore plus éloignées.

Or, on estime depuis assez longtemps l’âge de notre Univers à environ 14 milliards d’années…


Les galaxies les plus éloignées de nous (T) dans des directions opposées.

LE PARADOXE


Si des galaxies telles que les groupes G1 et G2 sont observées à une distance de 14 milliards d’années-lumière, c’est qu’elles étaient dans ces positions il y a 14 milliards d’années. Que pourrait-on dire d’autre ?

Par conséquent, une première question qu’on peut se poser le plus naturellement est : si elles étaient dans les positions G1 et G2 il y a 14 milliards d’années, à quelque 28 milliards d’années-lumière les unes des autres, comment pouvaient-elles être parties d’une explosion primordiale (‘gros bang’ / ‘big bang’), en T par exemple, à la même époque ? N’aurait-il pas fallu que cette matière se déplace à une vitesse très supérieure à celle de la lumière pour s’y retrouver à partir d’un point commun ?

Mais, bien sûr, la notion de temps et d’espace est bien indéterminée dans l’hypothèse où la masse totale d’un Univers unique est concentrée, avec des dimensions qui n’ont aucun sens dans le néant… D’ailleurs, qu’y avait-il avant l’explosion ? Il n’y a toujours aucune réponse…

Ces considérations soulèvent une deuxième question. Si ces faits sont bien réels, ne se pourrait-il pas que ces galaxies aux limites de l’Univers visible appartiennent à des ensembles formés par d’autres explosions primordiales parmi une infinité d’autres dans un Univers sans début ni fin dans l’espace infini, où tout recommence perpétuellement ? Mais la réponse n’est évidemment pas plus simple pour autant !

LA SYMÉTRIE


Nous savons que toutes les particules, dites élémentaires, ont leur antiparticule de charge opposée et des propriétés miroirs. Ainsi, un antiproton peut s’associer un antiélectron pour former un atome d’antihydrogène, ce qui est confirmé.

En principe, rien ne s’oppose à l’existence de tous les « antiatomes » formé d’antiparticules correspondant à ceux de notre monde.

Considérant cette symétrie connue, ne peut-on pas naturellement conclure que l’Univers est binaire, c’est-à-dire constitué en quantités égales et infinies de matière et d’antimatière?


Se pourrait-il, par exemple, que le phénomène des quasars [[1]], ces fantastiques sources de rayonnement aux confins de l’Univers, soit le résultat de l’interpénétration de galaxies formées d’antimatière avec d’autres formées de matière ordinaire ?
« Les quasars étaient donc les objets les plus lointains et les plus jeunes jamais observés. Les premiers quasars identifiés présentaient un décalage relatif vers le rouge de l’ordre de 0,1 mais avec le temps on en découvrit de plus en plus éloignés. Le record actuel est détenu par un quasar découvert en 2017, ULAS J1342+0928, ayant un décalage vers le rouge de 7.54 et dont la lumière a été émise il y a 13,1 milliards d’années… » (https://www.astronomes.com/les-galaxies/quasar)
 Comme l’annihilation est alors totale et que toute la matière est convertie en énergie rayonnante en quantité inimaginable, d’une façon ou d’une autre, il faudrait donc qu’il existe un mécanisme par lequel se recréent les particules et antiparticules à partir du rayonnement. Or, on sait qu’un tel mécanisme existe en physique nucléaire pour des photons gamma. Si tel était le cas, les électrons et les protons résultant de la matérialisation des photons se combineraient en produisant de l’hydrogène et l’émission du rayonnement typique de ce dernier, d’où ce qu’on observe en effet.


D’autre part, ce rayonnement pourrait-il être relié à la mystérieuse matière noire [[2]] dont la masse est supérieure à celle de la matière visible ?

« L'énergie sombre ou noire qui constituerait plus de 70% de l'univers « semble résider à la frontière entre la mécanique quantique --l'infiniment petit-- et la théorie générale de la relativité (de Einstein), nos deux grandes théories en physique mais juste à la frontière car ces deux théories ne sont pas compatibles », souligne le chercheur.

« Tout espace vide dans l'univers contient cette énergie qui exerce une sorte de force antigravité et explique l'expansion cosmique et son accélération », indique par ailleurs Martin Rees, un astrophysicien de l'Université de Cambridge en Grande-Bretagne.

« Nous avons soudainement découvert quelque chose qui pourrait représenter les trois-quarts de l'univers et nous n'en avions aucune idée avant », relève Saul Perlmutter, de l'université de Californie à Berkeley, autre lauréat du Nobel de physique 2011… »

Source :  CyberPresse

LES ORIGINES ET LES PROCESSUS IRRÉVERSIBLES


La question des origines doit se poser différemment selon l’hypothèse précédente, mais n’est pas plus simple non plus… Mais, les mêmes lois physiques devraient s’appliquer dans tous les cas.


Selon ces lois physiques, il semble bien que l’Univers doive évoluer partout plus ou moins de la même façon et produire en particulier tout ce que nous observons sur Terre, particulièrement la vie

D’après les concepts introduits par Ilya Prigogine, dans sa thermodynamique des processus irréversibles et des structures dissipatives, nous serions dans ce qu’on peut concevoir comme un Univers en pulsation perpétuelle dans d’énormes zones qui finissent toujours par interagir. 


L’énergie totale serait constante et, pendant certaines périodes dans ces immenses zones, la matière s’organise, forme les étoiles et les planètes, devient plus complexe, engendre la vie et la maintient en consommant de l’énergie. Par conséquent, l’entropie diminue localement, mais finit par augmenter à grande échelle. Cette évolution se produit pendant quelques milliards d’années, puis il y a dégradation naturelle, effondrement, explosion et le cycle recommence…


Les derniers livres de Prigogine sont particulièrement inspirants sur ces concepts :

Les Lois du chaos, Temps cosmique et histoire humaine, La Fin des certitudes, L'Homme devant l'incertain, Le Monde s'est-il créé tout seul ?

Résumé de « Les lois du chaos », Ilya PRIGOGINE (Flammarion, 2008)

 « Le XIXe siècle nous a légué un double héritage. D'un côté, nous avons les lois classiques de la nature dont les lois de Newton nous fournissent l'exemple suprême. Ces lois sont déterministes : une fois les conditions initiales données, nous pouvons prédire tout événement passé ou futur ; elles nous parlent donc de certitudes. De plus, ces lois sont symétriques par rapport au temps. Futur et passé y jouent le même rôle. Mais le XIXe siècle nous a aussi légué une vision évolutive, temporelle, de l'univers, à travers le second principe de la thermodynamique. Ce principe exprime la croissance de l'entropie au cours du temps et introduit ainsi la flèche du temps. Dès lors, passé et futur ne jouent plus de rôle symétrique. Comment réconcilier ces deux points de vue ? Traditionnellement, on considérait l'irréversibilité comme le résultat d'approximations que nous introduisons dans l'application des lois fondamentales. L'étude des systèmes hors de l'équilibre rend cette interprétation intenable. Tous les systèmes dynamiques (classiques ou quantiques) ne sont pas semblables. Il y a des systèmes stables et des systèmes instables. Parmi ces derniers figurent les systèmes dits "chaotiques" dans lesquels deux trajectoires aussi voisines que l'on veut à l'instant initial divergent exponentiellement avec le temps. Que deviennent les lois de la nature lorsqu'on inclut le chaos ? C'est à un exposé introductif de ce problème que ces leçons sont consacrées. »

Alastair Rae dans « Physique quantique, illusion ou réalité ? » :

« Comme nous le voyons, les théories de Prigogine, bien qu’apparemment simples, impliquent un changement quasiment révolutionnaire dans notre mode de pensée sur l’univers physique. (...) Ainsi, le comportement d’un gaz composé de particules, obéissant à des mouvements réversibles, devait être aussi soumis à des lois réversibles, et les changements apparemment irréversibles devaient être des approximations ou des illusions résultant d’une observation sur un temps trop court. Prigogine a complètement renversé cette manière de voir les choses. Il propose que les changements irréversibles sont la réalité fondamentale des entités de l’univers et que l’idée de particules microscopiques sujettes à des mouvements réversibles n’est qu’une approximation. » 

Une des lois de cette thermodynamique qui s’énonce simplement et dont les conséquences sont fondamentales et considérables est celle de « production minimale d’entropie » : « Tous les processus physiques sans exception évoluent de façon que le taux d’augmentation de l’entropie soit minimal. »


Au cours des travaux que j’ai poursuivis sur l’action des ultrasons dans les cristaux
liquides, j’avais découvert que les molécules d’un cristal liquide dans un champ ultrasonore se réorientent de façon à minimiser les pertes acoustiques. Cherchant une explication au phénomène, dans un article sous ma signature et celle du Pr André Jacob qui m’avait assisté dans les longs calculs requis [[3]], j’avais émis à la fin l’hypothèse suivante :


J’avais alors pensé écrire au Pr Prigogine, à l’Université Libre de Bruxelles, qui venait de recevoir le Prix Nobel pour ses travaux dans ce domaine, et lui demander ce qu’il en pensait. Peu après, il me répondait aimablement que j’avais apparemment raison et que le phénomène pouvait probablement s’expliquer au moyen du « théorème de production minimale d’entropie » (ou loi) qu’il avait énoncé, et me donnait le titre d’un de ses livres pour consultation [[4]]. Mathématiquement, il s’énonce sous la forme de cette équation
différentielle :
S est l’entropie, et X une variable qu’il appelle « l’affinité » qui affecte le taux d’augmentation de l’entropie. Dans une courte publication subséquente, je démontrais comment cette équation pouvait s’appliquer à la description du phénomène observé [[5]]. J’ai été par la suite émerveillé de constater que cette  loi régit l’évolution de toutes les espèces vivantes, lesquelles sont des structures dissipatives de Prigogine !

L’ORIGINE ET LA MIGRATION DES HUMAINS


La question des origines pose celle de l’origine des humains… Dès le départ, on peut certainement penser que, si les mêmes lois physiques s’appliquent partout, des espèces semblables à la nôtre devraient se retrouver à l’infini dans l’Univers, dans tous les états imaginables de développement. Il semble absurde de penser que nous serions la seule espèce du genre, sur une planète autour d’une étoile quelconque parmi des milliards de milliards d’autres dans l’Univers observable.


Il est donc plausible que de nombreuses civilisations d’humains ou d’humanoïdes existent dans notre galaxie qui auraient atteint un niveau de développement scientifique et technique extrêmement avancé ; en fait partout ailleurs et à l’infini…


On peut penser que certaines parmi ces civilisations, en réussissant à survivre assez longtemps sans détruire la vie sur leur planète, peuvent atteindre un niveau extrême de développement. On peut aussi imaginer que certaines arrivent ainsi à découvrir des phénomènes leur permettant d’inventer des moyens de voyager rapidement entre les étoiles et même les galaxies… Dans ce cas, la migration des humains d’un monde à l’autre serait alors possible, comme on la retrouve dans les romans de science-fiction ! [[6]]


Or, pour qu’une civilisation arrive à ce stade, elle devra avoir tout fait pour évoluer en équilibre avec la Nature, ce qui est extrêmement difficile, comme on le constate sur notre planète où les développements techniques de toutes sortes ont clairement rompu cet équilibre dans tous les domaines, ce que nous allons payer très cher. Pensons par exemple à l’usage des réacteurs nucléaires qui produisent des déchets radioactifs qui resteront extrêmement dangereux pendant des centaines de milliers d’années; à l’invention de l’automobile qui a déclenché la course au pétrole avec toutes ses conséquences. Pensons aux organismes génétiquement modifiés dont on commence à voir les effets sur la vie naturelle. Pensons aux insecticides et herbicides qui tient la vie. Pensons aux progrès de la médecine et de la pharmacologie qui bousculent complètement la sélection naturelle des humains et permet la reproduction des tares héréditaires, etc.

Pour arriver à maintenir l’équilibre il faut de toute évidence prévoir toutes les conséquences d’une nouvelle invention, quelle qu’elle soit, et appliquer des lois très strictes sur son usage.

Mais, les humains ayant sans doute partout des tendances vers la rébellion, ces lois sont souvent violées par ces rebelles. Comme les peines de prison et de mort sont probablement abolies dans ces mondes, il est bien possible qu’on les exile alors sur de jeunes planètes sauvages comme colons, dans un genre d’expérience sociologique. 

D’où possiblement le mythe d’Adam et Ève qui auraient pu être de tels exilés dont la mémoire se serait transmise et transformée pendant des centaines de générations de nouveaux Terriens immigrés regrettant le paradis perdu, sur une Terre déjà habitée par d’autres humains autochtones… Mais ça c’est une autre histoire !

AUTRE QUESTION…


Une autre question paradoxale qui se pose est la suivante… Considérant que l’âge de notre système solaire est de l’ordre de 4,6 milliards d’années [[7]], formé à partir de l’agglomération de gaz divers dans la galaxie, surtout de l’hydrogène, comment peut-on imaginer que les galaxies qu’on observe se soient formées en seulement 14 milliards d’années ? Et aussi, comme je l’écris au début, comment peuvent-elles être rendues aussi loin d’une zone de départ commune, dans une explosion primordiale communément appelée Big Bang


N’est-il pas étrange que les questions de ce genre ne se posent pas plus généralement ?

Je m’interroge !

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[1] https://www.astronomes.com/les-galaxies/quasar
[2] https://www.astronomes.com/lunivers/masse-cachee-galaxie
[3] Dion, J.L., Jacob, A.D., A new hypothesis on ultrasonic interaction with nematic liquid crystal, Applied Physics Letters, Volume 31, no 8, 1977, Pages 490-493.
[4] Ilya Prigogine, Introduction to thermodynamics of irréversible processes, Wiley, 1967.
[5] Jean-Luc Dion, The orienting action of ultrasound on liquid crystals related to the theorem of minimum entropy production, J. Appl. Phys. 50, ni 4, 2965-2966 (1979)
[6] https://astronomie.skyrock.com/3196186577-Teleportation-Deplacement-instantane-Vitesse-infinie.html
[7] https://www.sciencesetavenir.fr/espace/l-age-du-systeme-solaire-se-precise_33172
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