Que s'est-il passé avant le Big Bang? La réponse conventionnelle à cette question est généralement: «Il n’existe pas de« avant le Big Bang ».» C’est l’événement qui a tout déclenché. Mais la bonne réponse, dit le physicien Sean Carroll, est: "Nous ne savons tout simplement pas." Carroll, ainsi que de nombreux autres physiciens et cosmologistes ont commencé à envisager la possibilité du temps avant le Big Bang, ainsi que des théories alternatives sur la naissance de notre univers. Carroll a discuté de ce type de «recherche spéculative» lors d'une conférence lors de la réunion de l'American Astronomical Society la semaine dernière à St. Louis, Missouri.
"C'est un moment intéressant pour être cosmologiste", a déclaré Carroll. «Nous sommes à la fois bénis et maudits. C'est un âge d'or, mais le problème est que le modèle que nous avons de l'univers n'a pas de sens. "
Tout d'abord, il y a un problème d'inventaire, où 95% de l'univers n'est pas comptabilisé. Les cosmologistes ont apparemment résolu ce problème en concoctant de la matière noire et de l'énergie sombre. Mais parce que nous avons «créé» de la matière pour l'adapter aux données ne signifie pas que nous comprenons la nature de l'univers.
Une autre grande surprise de notre univers provient des données réelles du vaisseau spatial WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) qui a étudié le fond cosmique des micro-ondes (CMB), "l'écho" du Big Bang.
«L'instantané WMAP de l'apparence du premier univers montre qu'il est chaud, dense et lisse [faible entropie] sur une large région de l'espace», a déclaré Carroll. "Nous ne comprenons pas pourquoi c'est le cas. C'est une surprise encore plus grande que le problème d'inventaire. Notre univers n'a tout simplement pas l'air naturel. " Carroll a déclaré que les états de faible entropie sont rares, en plus de toutes les conditions initiales possibles qui auraient pu évoluer vers un univers comme le nôtre, l'écrasante majorité a une entropie beaucoup plus élevée, pas inférieure.
Mais le phénomène le plus surprenant au sujet de l'univers, a déclaré Carroll, est que les choses changent. Et tout se passe dans une direction cohérente du passé au futur, à travers l'univers.
"C'est ce qu'on appelle la flèche du temps", a déclaré Carroll. Cette flèche du temps provient de la deuxième loi de la thermodynamique, qui invoque l'entropie. La loi stipule que les systèmes fermés passent invariablement de l'ordre au désordre au fil du temps. Cette loi est fondamentale pour la physique et l'astronomie.
L'une des grandes questions sur les conditions initiales de l'univers est pourquoi l'entropie a-t-elle commencé si bas? "Et la faible entropie près du Big Bang est responsable de tout ce qui concerne la flèche du temps", a déclaré Carroll. "La vie et la mort, la mémoire, l'écoulement du temps." Les événements se produisent dans l’ordre et ne peuvent pas être inversés.
"Chaque fois que vous cassez un œuf ou renversez un verre d'eau, vous faites de la cosmologie observationnelle", a déclaré Carroll.
Par conséquent, afin de répondre à nos questions sur l'univers et la flèche du temps, nous devrons peut-être réfléchir à ce qui s'est passé avant le Big Bang.
Carroll a insisté sur le fait que ce sont des questions importantes à considérer. "Ce n'est pas seulement de la théologie récréative", a-t-il déclaré. «Nous voulons une histoire de l'univers qui ait du sens. Lorsque nous avons des choses qui semblent surprenantes, nous recherchons un mécanisme sous-jacent qui rend ce qui était un puzzle compréhensible. L'univers à faible entropie est l'indice de quelque chose et nous devons travailler pour le trouver. »
À l'heure actuelle, nous n'avons pas un bon modèle de l'univers et les théories actuelles ne répondent pas aux questions. La relativité générale classique prédit que l'univers a commencé avec une singularité, mais cela ne peut rien prouver avant le Big Bang.
La théorie de l'inflation, qui propose une période d'expansion extrêmement rapide (exponentielle) de l'univers au cours de ses premiers instants, ne sert à rien, a déclaré Carroll. «Cela ne fait qu'aggraver le problème d'entropie. L'inflation nécessite une théorie des conditions initiales. »
Il existe également d'autres modèles, mais Carroll a proposé et semblait favoriser l'idée de multi-univers qui continuent de créer des univers «bébés». "Notre univers observable n'est peut-être pas toute l'histoire", a-t-il déclaré. "Si nous faisons partie d'un multivers plus grand, il n'y a pas d'état d'équilibre d'entropie maximale et l'entropie est produite via la création d'univers comme le nôtre."
Carroll a également discuté de nouvelles recherches que lui et une équipe de physiciens ont effectuées, en examinant à nouveau les résultats du WMAP. Carroll et son équipe disent que les données montrent que l'univers est «déséquilibré».
Les mesures du WMAP montrent que les fluctuations du fond des micro-ondes sont environ 10% plus fortes d'un côté du ciel que de l'autre.
Une explication de cet «univers lourd d'un côté» serait si ces fluctuations représentaient une structure restante de l'univers qui a produit notre univers.
Carroll a déclaré que tout cela serait aidé par une meilleure compréhension de la gravité quantique. «Les fluctuations quantiques peuvent produire de nouveaux univers. Si la fluctuation thermique dans un espace calme peut conduire à des bébés univers, ils auraient leur propre entropie et pourraient continuer à créer des univers. »
Certes, et Carroll a souligné ce point, toute recherche sur ces sujets est généralement considérée comme de la spéculation à l'heure actuelle. «Rien de tout cela n'est solidement établi», a-t-il déclaré. «Je parierais même de l'argent que c'est faux. Mais j'espère que je serai en mesure de revenir dans 10 ans et de vous dire que nous avons tout compris. "
Certes, en tant qu’écrivain, essayer d’encapsuler les propos et les idées de Carroll dans un court article ne leur rend certainement pas justice. Découvrez le point de vue de Carroll sur ces notions et plus encore sur son blog, Cosmic Variance. Lisez également un excellent résumé de la conférence de Carroll, écrit par Chris Lintott pour la BBC. Je réfléchis à la conversation de Carroll depuis plus d'une semaine maintenant, et contempler les débuts du temps - et même qu'il pourrait y avoir du temps avant le temps - a fait une semaine intéressante et captivante. Que ce moment m'ait fait avancer ou reculer dans ma compréhension reste à voir!
