|
Nguyễn Quang Riệu
Nguyên Giám đốc Nghiên cứu danh dự
Trung tâm Quốc gia
nghiên cứu Khoa học Pháp CNRS, Đài Thiên văn Paris
Lời mở đầu
Từ ngàn xưa, bầu trời ban đêm với dải sáng mờ ảo cùng
những vì sao lóng lánh vẫn là một cảnh tượng kỳ diệu đối với con
người. Tùy theo trí tưởng tượng của nhân loại, dải sáng kỳ lạ này
được đặt tên là “Con Đường Sữa“ bởi người phương Tây hay “Ngân Hà“
bởi người phương Đông. Trong hàng thế kỷ, bầu trời tuy vẫn giữ được
tính bí hiểm, nhưng vẻ đẹp thần tiên của nó đã là nguồn cảm hứng vô
tận cho biết bao thi sỹ. Bầu trời cũng là đối tượng mà nhân loại
muốn tìm hiểu về mặt triết học và siêu hình, thậm chí cả về mặt thần
bí. Những nhà thiên văn và toán học danh tiếng thời xưa như Kepler ở
thế kỷ 16, cho rằng ngành chiêm tinh cũng có thể được coi là một
ngành khoa học như thiên văn học. Sự xuất hiện đột ngột trên bầu
trời của sao chổi hay những ngôi sao đang bùng nổ, thường gọi là sao
siêu mới, đã được các nhà chiêm tinh luôn luôn theo dõi tỉ mỉ, bởi
vì những thiên thể phù du và cực kỳ sáng này là những điềm xấu báo
hiệu có thiên tai.
Sự quan tâm đối với Vũ trụ thúc dục con người
giải thích một cách hợp lý những cảnh tượng xẩy ra trên bầu trời. Từ
thế kỷ 16, Copernic đã nhận định trái đất không phải là trung tâm vũ
trụ mà chỉ là một thành viên trong đoàn hành tinh quay lượn xung
quanh mặt trời. Quan điểm này tỏ ra mâu thuẫn với mô hình địa tâm
(coi trái đất là trung tâm vũ trụ) đang thịnh hành thời đó. Galilée
ở thế kỷ 17 cũng sử dụng chiếc kính thiên văn đầu tiên để thám hiểm
hệ mặt trời. Sau này, những kính thiên văn lớn có hiệu năng ngày
càng cao đã được dùng để thăm dò những vùng vũ trụ xa xăm, xứ sở cuả
những thiên hà và cũng để đi ngược dòng thời gian đến tận gần thời
điểm Vụ Nổ Lớn, khai sinh ra Vũ trụ cách đây ngót 14 tỷ năm. Những
kết quả đo lường mới nhất bằng vệ tinh xác định rất chính xác là Vũ
trụ có 13,82 tỷ năm tuổi. Ngày nay, hầu như tất cả các nhà vật lý
thiên văn chấp nhận thuyết Vụ Nổ Lớn, bởi vì thuyết này có khả năng
giải thích được đa số các hiện tượng quan sát.
Vũ trụ nguyên thủy
Vũ trụ sơ sinh cực kỳ nhỏ và nóng đặc là một môi trường
“chân không lượng tử”. Trong thế giới vi mô, chân không không phải
là trống rỗng, mà là nơi có những hạt ảo thay nhau xuất hiện đột
xuất trong giây lát rồi biến đi tức thì. Những giao động chân không
này sản sinh ra rất nhiều năng lượng để tạo ra một lực đẩy vô cùng
mãnh liệt làm Vũ trụ bỗng phình ra, khoảng 10-35 giây sau
Vụ Nổ Lớn. Hiện tượng “lạm phát” (hay “lạm phình”) này đã làm thể
tích của Vũ trụ bỗng tăng lên 1078 lần trong vòng một
miligiây! Để so sánh, sau thời đại lạm phát, thể tích của Vũ trụ chỉ
tăng lên có 109 lần trong suốt 13,82 tỷ năm tuổi.
Trong hàng trăm nghìn năm đầu, Vũ trụ nguyên thủy
nóng đến nỗi electron bị rứt ra khỏi nguyên tử và tạo ra một môi
trường ion hoá. Do đó, electron được di chuyển hoàn toàn tự do và
khuếch tán những hạt photon (ánh sáng) ra tứ phía, làm Vũ trụ nguyên
thủy mờ đục. Phải đợi khoảng 400 nghìn năm sau khi ra đời qua Vụ Nổ
Lớn thì nhiệt độ Vũ trụ mới xuống tới khoảng 3000 độ K. Khi đó,
electron mới tái hợp được với ion và Vũ trụ không còn bị electron tự
do khuếch tán nên trở thành trong sáng. Chính hình ảnh của Vũ trụ
vừa mới thoát ra khỏi giai đoạn mờ đục đã được các nhà thiên văn
ngày nay thu trong kính thiên văn trên miền vi ba (sóng vô tuyến).
Bức xạ này được gọi là “ Bức xạ phông vũ trụ “ (hay Bức xạ nền), lúc
đầu rất nóng (1032 độ K), sau đã nguội dần vì Vũ trụ dãn
nở. Nhiệt độ của bức xạ đo được hiện nay chỉ khoảng 2,7 độ K (~ -270
độ C).
Bức xạ di tích của Vụ Nổ Lớn
Bức xạ phông vũ trụ di tích cuả Vụ Nổ Lớn phát ra trên
lĩnh vực vi ba đã được phát hiện tình cờ năm 1964 bằng một chiếc
kính thiên văn vô tuyến đặt trên mặt đất. Bức xạ chứa đựng nhiều
thông tin liên quan đến Vũ trụ sơ sinh và quá trình tiến hoá cuả Vũ
trụ. Từ khi bức xạ được phát hiện đã có nhiều kính thiên văn được
phóng lên không gian để quan sát trên những miền sóng khác. Ưu thế
cuả những quan sát bằng vệ tinh là tránh được màn khí quyển trái đất
có khả năng làm nhiễu tín hiệu phát ra từ Vũ trụ, đặc biệt là trên
miền sóng ngắn. Vệ tinh mới nhất dành riêng cho sự nghiên cứu bức xạ
phông vũ trụ, vệ tinh Planck, phóng năm 2009 đã tìm ra những chi
tiết chưa từng phát hiện được từ trước tới nay. Vệ tinh Planck có
hiệu năng rất tốt nhờ có độ phân giải và độ nhạy cao. Toàn bộ các
máy thu tín hiệu được ướp lạnh xuống gần tới không độ tuyệt đối (~
-273 độ C) bằng kỹ thuật nhiệt độ thấp hiện đại, nhằm giảm tối thiểu
tiếng ồn của máy. Kho tàng số liệu thu được bằng vệ tinh Planck cần
nhiều thời gian để được xử lý kỹ lưỡng. Những kết quả quan sát bằng
những vệ tinh thế hệ trước đã được khẳng định bằng vệ tinh Planck.
Phông vũ trụ đồng đều trên diện rộng nhưng có những dao động về
nhiệt độ cực kỳ nhỏ tạo ra bởi những khối vật chất rải rác đây đó
trong Vũ trụ. Những cụm vật chất là mầm mống của những ngôi sao và
những thiên hà quan sát thấy hiện nay. Kết quả quan sát bức xạ phông
vũ trụ, đặc biệt là sự phân bố những cụm vật chất, giúp các nhà vật
lý thiên văn lập ra những kịch bản mô tả sự tiến hoá cuả Vũ trụ từ
khi vừa mới ra đời. Vệ tinh Planck phát hiện là tuổi của Vũ trụ cao
hơn 70 triệu năm so với tuổi ước tính dựa trên những kết quả quan
sát bằng những vệ tinh thế hệ trước. Thành phần năng lượng và vật
chất trong Vũ trụ cũng được xác định chính xác hơn. Vũ trụ chứa tới
68,3% năng lượng tối và 26,8% vật chất tối, cả hai đều là những thực
thể vô hình mà bản chất vẫn còn là điều bí ẩn. Vật chất thông thường
nhìn thấy được để tạo ra những ngôi sao, những thiên hà, những hành
tinh kể cả loài người trên trái đất, chỉ chiếm chưa tới 5% tổng số
năng lượng và vật chất trong Vũ trụ. Do đó, Vũ trụ dường như là một
thế giới tàng hình! Năng lượng tối có khả năng làm tăng tốc độ cuả
sự dãn nở vô tận của Vũ trụ. Còn vật chất tối, tuy cũng không nhìn
thấy, nhưng biểu hiện bằng tác động của trường hấp dẫn rất mạnh, nên
có khả năng tập hợp các thiên hà thành từng chòm và làm trệch hướng
những tia ánh sáng, do đó làm biến dạng hình ảnh thu được cuả những
thiên hà.
Thuyết đa vũ trụCó những nhà thiên văn đề nghị là Vũ trụ mà chúng ta
quan sát thấy chỉ là một phần cuả một loại đa vũ trụ vô tận. Những
vùng khác của đa vũ trụ bao la cũng giống như Vũ trụ cuả chúng ta
với những định luật vật lý tương tự. Những nhà thiên văn khác đưa ra
ý kiến đa vũ trụ cũng có thể gồm có vô vàn vũ trụ riêng lẻ trong đó
có Vũ trụ cuả chúng ta. Mỗi vũ trụ có định luật vật lý riêng biệt và
tiến hóa khác nhau. Một số vũ trụ “vô sinh” không chứa sự sống, còn
trong một số khác sự sống có thể nảy sinh. Quá trình lạm phát làm
các vũ trụ sơ sinh phình ra đến tột bậc để trở thành những không
gian dãn nở vô tận, lơ lửng như những quả bong bóng xà phòng.
Khái niệm đa vũ trụ nảy sinh từ lý thuyết dây.
Dây vũ trụ là một thực thể nhỏ hơn cả những hạt hạ nguyên tử như
electron và quark. Những loại hạt cơ bản khác nhau đều xuất phát từ
những kiểu dao động khác biệt cuả những dây vô cùng nhỏ này. Dây vũ
trụ di chuyển trong một không-thời gian nhiều chiều (đáng lẽ chỉ là
4 chiều, 3 chiều không gian và 1 chiều thời gian như trong Vũ trụ
của chúng ta). Những chiều phụ được gấp lại và không nhìn thấy. Từ
một không gian rất nhiều chiều, vô số vũ trụ 4 chiều như Vũ trụ cuả
chúng ta có thể được tạo ra với những đặc trưng khác nhau. Một số vũ
trụ có điều kiện thích hợp để những thiên hà, những ngôi sao và sự
sống có khả năng hiểu biết tồn tại được. Vũ trụ của chúng ta có thể
là một trong những vũ trụ bong bóng lơ lửng trong một đại vũ trụ.
Tuy nhiên, khái niệm đa vũ trụ vẫn còn trong lĩnh vực suy đoán.
Sự sống trong Vũ trụ
Trong Vũ trụ có hàng trăm tỷ thiên hà, mỗi thiên hà
cũng có hàng trăm tỷ ngôi sao. Trong đoàn hành tinh diễu hành xung
quanh mỗi ngôi sao, một số có thể có những điều kiện tự nhiên thích
hợp với sự sống, kể cả sự sống có khả năng hiểu biết như loài người
trên trái đất. Nhà vật lý Enrico Fermi trong chuyến thăm Trung tâm
Nguyên tử Los Alamos (Bang New Mexico, Hoa Kỳ) vào năm 1950, tự đặt
câu hỏi trước các nhà khoa học: Vũ trụ có nhiều hành tinh như thế,
ắt là đã phải có những nền văn minh siêu việt có khả năng liên lạc
với chúng ta và đến thăm viếng hành tinh trái đất. Vậy thì họ đang ở
đâu? Câu chuyện ngắn thú vị này đã trở nên nổi tiếng và được gọi là
“nghịch lý Fermi” .
Năm 1977, Cơ quan Hàng không và Vũ trụ NASA đã
phóng tàu thăm dò tự động Voyager để quan sát những hành tinh trong
hệ mặt trời, đặc biệt là hai hành tinh khổng lồ, Mộc và Thổ. Hiện
nay, con tàu tự động Voyager đang trên con đường sắp sửa từ giã hệ
mặt trời để phiêu lưu trong không gian rộng mênh mông cuả dải Ngân
hà. Con tàu mang theo cái đĩa thu tiếng ca cuả cá voi và nhạc
rock’n’roll cùng lời chào thân ái của nhân loại ghi bằng đủ thứ
tiếng. Thông điệp này dường như có tính hài hước và được gửi như một
lá thư trong cái chai lênh đênh trên biển, nhằm một ngày nào đến tay
những người ngoài hành tinh khi họ chặn được con tàu.
Những hành tinh thường không quá nóng, do đó thân
thiện với đời sống hơn những ngôi sao và có thể là nơi ẩn náu cuả
sinh vật. Sự phát hiện hành tinh là điều kiện tiên quyết cho sự săn
tìm cư dân trên những thế giới khác. Đến nay đã có khoảng một nghìn
hành tinh được phát hiện trong dải Ngân hà, mà đa số là những hành
tinh cỡ lớn ở thể khí, không thể được coi là nơi cư trú của sinh vật
như trên trái đất. Sự tìm kiếm vẫn được xúc tiến để phát hiện những
hành tinh có vỏ rắn tương tự như trái đất quay xung quanh những ngôi
sao ở những vùng có thể coi là ở được và thích hợp với sự phát triển
cuả sự sống giống như trên trái đất. Những nỗ lực để phát hiện trong
Ngân hà axit amin, thành phần cuả tế bào sống, vẫn chưa thành công.
Đồng thời những chiến dịch thu tín hiệu vô tuyến phát ra bởi những
nền văn minh ngoài trái đất cũng chưa mang lại kết quả.
Sự điều chỉnh cực kỳ tinh tế những điều kiện tự nhiên
Những điều kiện tự nhiên trong Vũ trụ nguyên thủy đã
được điều chỉnh tinh tế để Vũ trụ tiến hoá đến trạng thái hiện nay.
Nếu Vũ trụ nguyên thủy đồng đều không có những dao động mật độ để
những ngôi sao và những thiên hà có thể hình thành và nếu sự dãn nở
cuả Vũ trụ cũng chỉ nhanh hơn đôi chút thì Vũ trụ ngày nay trống
rỗng hoàn toàn. Chẳng hạn nếu hằng số cấu trúc tinh tế, một thực thể
vật lý chi phối lực điện từ, chỉ khác đi chút ít thì nguyên tử và
phân tử không thể tồn tại. Cường độ cuả bốn lực cơ bản, tức là lực
điện từ, lực hấp dẫn và lực hạt nhân (mạnh và yếu), cũng phải có
những giá trị chính xác và thích hợp để Vũ trụ có diện mạo ngày nay.
Liệu Vũ trụ đã được tạo ra để có mục đích nhất định nào không?
Một số nhà vật lý thiên văn nghĩ rằng, nếu đã có sự
điều chỉnh những điều kiện tự nhiên ban đầu rất tinh tế như thế, thì
Vũ trụ nguyên thủy ắt phải được thiết kế riêng để sự sống có hiểu
biết cao xuất hiện sau này. Họ cho rằng sự chọn lựa ban đầu không
thể là do ngẫu nhiên. Vũ trụ đã được tạo ra cố ý để loài người xuất
hiện hàng tỷ năm về sau. Quan điểm này đã trở thành một nguyên lý và
được gọi là “nguyên lý vị nhân” (vì loài người) và là đề tài tranh
luận giữa những nhà khoa học. Nguyên lý này ngụ ý là có một Đấng Tối
cao, một Đấng Sáng tạo trị vì Vũ trụ và cũng đồng thời thích hợp với
“thuyết nhân tâm” coi nhân loại là trung tâm của tất cả thế gian.
Nguyên lý vị nhân tỏ ra đối lập với tư tưởng cách mạng của Copernic,
vì tư tưởng này cho rằng trái đất không phải là trung tâm vũ trụ.
Một số người ủng hộ tư tưởng nguyên lý vị nhân trong đó có Đức Giám
mục George Coyne, nhà thiên văn và thành viên cuả Viện Hàn lâm Giáo
hoàng Khoa học Vatican. Họ nghĩ rằng nguyên lý này có thể có tác
dụng tốt đối với công việc nghiên cứu vũ trụ, do kết hợp được thần
học với khoa học. Các nhà vũ trụ học thì tin rằng những giải thích
có tính vị nhân chỉ có thể được dùng sau khi tất cả các lý lẽ dựa
trên ngành khoa học vũ trụ thất bại.
Một phong trào dựa trên thuyết sáng tạo gọi là
“thiết kế thông minh” đã được phổ biến rộng rãi tại một số quốc gia.
Theo học thuyết này, sự sắp đặt có quy củ và vẻ đẹp cuả Vũ trụ phải
nảy sinh từ một nguyên nhân thông minh nào đó, chứ không phải do một
hiện tượng ngẫu nhiên. Thuyết thiết kế thông minh dường như có cơ sở
lý thuyết vật lý thiên văn, đặc biệt là nguyên lý vị nhân tuy nguyên
lý chưa được công nhận, nhưng kỳ thực thuyết này dựa trên tư tưởng
thần học. Thuyết thiết kế thông minh mâu thuẫn với thuyết Darwin
khẳng định rằng sự tiến hoá của muôn loài đã được thực hiện bằng sự
chọn lọc tự nhiên, không có sự can thiệp của cuả một Đấng Sáng tạo.
Đôi khi, thuyết thiết kế thông minh cũng được giảng dạy tại một số
trường học để cạnh tranh với thuyết Darwin.
Những mô hình vũ trụ mô tả nguồn gốc và sự tiến
hoá cuả Vũ trụ đã được xây dựng trên những kết quả quan sát thiên
văn và những lý thuyết vật lý phức tạp. Sở dĩ những điều kiện tự
nhiên trong Vũ trụ nguyên thủy được điều chỉnh tinh tế, nên có các
nhà khoa học nảy ra ý kiến là có sự can thiệp cuả một thực thể tương
tự như một Đấng Sáng tạo. Hiện tượng này tỏ ra thích hợp với tư
tưởng của những tôn giáo độc thần, như Kitô giáo, Do thái giáo và
Hồi giáo. Ngược lại, khái niệm sáng tạo không phù hợp với tư tưởng
Phật giáo. Đạo Phật được coi là một tôn giáo không có Thượng đế,
thậm chí chỉ là một thuyết triết học. Phật tử phải sống theo đạo lý
cuả Phật giáo để được giác ngộ và thoát ra khỏi vòng luân hồi liên
miên đầy đau khổ. Theo Phật giáo, Vũ trụ không có khởi điểm và cũng
không có kết thúc. Tư tưởng này hoà hợp với thuyết đa vũ trụ, cho là
có nhiều vũ trụ bong bóng vĩnh hằng và bất di bất dịch, không trải
qua trạng thái nóng đặc của thuyết Vụ Nổ Lớn.
Tuy nhiên, tín ngưỡng là lòng tin thâm thúy của
mỗi người và không cần phải được biện hộ bằng những chứng cứ khoa
học. Tôn giáo và khoa học đi theo những con đường song song với nhau
mà không bao giờ gặp nhau.
N.Q.R
|
|
Nguyen Quang Rieu
Ancien Directeur de Recherche
émérite au CNRS,
Observatoire de Paris
Introduction
Depuis la nuit des temps, le ciel nocturne orné d’une
bande blafarde scintillante d’étoiles a toujours émerveillé les hommes. Au
gré de l’imagination des terriens, cet étrange tracé lumineux fut baptisé
« Voie Lactée » par les uns ou « Fleuve d’Argent » par les autres. Durant
des siècles, la voûte céleste tout en gardant son mystère, a offert par son
côté féerique une source d’inspiration inépuisable à tant de poètes. Elle
est aussi l’objet d’interrogations d’ordre philosophique et métaphysique,
voire mystique. D’illustres astronomes et mathématiciens dans des temps
anciens, comme Kepler au 16ème siècle, pensaient que l’astrologie
pouvait être considérée comme une science à l’instar de l’astronomie.
L’apparition soudaine de comètes ou d’étoiles en phase d’explosion
communément appelées supernovae, est suivie de près par les astrologues de
tous les temps, car ces objets éphémères très brillants apparaissent comme
des signes précurseurs de catastrophes naturelles.
L’intérêt que l’homme porte au Cosmos le pousse à trouver
des explications rationnelles aux spectacles qui se déroulent dans le ciel.
Dès le 16ème siècle, Copernic a constaté que la terre n’est pas le centre du
monde, mais participe avec d’autres planètes à un ballet autour du soleil,
rompant ainsi avec la conception géocentrique de l’époque. Les observations
astronomiques ont débuté au 17ème siècle avec l’invention de la première
lunette utilisée par Galilée pour explorer le système solaire. Les
observations à l’aide de télescopes de plus en plus performants ont permis
aux astronomes de scruter l’Univers lointain peuplé de galaxies et de
remonter le temps presque jusqu’au Big Bang, connu comme l’évènement
astronomique ayant créé l’Univers il y a près de 14 milliards d’années. Les
plus récentes mesures par satellite donnent la valeur très précise de 13,82
milliards d’années. La théorie du Big Bang est pour l’instant adoptée par la
quasi-totalité d’astrophysiciens, car elle est capable d’expliquer le plus
grand nombre de phénomènes observés.
L’Univers primordial
L’Univers naissant infiniment petit, dense et chaud, se
trouve dans l’état de « vide quantique ». Dans le monde microscopique, ce
vide n’est qu’apparent car il est peuplé de particules virtuelles qui
surgissent très brièvement et disparaissent aussitôt. Ces fluctuations du
vide produisent une très grande densité d’énergie et génèrent une force de
répulsion gigantesque. Ainsi, vers 10-35 seconde après le Big
Bang, l’Univers subit une expansion ultra rapide et soudaine. Ce phénomène,
connu sous le nom « d’inflation », ne dure qu’environ 10-3
seconde, mais fait gonfler brusquement l’Univers 1078 fois en
volume! A titre de comparaison, après l’ère inflationnaire, le volume de
l’Univers n’a augmenté que d’un facteur 109 durant les 13,82
milliards d’années qui représentent son âge à compter du Big Bang.
Pendant les premières centaines de milliers d’années,
l’Univers primordial était si chaud que les électrons ont été arrachés des
atomes. Dans cet environnement ionisé, les électrons circulent librement et
diffusent la lumière, rendant l’Univers primordial opaque. Il faut attendre
environ 400.000 ans après le Big Bang pour que la température décroisse
jusqu’à 3000 degrés Kelvin. Les électrons peuvent alors se recombiner avec
les ions et l’Univers devient transparent. C’est précisément cette image de
l’Univers fraichement sorti de la période opaque qui est captée à l’heure
actuelle sous forme d’un rayonnement microonde (radio) appelé « Fond Diffus
Cosmologique ». Ce rayonnement initialement extrêmement chaud (1032
degrés K), a été entre temps fortement refroidi, suite à l’expansion
de l’Univers. Sa température mesurée actuellement n’est que d’environ 2,7
Kelvin (~ -270 degrés Celsius).
Le rayonnement fossile du Big Bang
Le rayonnement cosmologique fossile du Big Bang est
émis dans le domaine des microondes et fut détecté fortuitement en 1964 à
l’aide d’un radiotélescope installé au sol. Il contient de précieux
renseignements concernant l’Univers à sa naissance ainsi que son évolution.
Depuis la découverte de ce rayonnement, plusieurs télescopes ont été lancés
dans l’espace pour l’observer sur d’autres longueurs d’onde. Les
observations par satellite ont, en effet, l’avantage de s’affranchir de
l’atmosphère terrestre qui est un obstacle vis à vis des observations
astronomiques, tout au moins dans la gamme des courtes longueurs d’onde. Le
dernier des satellites dédié à l’étude du fond cosmologique, le satellite
Planck, lancé en 2009 a montré des détails du fond cosmologique jamais
révélés auparavant. Ce satellite est performant grâce à son pouvoir de
résolution élevé et une technologie moderne en matière de cryogénie qui
maintient les instruments de mesure à une température très proche du zéro
degré absolu. Une température aussi basse est nécessaire pour réduire au
minimum le bruit de fond des instruments et d’obtenir ainsi une grande
sensibilité. Les données recueillies par le satellite Planck nécessitent un
dépouillement minutieux de longue haleine. Les premiers résultats de Planck
confirment ceux obtenus auparavant par d’autres satellites. Le fond
cosmologique est homogène à grande échelle, mais présentent des écarts
infimes en température, dus à la présence de grumeaux de matière qui sont
les embryons des étoiles et des galaxies. Les caractéristiques des
inhomogénéités du fond cosmologique permettent aux astrophysiciens d’établir
un scénario sur l’évolution de l’Univers depuis sa naissance. Le satellite
Planck révèle que l’Univers est âgé de 70 millions d’années de plus par
rapport aux valeurs estimées à l’aide d’anciennes générations de satellites.
Il a pu également mesurer avec une meilleure précision la composition des
différents constituants de l’Univers. Il s’avère que l’Univers contient
68,3% d’énergie sombre et 26,8% de matière noire, toutes deux sont des
entités invisibles et dont la nature est encore inconnue. La matière visible
qui sert à former les étoiles, les galaxies, les planètes y compris les
êtres humains sur terre, occupe à peine 5% du contenu total énergétique et
matériel de l‘Univers. On pourrait donc considérer que notre Univers est
quasiment invisible! L’énergie sombre sert à accélérer l’Univers dans son
mouvement d’expansion éternelle. Quant à la matière noire, elle se manifeste
par son champ de gravitation intense qui a pour effet de maintenir des
galaxies en amas, de dévier la trajectoire de la lumière déformant ainsi les
images des galaxies.
MultiversCertains auteurs préconisent l’existence d’un
multivers, une sorte d’univers quasi infini où notre Univers observable n’en
occuperait qu’une partie. Les autres régions de cet immense espace seraient
semblables à la nôtre avec les mêmes lois physiques. D’autres auteurs
suggèrent que le multivers pourrait aussi consister en une multitude
d’univers individuels dont le nôtre, chacun est régi par des lois physiques
spécifiques et évolue différemment. Certains univers seraient « stériles »,
alors que d’autres pourraient engendrer la vie. Un processus inflationnaire
fait gonfler démesurément les univers naissants pour aboutir à des espaces
en perpétuelle expansion, flottant comme des bulles dans un bain moussant.
La théorie des cordes est à l’origine du concept du
multivers. Les cordes cosmiques sont des entités plus minuscules que les
particules subatomiques que sont les électrons et les quarks. Ce sont les
différentes modes de vibration de ces cordes infinitésimales qui donnent
naissance à des particules dotées de caractéristiques propres. Les cordes
cosmiques se déplacent dans un espace-temps à plusieurs dimensions (au lieu
de 4 seulement, 3 spatiales et 1 temporelle comme dans notre Univers). Les
dimensions supplémentaires sont repliées sur elles mêmes, invisibles à nos
échelles. Il est possible de créer dans cet espace surdimensionné, une
multitude d’univers à 4 dimensions comme le Nôtre, chacun ayant sa propre
identité. Certains de ces univers individuels sont compatibles avec les
conditions qui permettent le développement des galaxies, des étoiles et de
la vie intelligente. Notre Univers serait l’un de ces univers bulles au sein
d’un méga univers. La notion de multivers reste néanmoins à l’heure actuelle
dans le domaine spéculatif.
La vie dans l’Univers
Il existe dans notre Univers des centaines de milliards
de galaxies et autant d’étoiles dans chacune de ces galaxies. Des planètes
peuvent aussi graviter autour de chaque étoile, certaines pourraient avoir
des conditions physiques susceptibles de favoriser l’apparition de la vie,
voire la vie intelligente comme sur la planète terre. Le physicien Enrico
Fermi, lors de sa visite au Centre Atomique Los Alamos (Etat de New Mexico,
USA) dans les années 50, se posait en compagnie d’autres physiciens la
question: puisque l’Univers a tant de planètes, il devrait y avoir des êtres
super civilisés capables d’entrer déjà en contact avec nous et nous rendre
visite. Mais où sont-ils donc? Cette anecdote est devenue depuis, le célèbre
« paradoxe de Fermi ».
En 1977, la NASA a envoyé la sonde Voyager pour
observer des planètes du système solaire, en particulier les deux géantes
Jupiter et Saturne. Cette sonde est actuellement sur le point de quitter le
système solaire pour errer dans l’immense espace galactique. Elle emmenait
avec elle un disque enregistrant le chant des baleines, la musique
rock’n’roll ainsi que le salut fraternel de l’humanité en plusieurs langues.
Ce message a été conçu, probablement non sans humour, comme une bouteille
jetée à la mer à l’intention d’extraterrestres susceptibles d’intercepter la
sonde Voyager, dans un avenir plus ou moins lointain.
Seules les planètes qui sont moins chaudes et apparemment
moins hostiles que les étoiles, pourraient abriter des êtres vivants. Leur
découverte constitue un préalable à la recherche des habitants d’autres
mondes. Jusqu’à présent, un millier de planètes ont été détectées dans notre
Galaxie, mais la plupart d’entre elles sont des grosses planètes gazeuses
inhabitables, tout au moins sous forme d’êtres vivants comme nous sur terre.
Des recherches se poursuivent activement pour découvrir des planètes solides
ressemblant plus ou moins à la planète terre, orbitant autour des étoiles
dans des zones habitables compatibles avec le développement de la vie
analogue à celle sur terre. Des tentatives de détection dans la Voie Lactée
d’acides aminés qui sont les constituants des cellules vivantes ont été
aussi entreprises, mais sont restées infructueuses. Parallèlement, des
écoutes systématiques d’éventuels signaux radio en provenance de
civilisations extraterrestres se poursuivent, mais sans résultats pour
l’instant.
Un réglage extrêmement fin des conditions physiques
Les conditions physiques de l’Univers primordial sont
réglées finement pour que son évolution aboutisse à l’Univers tel que nous
l’observons actuellement. Si l’Univers primordial était complètement
homogène sans fluctuations de densité à partir desquelles les étoiles et les
galaxies sont formées et si l’expansion de l’Univers était tant soit peu
plus rapide, l’Univers d’aujourd’hui serait complètement vide. Et si par
exemple, la constante de structure fine qui régit la force électromagnétique
assurant la stabilité des atomes et des molécules, prenait une valeur très
légèrement différente, ni les atomes ni les molécules, ne pourraient se
former. Les intensités des quatre forces fondamentales, à savoir les forces
électromagnétique, gravitationnelle et nucléaires (forte et faible) doivent
également prendre des valeurs précises et appropriées pour que l’Univers
prenne l’aspect connu actuellement.
L’Univers n’a-t-il pas été créé avec une quelconque finalité ?
Certains astrophysiciens pensent que s’il existe des
réglages extrêmement fins concernant les conditions physiques de départ,
c’est que l’Univers primordial s’organise spécifiquement pour que la vie
intelligente apparaisse ultérieurement. Selon eux, il serait impossible que
le choix des conditions initiales soit le fruit du hasard. L’Univers serait
créé exprès pour l’émergence de l’homme des milliards d’années plus tard.
Cette prise de position s’est érigée en un principe connu sous le nom de
« principe anthropique« et devient l’objet de vives discussions parmi des
scientifiques. Il impliquerait l’existence d’un Être Suprême, le Créateur,
et offre par ailleurs une vision anthropocentrique du monde. Le principe
anthropique va ainsi à l’encontre des concepts de la révolution
copernicienne, selon lesquels la terre n’est pas le centre du monde.
Certains adeptes du principe anthropique dont le révérend George Coyne,
astronome et membre de l’Académie Pontificale des Sciences du Vatican,
pensent que le principe anthropique pourrait exercer une influence bénéfique
dans la recherche en cosmologie en associant la théologie à la science. Des
cosmologistes pensent, quant à eux, que les explications de nature
anthropique ne seraient qu’un dernier recours, au cas où tous les arguments
scientifiques en matière de cosmologie échoueraient.
Un courant du créationnisme, appelé « Dessein
Intelligent », est assez répandu dans certains pays. Selon cette doctrine,
l’ordonnancement et la beauté de l’Univers devraient résulter d’une cause
intelligente et non d’un hasard. Elle s’appuie apparemment sur des théories
astrophysiques, en particulier sur le principe anthropique en partie
contesté, mais repose en fait sur des convictions théologiques. Elle
s’oppose en particulier à la théorie darwinienne, selon laquelle l’évolution
des espèces se fait par sélection naturelle, sans l’intervention d’un
Créateur. Il arrive que le concept de Dessein Intelligent est enseigné dans
des collèges en compétition avec la théorie darwinienne de l’évolution.
Les modèles cosmologiques décrivant l’origine et
l’évolution de l’Univers résultent d’observations astronomiques et de
théories physiques complexes. Certes, le fait qu’il existe un ajustement fin
des conditions physiques de l’Univers primordial évoquerait l’intervention
d’une entité qui pourrait bien être considérée comme un Créateur.
L’existence de ce subtil réglage conviendrait aux idées des religions
monothéistes comme le christianisme, le judaïsme et l’islam. A l’inverse, la
notion de création ne correspond pas à la cosmogonie bouddhiste. Le
bouddhisme considéré comme une religion sans Dieu, voire une philosophie,
prône la sagesse pour atteindre l’éveil et rompre le cycle de réincarnation,
source de souffrance perpétuelle. L’Univers dans le bouddhisme n’a ni
commencement ni fin. Il serait plutôt en harmonie avec la théorie du
multivers qui préconise l’existence des univers bulles éternels et
immuables, sans passer par la phase dense et chaude du Big Bang.
Cependant, la foi religieuse relève de la conviction
intime de chacun et ne nécessite pas une justification scientifique. La
religion et la science poursuivent des itinéraires parallèles sans jamais se
rencontrer.
N.Q.R
|
