Même si notre univers existe par cycles, les chercheurs affirment qu’il doit y avoir eu un point dans le temps où tout a commencé.
Une nouvelle recherche a découvert une faille critique dans les modèles cosmologiques décrivant l’expansion et la contraction sans fin de l’univers.
Les cosmologistes proposent des cycles sans fin d’expansion et de contraction comme moyen de mieux comprendre le cosmos.
Selon cette théorie, ce comportement ne devrait jamais prendre fin, et l’univers ne devrait avoir ni début ni fin – seulement des cycles éternels de croissance et de contraction qui se poursuivent à jamais.
L’une des raisons de son intérêt est qu’elle élimine la nécessité d’un état connu sous le nom de singularité, souvent associé au « commencement du temps » dans d’autres modèles.
Selon les physiciens Will Kinney et Nina Stein de l’université de Buffalo, les cosmologies cycliques passent à côté d’un point crucial.
Cette théorie introduit un nouveau problème (ou plutôt, revient sur un ancien problème) en présentant un modèle cyclique qui résout des problèmes d’entropie de longue date. Kinney et Stein concluent que les univers cycliques doivent commencer à un moment donné.
Selon le docteur Kinney, professeur de physique à l’université de Buffalo, les univers cycliques ont été proposés comme un moyen de rendre l’univers infini dans le passé.
Mais dans leur article, les chercheurs montrent que l’un des plus récents types de ces modèles ne fonctionne pas.
Selon ce nouveau modèle, qui s’attaque aux problèmes d’entropie, même si l’univers a des cycles, un commencement doit toujours exister.
« Il y a beaucoup de raisons d’être curieux au sujet de l’univers primitif, mais je pense que ma préférée est la tendance naturelle de l’homme à vouloir savoir ce qui s’est passé avant », déclare Stein, étudiant en doctorat de physique à l’UB, concernant l’importance de la recherche.
« À travers les cultures et les histoires, les humains ont raconté des histoires de création, à propos du commencement. Nous voulons toujours savoir d’où nous venons. »
L’article intitulé « Cyclic cosmology and geodesic completeness » a été publié dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
Quelle est l’origine de l’univers, s’il en a eu une ?
« An Infinity of Worlds », le livre de Kinney publié en 2022, propose une théorie concurrente sur l’origine de l’univers.
Dans ce modèle, l’univers primitif est décrit comme étant caractérisé par une expansion rapide à partir d’une singularité, suivie du Big Bang super chaud, au cours duquel des éléments primordiaux ont formé les galaxies, les étoiles, les planètes et les atomes qui nous constituent, ainsi que toutes les autres créatures vivantes.
Bien qu’elle soit l’une des théories les plus populaires, l’inflation cosmique examine les événements qui se sont produits pendant et après l’expansion rapide. Cependant, elle ne décrit pas les conditions au moment de la singularité initiale, ni n’explique ce qui l’a précédée.
Comme le note Kinney, les modèles de rebondissement créent leurs propres problèmes insoutenables : Si l’univers est en constante expansion et contraction, son commencement est inutile.
Kinney explique que, puisque le désordre, ou entropie, s’accumule dans l’univers au fil du temps, chaque cycle diffère du précédent. « Les modèles cycliques ne fonctionnent pas parce que le désordre s’accumule au fil du temps dans l’univers. Il n’est pas vraiment cyclique ».
Comme l’explique Kinney, les modèles cycliques récents tentent de contourner le problème de l’accumulation d’entropie en proposant qu’en s’étendant, l’univers dilue l’entropie. En conséquence, l’univers revient à son état homogène d’origine après avoir été étiré pour se débarrasser des structures cosmiques comme les trous noirs, puis un autre rebondissement commence.
Il ajoute : « Pour faire court, nous avons montré qu’en résolvant le problème de l’entropie, on crée une situation où l’univers doit avoir un début. Notre preuve montre généralement que tout modèle cyclique qui supprime l’entropie par expansion doit avoir un début. »
L’idée qu’il y ait eu un point dans le temps avant lequel il n’y avait rien, pas de temps, dérange les scientifiques, et ils veulent savoir ce qu’il y avait avant cela.
« Malgré cela, il semble qu’il y ait eu un début ».
Mais, conclut Stein, « il y a un point avant lequel nous n’avons pas de réponse à la question :
« Qu’est-ce qui est venu avant cela ? » ».
De plus, selon Kinney, de nouvelles questions de recherche doivent être abordées :
« Notre preuve ne s’applique pas au modèle cyclique de Roger Penrose, dans lequel l’univers s’étend infiniment par cycles. »
Selon Penrose, l’univers s’étend jusqu’à ce que toute sa matière se désintègre dans le futur. Selon Penrose, c’est à ce moment-là qu’un nouvel univers émergera dans une sorte de ‘cycle cosmique’ sans fin. »
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