Les CYCLES du TEMPS

mardi 17 décembre 2013
par  Jacques

N°66- LES CYCLES DU TEMPS. Une nouvelle version de l’Univers.
R.Penrose - O.Jacob-Sciences - 19/09/13 - 262 pages - Lecteur motivé.

JPEG - 36.5 ko

RÉSUMÉ : Nouvelle plongée sur l’univers et ce que peuvent en dire les mathématiques. Trous noirs et fond diffus cosmologique sont source de spéculations parfois hors modèle standard où une cosmologie conforme cyclique revient sur le concept de temps. Pourquoi un événement aussi énergétique que le Big-Bang correspond à une si faible entropie ?

MOTS CLÉ : Entropie, espace-temps, métrique, diagrammes conformes.

L’AUTEUR : Roger PENROSE est professeur émérite de mathématiques à l’Université d’Oxford.

Prologue avec une histoire de d’eau et de soleil…Simple ruse pour conduire discrètement au second principe et au mystère de son origine (chap1), ou plutôt de sa source ! Non déduit de la dynamique déterministe de Newton il énonce qu’il est extraordinairement probable que le système évolue vers un état toujours plus aléatoire, plus désordonné. Et d’user de l’entropie pour assurer une comptabilité (logarithmique) des états, histoire de quantifier le hasard. Les concepts d’espace de configurations du système isolé, de régions granulées regroupant des points représentant des états indiscernables, d’espace des phases, assurent la robustesse de la grandeur entropie introduite par L.Boltzmann (1875). Appliquée à l’univers dans son ensemble, un univers loin de son état d’équilibre, il s’agit de comprendre pourquoi on doit s’attendre à observer un accroissement de l’entropie lors de son évolution sous la contrainte initiale de basse entropie d’une région extrêmement petite.

La nature très particulière de la singularité initiale (chap2) pose la question de savoir Qui avait-il avant le Big-Bang ? Quelle est la source de l’ordre qui règne dans l’Univers ? Quel avenir cosmique nous attend ? Comment faut-il comprendre ces diverses solutions spéculatives où la science boit son eau ? Faut-il chercher la réponse dans le fond diffus cosmologique (FDC) et ses photons émergeant de la dernière surface de diffusion (380.000 ans) dont le spectre fréquentiel est celui d’un corps noir à 2,73K ? Ou prendre modèle sur l’énergie du soleil, point chaud sur fond noir, qui porte une entropie considérablement plus faible que celle retournant vers l’espace ? Retour sur les fondamentaux proposés par Einstein, espace-temps, cônes de lumière, métrique (mesure de temps) et lignes d’univers, minkowskiennes, géométrie conforme (mesure d’angle entre courbes) et facteurs d’échelle sont les ingrédients associés à l’analyse d’événements dans ces divers modèles d’univers solutions des équations de la relativité générale. Parmi les plus exotiques, les trous noirs offrent d’ouvrir sur ces effets de gravitation externes d’un corps à symétrie sphérique, au rayon de Schwarzschild, aux singularités spatio-temporelles du genre espace, à la censure cosmique enfin à l’horizon des particules. De nombreux diagrammes permettent de s’y retrouver…Est examinée la pertinence de la physique inflationnaire et à son champ d’inflaton sensé rendre les irrégularités hautement improbables sur le FDC. Une analogie équations de Maxwell (Charge-courant J), équation d’Einstein (tenseur E énergie-impulsion), permet d’appréhender les effets gravitationnels et son action sur la matière noire par exemple. Quant à l’énergie noire il faut peut-être y voir l’ombre de la constante cosmologique.

La CCC (cosmologie conforme cyclique /chap3) fait son nid dans les puits laissés par les trous noirs galactiques chair à l’auteur avec retour sur la réalité de l’entropie et de l’information qui y apportent leur grain à moudre. Dans le cadre de la théorie quantique des champs (TQC) les concepts d’invariance conforme et de changement d’échelle conduisent à proposer celui d’éons, phases physiques d’espace-temps encadrées par des transitions type singularité (Big-Bang) écrivant le lointain passé et le lointain futur. L’étirement et l’écrasement conformes ramenant les valeurs infinies ou nulles à des valeurs finies assurant ainsi un recollage structural des 2 extrémités des maillons de la CCC. Où l’on voit aussi le (un ?) boson de Higgs comme source de masse dans l’univers primordial, et hypothéquer sur son évaporation en espérant trouver là, un critère observationnel sur le FDC ou sur l’émission d’ondes gravitationnelles. L’analogie retrouvée avec la flaque d’eau et l’empreinte laissée par les gouttes qui y tombent conduit à un traitement statistique pour retrouver l’information spatio-temporelle. Évaporation des trous noirs aussi en relation avec la taille de l’espace des phases et donc avec l’entropie globale de l’univers : le 2° principe restant à préserver ! Confions au lecteur(trice) le privilège de voir à l’œuvre, de mériter ( ?), l’extrême imagination de l’auteur, déjà éprouvée dans L’esprit, l’ordinateur et les lois de la physique (92), La nature de l’espace et du temps (96), Les deux infinis et l’esprit humain (97).

Deux annexes satisferont la curiosité des matheux (Transformations conformes, 2-spineurs, théories de Maxwell & d’Einstein/Équations à la transition).

Un ouvrage qui justifie au moins le point de vue einsteinien selon lequel c’est la théorie qui décide ce qui est observable. Et de se consoler en se répétant que la recherche de la vérité et plus précieuse que sa possession… Qui avait-il avant le Big-Bang ? Quelle est la cause de l’ordre qui règne dans l’Univers ? Quel avenir cosmique nous attend ? Comment faut-il comprendre ces diverses sources spéculatives où la science boit son eau ?

Jacques CAZENOVE - 24/09/13

JPEG - 64.1 ko