Les origines de l'Univers

Tous les objets dont parlent la science ont une histoire, qu’il s’agisse des atomes, des étoiles, de la vie, des êtres vivants etc… Ils sont évolutifs. Il existe un grand récit de l’Univers, de la vie, de l’humanité. La question des origines c’est la question du « il était une fois ».

L'objectif de cette série de podcast est de tenter de reconstituer l’histoire des origines, de l’Univers, de l’aventure humaine, des sociétés modernes ou du moment où les activités humaines ont commencé à modifier les équilibres physiques et chimiques de notre planète. Cinq émissions qui vous emmènent des origines du cosmos aux origines de l'anthropocène en passant par l'origine de la vie, de l'humanité et du néolithique. A quoi correspondent les premières secondes quand on parle de l'expansion de l'univers ? Avons-nous des traces fossiles de ces premiers instants ?

Nos perceptions humaines en marge des limites physiques

Il faut pour cela interroger le mot même d’origine. A-t-il un sens bien défini pour chacun des récits, des thèses ? Il faudrait commencer par s'enlever de l'esprit que les potentielles origines de l'univers se sont déroulées dans un temps humain et le fait que nous soyons capables de décrire les origines des choses qui sont dans l'univers n'implique pas que nous puissions décrire l'origine de l'univers.

C'est notre philosophie même de la finitude qui est en cause lorsqu'on pose une question qui induit la réflexion sur les origines. C'est d'ailleurs grâce à cette culture philosophique que la question des origines continue de nous passionner, autant que de nous troubler selon Etienne Klein : "on a tous l'impression que si on connaissait l'origine de l'univers, par une sorte d'extrapolation, on connaîtrait le sens de nos vies, de notre existence. On s'inscrit dans une culture qui promeut l'idée que l'univers a une origine. Mais, par exemple, les scientifiques asiatiques n'interrogent pas la finitude de la même manière et imaginent de leur côté un processus continu qui leur fait entretenir un autre rapport à l'univers. Toujours est-il que nos équations humaines si brillantes soient-elles deviennent impuissantes lorsqu'on prétend remonter au moment zéro".

Ça pose surtout la question du rapport que l'on entretient avec le temps, puisque nous supposons l'idée que le temps a toujours existé et que l'origine de l'univers se place sur un axe temporel. Sauf qu'en interrogeant l'univers d'après le prisme temporel, Sylvie Vauclair nous rappelle que "notre conception du temps et la réalité de celui de l'univers est tout autre. Le temps n'a pas toujours existé ou en tout cas ne se déroulait pas forcément comme le temps humain". En d'autres termes, le point zéro et le big bang renvoient à un temps mathématique humain qui devient inopérant et incorrect sur le plan de la physique. Ça ne marche pas selon Etienne Klein parce que "ce qu'on nomme l'origine de l'univers contredit ce qui fait la nature même de l'univers puisqu'il y a des limites physiques qui font qu'on ne peut pas déterminer une prétendue origine de l'univers".

À "l'origine" un point minuscule et le néant ?

L'espace-temps étant en expansion, si on décrit l'univers à l'envers, les équations physiques admises jusqu'à aujourd'hui depuis Einstein montrent que l'univers observable serait de plus en plus petit à mesure que l'on remonte l'émergence de l'univers. Quand on extrapole, Etienne Klein précise qu'on tombe "sur un univers ponctuel qui aurait la taille d'un point, une taille nulle, une température infinie". Il ajoute que si origine de l'univers il y avait eu, cet infiniment petit aurait certainement pu être le fruit d'une "transition entre le non-être et l'être, entre l'absence de toute chose et l'apparition d'une première chose, un phénomène dans tous les cas inaccessible à la démarche scientifique".

La lumière, instrument d'étude des origines

C'est l'une des deux manières par lesquelles les astrophysiciens se représentent et datent le temps. C'est-à-dire de regarder le rayonnement qui a été émis il y a un peu plus de 300 000 ans après le Big Bang. C'est ce que la science appelle "le rayonnement cosmologique primordial". C'est l'analyse des variations de cette lumière qui a permis de déterminer que les potentielles origines de l'univers dateraient d'il y a 13,8 milliards d'années.

C'est la raison pour laquelle, plus on regarde loin dans l'espace, plus on voit dans le passé grâce à ce rayonnement primordial par lequel on peut remonter le passé (l'évolution) de l'univers. L'astrophysicienne Sylvie Vauclair explique que "les satellites permettent d'observer en détail les fluctuations de températures de ce rayonnement, qui sont en réalité les prémices de ce qui, plus tard, est devenu ce que nous sommes. Ce qu'on voit est une intégration dans le passé. Ce rayonnement est comme une mémoire de l'univers".

Le télescope spatial James Webb envoyé en orbite très récemment, constitue une véritable machine à remonter le temps, tant il pourrait nous en apprendre davantage sur les origines de l'univers. En effet, il a les capacités d'observer les premières étoiles et galaxies, grâce à la lumière ultraviolette émise il y a 13 milliards d'années. L'astrophysicien Eric Lagadec précise que "comme ce télescope est immense, il reçoit plus de lumière et peut observer des objets plus faibles, potentiellement plus loin, avec davantage de détails".

Peut-être qu'il n'y a tout simplement jamais eu d'origines

L'instant zéro serait dans tous les cas imperceptible. Cela fait 40 ans que les physiciens essaient de trouver une théorie pour remonter en amont de ce passage qui marque la limite de nos connaissances. En dépit des nombreuses théories avancées par les scientifiques dans l'histoire (théorie des supercordes ; gravité quantique à boucles ; théories des twister…), Etienne Klein estime qu'à chaque fois le point crucial réside dans le fait que "quelle que soit la piste théorique, l'instant zéro disparaît. L'univers rebondit sur lui-même avant d'avoir obtenu une taille nulle, ce qui fait que, aujourd'hui nous n'avons pas la preuve que l'univers ait comme nous n'avons pas non plus la preuve qu'il n'en a pas eues".

On en parle avec

Étienne Klein, physicien et philosophe, directeur de recherche au CEA (Commissariat à l'énergie atomique) auteur de Idées de génies, 33 textes qui ont bousculé la physique, avec Gautier Depambour, Champs-Flammarion, 2021.
Sylvie Vauclair, astrophysicienne à l'Institut de recherche en astrophysique et planétologie et professeur émérite à l'Université de Toulouse. Autrice de La nouvelle symphonie des étoiles (Odile Jacob 2021) et De l’origine de l’Univers à l’origine de la vie (Odile Jacob 2017)
Eric Lagadec, astrophysicien à l'Observatoire de la Côte d'Azur.

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