Tous les physiciens ne pensent pas que le temps a commencé avec le Big Bang (Le Big Bang désigne l’époque dense et chaude qu’a connue l’univers il y a environ 13,7 milliards...), qui pourrait n’avoir été qu’une transition entre un univers (On nomme univers l'ensemble de tout ce qui existe, comprenant la totalité des êtres et des choses (celle-ci comprenant...) en contraction et le nôtre, en expansion. Martin Bojowald de l’université de Pennsylvanie a étudié le modèle de la "gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) quantique à boucles" pour démontrer que même si un tel univers "pré-Big Bang" avait existé, il nous serait impossible d’en saisir certains aspects (Etude à paraître dans Nature Physics).
On imagine le Big Bang comme la "boule de feu" qui, il y a environ 14 milliards d'années, a déclenché l’expansion d’un état prodigieusement chaud et dense ayant finement abouti au vaste cosmos que nous connaissons aujourd'hui. Mais en physique classique apparaît un problème: au fur et à mesure que nous extrapolons nos modèles vers le passé, ceux-ci prédisent le Big Bang comme un instant d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la...) et de température (La température d'un système est une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, c'est-à-dire de...) infinies, une singularité (D'une manière générale, le mot singularité décrit le caractère singulier de quelque chose ou de quelqu'un. En...). Les modèles classiques parviennent jusqu’à cent milliardièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à...) de cette singularité, mais leurs équations perdent toute signification avant.
Pour comprendre l'univers de ces temps primordiaux, les physiciens doivent envisager une théorie unifiant les trois forces les plus intenses de la nature (l’électromagnétisme et les interactions forte et faible) à la gravitation. En clair, ils doivent réconcilier la théorie gravitationnelle d’Einstein, la relativité générale (La relativité générale est une théorie relativiste de la gravitation. Dans ce cadre, la présence d'une masse déforme...), avec la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques...), et produire une théorie quantique de la gravitation.
Une de ces théories est la "gravitation quantique à boucles" (LQG), qui suppose que le temps procède en sauts quantiques finis. Pour la LQG, les énergies qui prennent classiquement des valeurs arbitrairement élevées sont limitées par une borne supérieure. "J'ai réalisé il y a environ six ans que cette théorie permettait d’éviter la singularité, mais les équations que j’utilisais alors étaient encore trop compliquées pour montrer la forme précise de l'état quantique", affirme Bojowald.
Cette disparition de la singularité, cependant, autorise d’envisager que l'univers ait pu exister avant le Big Bang dans un état "opposé" à l’expansion actuelle. Ceci signifierait que le Big Bang n'ait pas marqué le début de l'univers, mais qu’il ait été une transition, un "rebond" de celui-ci, passant d'un état en effondrement à un état en expansion.
Bojowald étudie actuellement notre capacité à jeter un œil sur cet univers de pré Big Bang. A partir d’un modèle basé sur la LQG qu'il a conçu cette année, dans lequel l'état de l'univers est défini par quelques paramètres (son expansion actuelle, la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre...) de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont...) présente, la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou...) de la gravitation...) puis en simplifiant graduellement son modèle, il a pu déterminer des équations de l'état de l'univers possédant des solutions au moment précis du Big Bang.
Nous vivions dans une ère de post Big Bang, et bénéficions d’un espace-temps assez lisse. Mais avant le Big Bang, si un tel moment a jamais existé, il est possible que l'univers se soit trouvé dans un état de fluctuation quantique dans lequel le concept même de temps pourrait n’avoir eu que peu de signification. Bojowald a constaté que la propre taille de notre univers actuel provoquait une incertitude fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) dans ses équations qui nous empêcherait à jamais d'apprendre quoique que ce soit sur l’importance des fluctuations quantiques d’avant le Big Bang.
Ceci signifie que nous ne pourrions, par exemple, pas effectuer de calculs "inversés" pour remonter tous les aspects de l'univers avant le Big Bang - ce que Bojowald appelle "l’amnésie cosmique". "Le fait que certaines propriétés ne pouvaient pas être prédites complètement fut une surprise", indique le scientifique. Mais il ajoute que certains aspects liés au comportement classique, comme la taille de l’univers et son taux de contraction, pourraient en principe être déterminés.
John Barrett, théoricien quantique de l'université de Nottingham, précise que la LQG ne fait pas l’objet d’un vaste consensus parmi les théoriciens, ce qui pourrait mettre les conclusions de Bojowald en porte-à-faux. "La LQG n’est encore qu’un gâteau à demi cuit", indique-t-il, "et certains aspects pour en faire une théorie quantique complète de la gravitation manquent encore à l’appel."
Source :
http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4252