C / Questions à propos du Big-Bang et prévisions :

1- Si l'Univers est en expansion, dans quoi s'étend-il ? :

Cette question en apparence banale fait basculer en pleine métaphysique. En effet, par définition, l'Univers comprend tout ce qui existe. Mais alors comment peut-il être en expansion ? Et par rapport à quoi ? Pour résoudre ce paradoxe, il faut refuser à tout prix de s'imaginer que l'on observe l'Univers depuis un point extérieur à lui-même : un tel point n'existe pas, puisque tout fait partie de l'Univers. De même, on ne peut pas dire que l'Univers s'étend dans un espace pré-existant. L'Univers est en expansion par rapport à lui-même et il faut toujours envisager cette expansion cosmique du point de vue d'un observateur situé à l'intérieur de l'Univers.

De ce point de vue, l' expansion ressemble beaucoup à celle de la pâte à pain qui lève ou d'un ballon qui gonfle. Pour reprendre la célèbre analogie du ballon de baudruche qui gonfle, il faut considérer la membrane de celui-ci sur laquelle auraient été dessinés des points représentant des galaxies. A mesure que le ballon se gonfle, la membrane s'étire et la distance entre chaque point augmente (document 37). Cette représentation schématique est souvent critiquer des scientifiques car elle ne représente qu'un univers à deux dimensions, et que l'on a trop souvent tendance à considérer le ballon de l'extérieur et non de l'intérieur. Une autre analogie, plus juste, pourrait être celle d'un pain aux raisins qui cuit ; cette fois ce sont les raisins qui représentent les galaxies et leur répartition, tant à la surface du pain qu'à l'intérieur, permet de se représenter un univers en trois dimensions, mais là encore il est nécessaire de s'imaginer à l'intérieur du pain et de faire abstraction de tout ce qui se trouve à l'extérieur.

(document 37)

2- Où s'est produit le Big-Bang ? :

Cette question est également une question récurrente pour ceux qui voudraient observer l'Univers de l'extérieur et la réponse a déjà été abordée en partie précédemment. Elle révèle une idée trop répandue aujourd'hui (jusque dans les définitions de certains dictionnaires), celle qui fait correspondre le Big-Bang à une gigantesque explosion de matière, c'est cette vision du Big-Bang qu'il faut bannir des esprits.

Par définition, une explosion est bornée par une onde de choc en expansion qui délimite un intérieur et un extérieur. De plus, une explosion possède un centre bien défini. Lorsqu'on voit le Big-Bang comme une explosion, il est tout naturel de se demander à quel endroit il a eu lieu.

Mais puisque que l'Univers est sensé avoir émergé d'une singularité, tous les points de l'espace doivent donc être absolument équivalents car ils étaient tous rassemblés en un seul et même point, il n'y a donc pas de centre proprement dit de l' expansion, on peut donc dire que le Big-Bang a eu lieu partout et nulle part à la fois.

Cette considération rejoint celle du principe de Copernic, en effet celui-ci avait déjà postulé que tous les points de l'Univers étaient absolument équivalents, qu'aucun point n'avait de statut privilégier, et que donc l'Univers n'avait pas de centre comme cela était couramment affirmé à son époque.

3- Quel est l'âge de l'Univers ? :

Aujourd'hui la seule méthode qui permet d'estimer l'âge de l'Univers est l'application de la loi de Hubble, dont la constante H₀, passée à l'inverse, donne une approximation. Mais aujourd'hui encore la valeur de cette constante est sujette à de vive discussions. Les différentes valeurs de H₀, issues de différentes sources donnent à l'Univers un âge compris entre 10 et 20 milliards d'années, mais on lui donne habituellement un âge moyen de 15 milliards d'années.

4- L'Univers est-il fini ou infini ? :

Que l'Univers soit né du Big-Bang laisse penser qu'il contient une quantité finie de matière. Il est, en effet, difficile d'imaginer la création quasi instantanée d'un Univers infini. La réponse n'est toutefois pas évidente. Ce qui est sûr, c'est que les télescopes ne permettent d'observer qu'un nombre fini de galaxies dans le ciel, à l'intérieur d'une limite baptisée «  horizon cosmologique ».

La cosmologie moderne s'inscrit dans le cadre de la relativité générale d'Einstein. D'après cette théorie, l'Univers peut avoir une géométrie globale ouverte ou fermée. Dans l'hypothèse de l'Univers ouvert, l'espace est infini dans toutes les directions et l'Univers contient un nombre infini de galaxies. En revanche, dans l'hypothèse de l'Univers fermé, l'Univers se ferme : le volume de celui-ci est limité et le nombre de galaxies qu'il contient est fini. Il est impossible au cerveau humain de se représenter un espace à trois dimensions et courbe, que les géomètres appellent une hypersphère. Seule analogie possible : la surface de la Terre, qui est un espace courbe, mais à deux dimensions seulement. Dans un Univers fermé, comme à la surface de la Terre, un voyageur peut se déplacer toujours en ligne droite, mais il repasse fatalement par des régions qu'il a déjà traversées.

(document 38) L’Univers est-il fini ou infini ? Les avis ont beaucoup varié au cours de l’histoire. Aujourd’hui encore, cette question n’a pas vraiment trouvé de réponse.

Cette question est en fait inséparable de la question de la courbure de l'Univers qui détermine son évolution future.