10 alternatives à la théorie conventionnelle du Big Bang

Terry Pratchett a décrit la vision conventionnelle de la création de l'univers comme suit: «Au début, rien n'a explosé." La vision actuelle de la cosmologie est celle d'un univers en expansion, issu du big bang, qui est bien étayé. par des preuves sous la forme d'un rayonnement de fond cosmique et du décalage de la lumière lointaine vers l'extrémité rouge du spectre, suggérant que l'univers est en expansion constante.

Cependant, tout le monde n'est pas convaincu. Au fil des ans, diverses conceptions alternatives et variées de la cosmologie ont été présentées. Certaines sont des spéculations intéressantes qui restent malheureusement invérifiables avec nos preuves actuelles ou notre technologie. D'autres sont des envies de fantaisie égarées, se rebellant contre la manière insupportable selon laquelle l'univers semble défier les notions humaines de sens commun.

10 état stable

Selon un manuscrit récemment récupéré d’Albert Einstein, le grand scientifique a crédité la thèse de l’astrophysicien britannique Fred Hoyle selon laquelle l’espace pourrait continuer à s’étendre indéfiniment tout en conservant une densité constante si de nouvelles matières étaient introduites de manière spontanée. Pendant des décennies, beaucoup ont considéré Hoyle comme une manivelle, mais le document suggère qu'Einstein au moins a sérieusement envisagé les idées.

La théorie de l'état d'équilibre a été proposée en 1948 par Hermann Bondi, Thomas Gold et Fred Hoyle. Il est dérivé du principe cosmologique parfait, qui stipule que l’univers a toujours la même apparence, quel que soit le lieu où il se trouve, à tout moment (au sens macroscopique). C'était philosophiquement attrayant, car cela suggérait que l'univers n'avait ni début ni fin. La théorie a été communément acceptée par beaucoup dans les années 1950 et 1960. Confrontés à l'évidence que l'univers était en expansion, les promoteurs ont suggéré que de la nouvelle matière était créée spontanément à une vitesse constante mais infime, de quelques atomes par mille cube par an.

L'observation de quasars dans des galaxies lointaines (et donc plus anciennes, de notre point de vue) qui n'existaient pas dans notre région stellaire a freiné l'enthousiasme pour la théorie, qui a finalement été démystifiée lorsque les scientifiques ont découvert le rayonnement de fond cosmique. Cependant, alors que Hoyle prônait sa théorie favorite, il effectua une série d’études qui montraient comment des atomes plus lourds que l’hélium étaient apparus dans l’univers. (Ils ont été créés par la température et la pression élevées des premières étoiles de leur cycle de vie.) C’est aussi, ironiquement, celui qui a inventé le terme «big bang».

9 lumière fatiguée

Edwin Hubble a observé que les longueurs d'onde de la lumière provenant de galaxies distantes se décalaient vers l'extrémité rouge du spectre par rapport à la lumière émise par des corps stellaires à proximité, suggérant que les photons avaient perdu de l'énergie. Ce «décalage vers le bas» est généralement expliqué dans le contexte d'une expansion post-big bang comme étant une fonction de l'effet Doppler. Les défenseurs des modèles à l'état d'équilibre de l'univers ont plutôt suggéré que les photons de lumière perdent de l'énergie progressivement alors qu'ils se déplaçaient dans l'espace, se déplaçant vers la longueur d'onde la plus longue et la moins rouge du spectre. Cette théorie a été proposée par Fritz Zwicky en 1929.

Il y a une variété de problèmes avec la lumière fatiguée. Premièrement, il est impossible de modifier l'énergie d'un photon sans modifier également son élan, ce qui entraînerait un effet de flou que nous n'observons pas. Deuxièmement, cela n’explique pas les schémas d’émission de lumière observés des supernovae, qui correspondent davantage aux modèles d’un univers en expansion avec une relativité restreinte entraînant une dilatation du temps. Enfin, la plupart des modèles de la théorie de la lumière fatiguée sont basés sur un univers non en expansion, mais cela conduirait à un spectre de rayonnement de fond qui ne correspond pas à nos observations. En chiffres, si l'hypothèse de la lumière fatiguée était correcte, tout notre rayonnement de fond cosmique observé devrait provenir de sources plus proches de nous que la galaxie Andromède M31 (notre galaxie voisine la plus proche), et tout nous.

8 Inflation éternelle

La plupart des modèles modernes de l'univers primitif prévoient une courte période de croissance exponentielle (appelée inflation) provoquée par l'énergie du vide, au cours de laquelle les particules voisines se trouvent rapidement séparées par de vastes régions de l'espace. Après ce gonflement, l'énergie du vide s'est décomposée en une soupe de plasma chaude qui a finalement formé des atomes, des molécules, etc. Dans la théorie de l'inflation éternelle, ce processus d'inflation n'a jamais pris fin. Au lieu de cela, des bulles d’espace auraient cessé de se gonfler et seraient entrées dans un état de basse énergie, puis se seraient étendues à l’intérieur en train de se gonfler. Ces bulles auraient été comme des bulles de vapeur dans une casserole d'eau bouillante, sauf que, dans cette analogie, la casserole s'agrandit toujours.

Dans cette théorie, notre univers est une bulle parmi d'autres dans un multivers caractérisé par une inflation continue. Un aspect de cette théorie qui peut être testé est la notion que deux univers suffisamment proches pour se rencontrer causeraient des perturbations dans l’espace-temps de chaque univers. Le meilleur support de cette théorie serait la preuve d'une telle perturbation trouvée dans le rayonnement de fond cosmique.

Le premier modèle inflationniste a été proposé par le scientifique soviétique Alexei Starobinksy, mais a été rendu célèbre en Occident par le physicien Alan Guth, qui a émis l'hypothèse que l'univers primitif aurait pu être surfondu pour permettre une croissance exponentielle avant le big bang. Andrei Linde a repris ces théories et les a développées dans sa théorie de «l'éternelle expansion chaotique», qui suggère que plutôt que de demander un big-bang, compte tenu de l'énergie potentielle adéquate, une expansion peut se produire à partir de n'importe quel point de l'espace scalaire et se produire constamment dans le multivers.

Selon Linde: "Au lieu d'un univers avec une seule loi de la physique, une inflation chaotique éternelle prédit un multivers auto-reproducteur, éternellement existant, où toutes les possibilités peuvent être réalisées."

7 mirage 4 trous noir trou

Le modèle standard du big bang stipule que l'univers a explosé à partir d'une singularité infiniment dense, mais il est difficile d'expliquer pourquoi il a une température presque uniforme, compte tenu du peu de temps (cosmiquement parlant) écoulé depuis cet événement violent. Certains pensent que cela peut s'expliquer par une forme d'énergie inconnue qui a fait que l'univers s'est développé plus rapidement que la vitesse de la lumière. Une équipe de physiciens de l'Institut Perimeter de physique théorique a proposé que l'univers soit en réalité un mirage 3D généré à l'horizon des événements d'une étoile à quatre dimensions qui s'effondrait dans un trou noir.

Niayesh Afshordi et ses collègues examinaient la proposition faite en 2000 par une équipe de l'Université Ludwig Maximilians de Munich, affirmant que notre univers n'était qu'une membrane existant dans un «univers global» à quatre dimensions. Ils se sont rendus compte que si cet univers global contenait également des étoiles 4-D, leur comportement pourrait être le même que celui de leurs homologues 3-D de notre univers, explosant en supernovae et s'effondrant en trous noirs.

Les trous noirs en trois dimensions sont entourés d'une surface sphérique appelée horizon d'événements. Alors que la surface de l'horizon des événements d'un trou noir à trois dimensions est bidimensionnelle, la forme de l'horizon des événements d'un trou noir à quatre dimensions serait une hypersphère tridimensionnelle. Lorsque l'équipe d'Afshordi a modélisé la mort d'une étoile à quatre dimensions, elle a découvert que le matériau éjecté formait une brane à trois dimensions (membrane) autour de l'horizon des événements et se développait lentement. Ils ont ensuite suggéré que notre univers ne serait en réalité que le mirage formé par les débris des couches extérieures d'une étoile à quatre dimensions qui s'effondrait.

L'univers en vrac 4-D pouvant être beaucoup plus ancien, voire infiniment ancien, cela explique la température uniforme observée dans notre univers, bien que certaines données récentes suggèrent qu'il pourrait exister des divergences mieux adaptées au modèle conventionnel.

Univers de 6 miroirs

Un problème épineux en physique est que presque tous les modèles acceptés, y compris la gravitation, l’électrodynamique et la relativité, décrivent parfaitement l’univers, que le temps avance ou non. Dans le monde réel, nous savons que le temps ne va que dans une direction, et l'explication standard en est que notre perception du temps n'est qu'un produit de l'entropie, dans laquelle l'ordre se dissout dans le désordre. Le problème avec cette théorie est qu’elle suggère que notre univers a commencé dans un état d’ordre élevé et dans un état d’entropie faible. De nombreux scientifiques ne sont pas satisfaits de la notion d'un univers précoce à faible entropie fixant la direction du temps.

Julian Barbour de l’Université d’Oxford, Tim Koslowski de l’Université du Nouveau-Brunswick et Flavio Mercati de l’Institut Perimeter de physique théorique ont développé une théorie suggérant que la gravitation a entraîné la direction du temps. Ils ont étudié une simulation informatique de 1 000 particules en forme de points interagissant entre elles, influencées par la gravité newtonienne. Ils ont constaté que, quelles que soient leur taille ou leur quantité, les particules finissaient par se transformer en un état peu complexe de taille minimale et de densité maximale. Ensuite, le système de particules se développerait dans les deux sens, créant deux «flèches du temps» symétriques et opposées et créant davantage de structures ordonnées et complexes sur deux chemins.

Cela suggère que le big bang a provoqué la création non pas d'un, mais de deux univers, chacun ayant du temps à courir dans la direction opposée de l'autre. Selon Barbour:

Cette situation à deux futurs présenterait un passé unique et chaotique dans les deux sens, ce qui signifie qu'il y aurait essentiellement deux univers, un de chaque côté de cet État central. S'ils étaient assez compliqués, les deux côtés pourraient soutenir des observateurs qui percevraient le temps dans des directions opposées. Tous les êtres intelligents là-bas définiraient leur flèche du temps comme s'éloignant de cet état central. Ils penseraient que nous vivons maintenant dans leur passé le plus profond.

5 Cosmologie cyclique conforme

Sir Roger Penrose, physicien de l'Université d'Oxford, estime que le big bang n'était pas le début de l'univers, mais simplement une transition lorsqu'il traverse des cycles d'expansion et de contraction. Penrose a suggéré que la géométrie de l'espace change avec le temps et s'emmêle, comme le décrit un objet mathématique appelé tenseur de courbure de Weyl, qui commence à zéro et grossit avec le temps. Il pense que les trous noirs agissent pour réduire l'entropie dans l'univers et que, lorsque l'univers atteindra la fin de son expansion, les trous noirs engloutiront la matière et l'énergie restantes et finiront par se noyer. À mesure que la matière se décompose et que les trous noirs perdent leur énergie sous l'effet du rayonnement de Hawking, l'espace devient uniforme et rempli d'énergie inutile.

Cela introduit un concept appelé invariance conforme, une symétrie de géométries à différentes échelles mais ayant la même forme. Comme l'univers ne s'identifierait plus ostensiblement aux conditions à son début, Penrose soutient qu'une transformation conforme entraînerait un lissage de la géométrie de l'espace et un retour des particules dégradées à un état à entropie nulle. L'univers s'effondrerait alors sur lui-même, prêt à déclencher un nouveau big bang. Cela voudrait dire que l'univers est caractérisé par un processus répétitif d'expansion et de contraction, que Penrose divise en périodes appelées «aeons».

Penrose et son partenaire, Vahe Gurzadyan, de l'Institut de physique d'Erevan en Arménie, ont collecté des données satellitaires de la NASA sur le rayonnement de fond cosmique et ont affirmé avoir trouvé 12 anneaux concentriques clairs dans les données, ce qui, à leur avis, témoigne d'ondes gravitationnelles causées par des trous noirs supermassifs. entrer en collision à la fin de la période précédente. C'est la principale preuve de la théorie de la cosmologie cyclique conforme.

4 Big Bang Bang et univers contractant

Le modèle standard du big bang postule qu’après que toute la matière a explosé hors d’une singularité, elle a explosé dans un univers chaud et dense, puis a commencé à se développer lentement pendant des milliards d’années. La singularité pose des problèmes pour s’adapter à la théorie de la relativité générale et à la mécanique quantique. Le cosmologiste Christoff Wetterich de l’Université de Heidelberg affirme au contraire que l’univers aurait pu commencer comme un lieu froid et en grande partie vide, devenu plus actif encore se contracte plutôt que d’agrandir comme dans le modèle standard.

Dans ce modèle, le redshift observé par les astronomes peut être causé par une augmentation de la masse de l'univers lors de sa contraction. La lumière émise par les atomes est déterminée par la masse de particules, une plus grande quantité d’énergie apparaissant sous forme de lumière se dirigeant vers le spectre bleu et moins d’énergie se dirigeant vers la lumière dans le spectre rouge.

Le problème principal de la théorie de Wetterich est qu'il est impossible de prouver par la mesure, car nous ne pouvons comparer que le rapport entre différentes masses, pas les masses elles-mêmes. Un physicien s'est plaint du fait que le modèle ressemble à l'argument voulant qu'au lieu de l'expansion de l'univers, la règle avec laquelle nous le mesurons se rétrécit. Wetterich a déclaré qu'il ne considérait pas sa théorie comme un substitut du big bang; il note simplement que cela est tout aussi cohérent avec toutes les observations connues de l'univers et peut constituer une explication plus «naturelle».

3 univers vivant

Jim Carter est un scientifique amateur qui a développé une théorie personnelle de l'univers basée sur des hiérarchies éternelles de «circlons», hypothétiques objets mécaniques circulaires. Il croit que toute l'histoire de l'univers peut s'expliquer par des générations de circlons émergeant à travers des processus de reproduction et de fission. Il a proposé le concept après avoir observé un anneau parfait de bulles sortant de son appareil respiratoire alors qu'il plongeait pour l'ormeau dans les années 1970 et affiné ses théories avec des expériences impliquant des anneaux de fumée contrôlés fabriqués à l'aide de poubelles et de bâches en caoutchouc, qu'il considère comme des manifestations physiques de un processus appelé circlon synchronicity.

Carter pense que la synchronicité du cercle contient une meilleure explication de la création de l'univers que la théorie du big bang. Sa théorie de l'univers vivant postule qu'au moins un atome d'hydrogène a toujours existé. Au début, un seul atome d'antihydrogène flottait dans un vide tridimensionnel. La particule avait la même masse que l'ensemble de notre univers actuel et était composée d'un proton chargé positivement et d'un antiproton chargé négativement. L’univers était en parfaite dualité, mais l’antiproton négatif s’étendait gravitationnellement légèrement plus vite que le proton positif, ce qui lui faisait perdre de la masse relative. Ils se sont ensuite rapprochés jusqu'à ce que la particule négative absorbe le positif et forment l'antineutron.

La masse de l'antineutron était également déséquilibrée, mais elle est finalement revenue à un équilibre qui le ferait se scinder en deux nouveaux neutrons particules-antiparticules. Ce processus a entraîné la formation d'un nombre croissant de neutrons, dont certains ne se sont pas scindés mais se sont annihilés eux-mêmes en photons, qui sont devenus la base des rayons cosmiques. Finalement, l'univers devint une masse de neutrons stables, qui existèrent pendant un certain temps avant de se décomposer et permettant aux électrons de se coupler pour la première fois à des protons, formant ainsi les premiers atomes d'hydrogène et remplissant finalement l'univers d'électrons et de protons interagissant violemment pour former les éléments. . Après une période appelée «L'ère du grand feu gelé», nous avons eu la formation d'étoiles, de planètes et de conscience.

La plupart des physiciens considèrent les idées de Carter comme des spéculations erronées qui ne résistent pas à la rigueur d'une enquête empirique. En effet, les expériences de Carter avec des anneaux de fumée ont été utilisées comme preuve de la théorie de l'éther maintenant discréditée il y a 13 ans.

2 univers plasma

Alors que la cosmologie standard considère la gravité comme la principale force directrice, la cosmologie du plasma ou la théorie de l'univers électrique insiste davantage sur l'électromagnétisme. Le psychiatre russe Emmanuel Velikovski, l'un des premiers partisans de cette théorie, a écrit un article de 1946 sur le sujet intitulé «Cosmos sans gravitation», dans lequel il était soutenu que la gravité était un phénomène électromagnétique résultant de l'interaction entre les charges atomiques, les charges libres et les forces magnétiques. champs de soleils et de planètes. Ces théories ont été développées plus avant dans les années 1970 par Ralph Juergens, qui a soutenu que les étoiles étaient alimentées par des processus électriques plutôt que thermonucléaires.

Il existe une variété d'itérations différentes de la théorie, mais certains éléments sont généralement les mêmes. Les théories sur les univers plasmatiques affirment que le Soleil et les étoiles sont alimentés électriquement par des courants de dérive, que certaines caractéristiques de la surface de la planète sont causées par des «éclairs» et que les queues de comètes, les diables de poussière martiens et la formation de galaxies sont tous des processus électriques. Les théories affirment que l'espace profond est imprégné de filaments géants d'électrons et d'ions, qui se tordent sous l'effet de forces électromagnétiques dans l'espace et créent une matière physique semblable à celle des galaxies.Les cosmologistes du plasma supposent que l'univers est infini en taille et en âge, ce qui a limité son utilité aux créationnistes malgré son opposition à la cosmologie du Big Bang.

Un des livres les plus influents sur le sujet est Le Big Bang n'a jamais eu lieu, écrit par Eric J. Lerner en 1991. Il soutient que la théorie du big bang prédit de manière erronée la densité d'éléments légers comme le deutérium, le lithium-7 et l'hélium-4, que les vides entre les galaxies sont trop vastes pour être expliqués par un post -big bang, et que la luminosité de surface de galaxies distantes a été observée comme constante, alors que dans un univers en expansion, la luminosité devrait diminuer avec la distance en raison du décalage vers le rouge. Il affirme également que la théorie du big bang nécessite trop d'hypothèses (inflation, matière noire et énergie noire) et viole la loi de la conservation de l'énergie, car elle a fait émerger l'univers de rien.

En revanche, soutient-il, la théorie du plasma prédit correctement l’abondance d’éléments lumineux, la structure macroscopique de l’univers et l’absorption des ondes radioélectriques étant à l’origine du rayonnement de fond cosmique. De nombreux cosmologistes soutiennent que les critiques de Lerner sur la cosmologie du big bang reposent sur des notions connues pour être fausses lors de la rédaction du livre, et que ses explications d'observations qui soutiennent la cosmologie du big bang posent plus de problèmes qu'elles ne peuvent en résoudre.

1 Bindu-Vipshot

Nous avons jusqu'ici évité les histoires de création religieuses ou mythologiques pour l'origine de l'univers, mais nous pouvons faire une exception pour les histoires de création hindoues, qui peuvent être réconciliées avec des théories scientifiques avec une facilité qui échappe à la plupart des autres cosmologies religieuses. Carl Sagan a dit un jour: «C’est la seule religion dans laquelle les échelles de temps correspondent à celles de la cosmologie scientifique moderne. Ses cycles vont du jour et de la nuit ordinaires à un jour et une nuit de Brahma, long de 8,64 milliards d’années. Plus longtemps que l'âge de la Terre ou du Soleil et environ la moitié du temps écoulé depuis le Big Bang. ”

Le concept traditionnel le plus proche de la théorie du big bang de l'univers se trouve dans le concept hindou de bindu-vipshot, ce qui signifie «explosion ponctuelle» en sanscrit. Les hymnes védiques de l’Inde ancienne soutenaient que le bindu-vipshot a produit les ondes sonores de la syllabe «om», qui représente Brahman, la réalité ultime ou divinité. Le mot «Brahman» vient de la racine sanskrite brh, ce qui signifie «grandir», ce qui a un lien avec le big bang, comme ils le font avec le titre de l'Écriture, Shabda Brahman, qui pourrait être lié à Sphota, ou «explosion». Le son primal «om» a été interprété comme la vibration du big bang détectée par les astronomes sous la forme d’un rayonnement cosmique de fond.

Les Upanishads expliquent le big bang comme celui (Brahman) souhaitant devenir nombreux, qu'il a réalisé grâce au big bang avec une expression de volonté. La création est parfois décrite comme lilas, ou "jeu divin", avec l'implication que l'univers a été créé dans le cadre d'un jeu, et le lancement du big bang en faisait partie. Aucune partie n'est amusante quand le joueur omniscient sait exactement comment ça va se passer.