Est-ce possible de créer tout un univers, le nôtre en l’occurrence, à partir de rien ? Les physiciens se le demandent puisque la cause ayant généré le Big Bang reste très mystérieuse. Et comme je l’écrivais dans un autre article, une intervention divine est à rejeter tant que persisteront d’autres possibilités moins ésotériques et moins théologiques.
Fluctuations quantiques
Vous connaissez les fluctuations quantiques ? Selon le principe d’indétermination de Heisenberg à la base de la théorie de la physique quantique, le vide ne peut pas toujours rester vide sinon il violerait cette inégalité mathématique où ∆E⋅∆t > ħ/2
∆E équivaut à la variation de l’énergie. Un vide total signifie que l’énergie ne fluctue pas, donc ce terme vaudrait zéro.
∆t équivaut à la variation du temps. Plus la plage de temps en question est grande, plus ce terme est grand.
Mais la multiplication de ces deux coefficients donnera toujours zéro si ∆E vaut zéro.
De l’autre côté de l’inégalité, on a ħ (h barre), la constante de Planck réduite (h/2 π) qui, même si sa valeur est extrêmement faible (h = 6,626 x 10-34 Joule⋅seconde), elle est nécessairement plus grande que zéro.
Ainsi, l’inégalité oblige ∆E⋅∆t à avoir une valeur positive toujours plus grande que ħ/2. Donc ∆E ne peut jamais être nul. Pour parler français, cette équation dit que la fluctuation de l’énergie du vide (∆E) ne peut jamais être nulle, peu importe la petitesse de l’intervalle de temps (∆t) à laquelle on l’observe. L’énergie du vide doit fluctuer. Donc le vide n’est jamais, jamais, jamais vide d’énergie.
Dans la réalité, comment le vide s’y prend-il pour ne jamais être totalement vide ? Comment son énergie fluctue-t-elle ? La solution est sans équivoque. Le vide doit créer en permanence des paires dites virtuelles de particule-antiparticule. Ces paires ont une masse et selon la formule d’Einstein E = mc2, une énergie correspondante.
Ces paires de matière-antimatière vivent très peu longtemps (∆t), et si ce temps est suffisamment faible pour que la multiplication ∆E⋅∆t soit inférieure à ħ/2, on emprunte de l’énergie (∆E) mais pas suffisamment longtemps (∆t) pour obtenir un produit supérieur à ħ/2, alors c’est comme si on n’avait absolument rien emprunté.
Analogie
Prenons un exemple plus concret. J’emprunte un énorme montant à une banque que j’utilise immédiatement pour créer une gigantesque entreprise. Je pirate et efface les écritures comptables prouvant cet emprunt avant minuit au moment où mon solde et les intérêts sont mis à jour. Le solde étant identique, je n’aurai aucun intérêt à payer. L’important est que le temps passé à effectuer ces opérations ne dépasse pas la limite temporelle pour laquelle le système réagira.
Ainsi, on peut emprunter gratuitement de l’énergie, créer des paires de particule-antiparticule de la dimension d’un univers sans que toute cette opération ne soit perçue comme étant réellement survenue, tant et aussi longtemps que le produit ∆E⋅∆t demeure inférieur à ħ/2.
Création d’un univers
Imaginons la création d’une énergie ∆E formidablement importante constituée d’innombrables paires particule-antiparticule dont leur durée de temps soit infinitésimalement petite avant leur annihilation de sorte que le produit ∆E⋅∆t demeure inférieur à ħ/2. Un univers vient de naitre de rien.
Imaginons maintenant qu’il existe une asymétrie naturelle dans la production des paires à hauteur de 1 milliard de particules de matière pour 1 milliard moins 1 de particules d’antimatière.
Lors de l’annihilation de 1 pour 1, toute l’énergie sera restituée, sauf celle équivalant aux particules de matière en surnombre qui ne peuvent pas se désintégrer, faute d’antiparticule. Un univers comme le nôtre, constitué uniquement de particules de matière, existe maintenant.
Conditions à respecter
Mais ce scénario en apparence plausible se heurte à des conditions bien difficiles à rencontrer.
Pour que l’inégalité ∆E⋅∆t > ħ/2 ne soit pas dépassée alors que l’énergie en cause ∆E est faramineuse, l’intervalle de temps d’existence des particules-antiparticules ∆t doit être ridiculement faible, un temps incommensurablement inférieur au temps de Planck. Est-ce possible ? Peut-être que la banque refuse le remboursement d’un prêt avant la plus petite période de calcul qui est au moins 1 jour. Si on ne peut pas restituer l’énergie avant le temps imparti, on ne parle plus d’un emprunt, mais d’un vol d’énergie. La sacro-sainte loi de la conservation de l’énergie serait violée.
Bien que l’on connaisse déjà l’existence d’une asymétrie entre matière et antimatière, est-il possible que cette asymétrie s’applique à la formation des paires virtuelles de particules-antiparticules dans le vide ?
Le temps ∆t de cette opération peut-il vraiment être inférieur au temps de Planck ? Si le temps de Planck est une limite infranchissable, il ne sera jamais possible de créer un univers entier sans violer la loi de la conservation de l’énergie.
Mon opinion
À tout prendre, je préfère le scénario des branes qui s’entrechoquent. Le multivers serait formé de (mem) branes et lorsque celles-ci entrent en interaction, un univers se crée en pompant l’énergie déjà présente dans ces branes. Rien ne se crée à partir de rien, seulement à partir d’un niveau énergétique supérieur.
Retour à la métaphysique
Mais les cosmologistes font-ils toujours de la science lorsqu’ils spéculent de la sorte ou ont-ils basculé du côté de la métaphysique ?
La physique et la métaphysique partagent un point commun, celle d’émettre des hypothèses à partir de raisonnements logiques. La différence entre les deux disciplines tient du fait que la métaphysique ne prévoit pas d’expérimentations qui prouveraient ses assertions, souvent parce que cela s’avère impossible, parfois parce qu’on déclare cette étape sans intérêt.
Les hypothèses de la physique cosmogonique moderne jouent bien du côté de la métaphysique. On émet des hypothèses rationnelles sans connaitre aucun moyen de les tester, de les prouver. Elles se contentent de donner une explication plausible à l’existence de notre univers, comme cette idée d’être né d’une fluctuation quantique, d’un emprunt monstrueusement grand… non remboursable.
Et après
Aujourd’hui, nous émettons des hypothèses cosmogoniques en utilisant deux théories physiques incompatibles, donc nécessairement fausses. Si on voulait être parfaitement honnêtes, on cesserait toutes nos spéculations puisqu’elles ne peuvent pas s’avérer exactes. Nous la jouons en prétendant toujours faire de la science alors que nous ne faisons que de la métaphysique. Tant et aussi longtemps qu’une « théorie du tout » réunissant la physique quantique et la relativité ne voit pas le jour, nous ne faisons que perdre notre temps en d’inutiles tergiversations. Mais depuis Einstein qui s’y est cassé les dents durant les quarante dernières années de sa vie, personne n’est parvenu à prouver une quelconque théorie du tout, même si les candidates sont nombreuses à se bousculer aux portes de la science.
Alors, il ne reste qu’une seule chose à faire, se mettre au boulot !
Mathis A. LeCorbot 