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		Sommaire de cette page >>> Infini et cosmologie >>> Paradoxe de la nuit noire >>> Infini et physique quantique

INFINI & Physique

Imaginer l'infiniment grand, comme l'infiniment petit donne le vertige. Que trouve-t-on aux confins de l'Univers? Jusqu'où peut-on disséquer la matière. L'humain est toujours resté interrogatif face au temps qui passe: où commence le passé et où finit l'avenir?

INFINI: Cosmologie

Dans un univers statique, les étoiles existent depuis toujours. En brillant, elles déversent de l'énergie lumineuse dans l'espace. Cette énergie s'accumule depuis un temps infini. Le ciel devrait, en conséquence, briller d'un éclat infini. Alors, pourquoi la nuit est noire? Problème vu pour la première fois par Kepler. Puis Römer fit la découverte de la vitesse finie de la lumière. Aussi, Edgar Allan Poe, poète américain, qui pense que certaines étoiles sont si éloignées que leur lumière ne nous est pas encore parvenue. C'est vrai, les plus vielles étoiles ont sûrement moins de 20 milliards d'années. À l'échelle astronomique, cette durée est trop courte pour remplir l'espace de lumière. Même, si l'univers est en expansion, la lumière émise par les étoiles se raréfie progressivement à mesure que se dilate le volume d'espace dans lequel elle se propage. La nuit devient de plus en plus noire. L'obscurité de la nuit contient un message que les astronomes ont mis plus de quatre siècles à déchiffrer. L'univers n'est ni éternel, ni immuable...

Paradoxe de la nuit noire ou d'Olbers

La nuit est noire est une chance. Elle dévoile les étoiles. Mais pourquoi la nuit est-elle noire ? Réponse pas si évidente ! Johannes Kepler (1571-1630) faisait un raisonnement par l'absurde: si l'univers était infini, alors il renfermerait une infinité d'étoiles. Où que se porterait le regard, il y aurait des étoiles et le ciel serait lumineux. Ce n'est pas le cas. L'univers n'est pas infini ni en taille ni en quantité d'étoiles. On compare souvent avec les troncs d'arbres dans une forêt. En 1687, Isaac Newton (1642-1727) publie ses lois sur la gravitation. Il s'interroge: si l'univers était fini, du fait de l'attraction universelle, il devrait exister un centre de l'univers vers lequel serait attirer tous les corps célestes; la gravitation ayant une portée infinie, l'univers devrait être infini. En 1823, Heinrich Olbers (1758-1840), suggère que la lumière est absorbée durant son voyage dans l'espace. Or, ce n'est pas le cas. Le mystère reste entier! Ce problème est désormais connu comme le paradoxe d'Olbers. En 1848, Edgar Allan Poe (1809-1849) propose une solution au paradoxe: si un grand nombre d'étoiles, voire une infinité, la seule manière d'expliquer la nuit noire serait d'imaginer que ces étoile sont tellement loin que leurs lumière ne nous atteint pas encore. Poe que la nuit noire n'est pas limitée par l'espace, mais le temps. L'univers a eu un commencement et le temps mis par certaines étoiles pour nous parvenir dépasse l'âge de l'univers. En 1965, plus de cent ans après Poe, la théorie du big bang affirme que l'univers est né il y a 13,8 milliards d'années. La propagation de la lumière n'étant pas instantanée, nous sommes dans l'impossibilité de voir l'univers dans sa totalité (notion d'univers visible ou observable). Univers observable Compte tenu de l'expansion de l'univers, le rayon de l'univers observable est de 17 milliards d'années-lumière, plus que le laisserait penser l'âge de l'univers. Fond diffus Dans l'Univers en expansion, l'énergie du rayonnement électromagnétique se dilue graduellement (cela se traduit par le décalage vers le rouge). Le rayonnement du fond diffus cosmologique, alors qu'il est émis sous une forme énergétique (lumière visible et infrarouge) n'apparaît aujourd'hui que sous une forme très peu énergétique. Les rayonnements des plus lointaines galaxies sont tellement décalés vers les faibles énergies qu'ils sont devenus inobservables. Tout se passe comme s'il n'en existait de toute façon qu'un petit nombre fini.

INFINI & physique QUANTIQUE

En 1927, le travail de Paul Dirac permit d'associer, dans sa théorie de l'électron, la théorie quantique et la relativité restreinte. Au milieu des années 1940, en essayant d'unifier mécanique quantique et électromagnétisme, les nouvelles théories on s'est heurté à des valeurs infinies quand on calculait les propriétés de l'électron. Non pas des valeurs très grandes, non! Mais infinies! En " bricolant " les formules pour les rendre exploitables, on a donné naissance à l'" électrodynamique quantique renormalisée " (QED). Théorie dont les résultats ont pu être vérifiés jusqu'à 10 décimales. La QED met en jeu des particules qui transmettent la force. Mais pas des particules de matière… des particules de champ. Elles transmettent la force en voyageant à la vitesse de la lumière. Ce sont des particules médiatrices (bosons).

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Voir	Compter à l'infini Physique – Index
Livre	Une nuit – Trinh Xuan Than – L'iconoplaste – 2017 – Une revue poétique du ciel, exploration du cosmos. Pour tous, même les plus débutants.
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