Histoire et genèse du Big Bang

Conférence Peiresc du 13 février 2020

Aussi loin qu’on puisse remonter dans le temps nos ancêtres lointains se sont sans doute posé des questions sur l’Univers dans lequel ils vivaient, son origine et le mouvement des corps célestes. Il leur paraissait évident que la Terre était plate et cette idée a perduré jusqu’à ce les Pythagoriciens vers 500 av. J-C soutiennent que la Terre était sphérique et que comme les autres planètes elle tournait autour du Soleil. 

Si le fait que la Terre était ronde a été adoptée par les philosophes de l’Antiquité, il n’en a pas été de même de l’héliocentrisme pourtant étonnamment soutenu par les mesures de la circonférence de la Terre et de la Lune et des distances de la Terre à la Lune et au soleil réalisées par Ératosthène. 

Vers l’an 100 Ptolémée a bâti sur les données d’Hipparque un système géocentrique qui a emporté l’adhésion générale car il permettait de prévoir le mouvement des planètes et de calculer leur position en supposant qu’elles parcouraient des orbites épicycloïdales.

Pendant 14 siècles l’astronomie a utilisé ce système erroné dont l’Église s’était emparé pour en faire un dogme qu’il était hérétique de mettre en doute. Ce n’est qu’au cours du XVIe siècle que Copernic, qui a bravé cette interdiction, et sur ses traces Kepler et Galilée, ont remis à l’honneur le sytème héliocentrique.

Toutefois cet Univers était considéré comme statique et figé pour l’éternité. C’est encore ce que pensait Einstein en établissant la théorie de la Relativité Générale qui contient le fondement du Big Bang. C’est sur cette base que Friedman et Lemaître ont montré que l’Univers était dynamique et qu’il avait une histoire, donc un commencement et une fin, et c’est en tentant de les ridiculiser que le terme Big Bang a été forgé par l’astronome Fred Hoyle qui n’y croyait pas. 

Mais la découverte des galaxies, la mesure de leur distance et la découverte du décalage vers le rouge de leur lumière par Hubble, puis la découvertre du rayonnement fossile par Penzias et Wilson apportèrent des preuves définitives de la réalité du Big Bang. 

Si l’origine du Big Bang, qui constitue une singularité, nous échappe, les lois de la Physique et en particulier de la Physique des particules nous permettent de décrire cette naissance de l’Univers depuis les plus infimes secondes de son existence. Il est généralement admis qu’elle a commencé par une inflation gigantesque en un temps de l’ordre du millième de seconde. Au fur et à mesure que l’Univers s’expandait et que la température baissait, les particules les plus élémentaires ont été créées, puis elles se sont agglomérées pour former protons et neutrons qui se sont réunis à leur tour en noyaux des atomes les plus simples, seuls suffisamment stables pour résister à ces hautes températures : hydrogène, deutérium, tritium et lithium. Tous les autres éléments ont été créés ultérieurement dans les étoiles, seuls ceux-ci proviennent exclusivement du Big Bang. Le Big Bang est une réalité mais des questions restent en suspens comme la singularité de son origine et des phénomènes à intégrer comme la matière et de l’énergie noires qui représentent 95 % de l’Univers et dont la nature et l’origine nous échappent encore.