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Derrière les courbures de l’espace-temps (9) : Vie et mort des univers


N.B. : Le livre « DERRIÈRE LES COURBURES DE L'ESPACE-TEMPS » présente ma vision personnelle de l’univers, obtenue au travers d’une enquête débridée à la croisée de la vie et des deux infinis. Il propose une explication, certes imaginaire mais cohérente et possible, de l’origine de l’eau, des espèces vivantes et de l’univers lui-même. On y parle entre autres d’énergie, de vie, de chaîne alimentaire, de quanta d’espace-temps ou « bulles d’espace-temps », de gravitation quantique, d’énergie noire, de matière noire, d’antimatière, de trous noirs, de relativité générale, de bosons de Higgs, d’univers unifié, de fractales, de chaos, de théorie du tout et du Big Bang. L’extrait présenté ci-dessous correspond au chapitre « VIE ET MORT DES UNIVERS » de ce livre (© Anne Spiteri, 2020 - Edition 2020 mise à jour en 2021 - ISBN numérique 979-10-262-5242-9).
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Résumé de ce chapitre

Où l'on découvre que l'apparition de la première bulle d'espace-temps au sein de l'énergie indifférenciée n'est pas plus mystérieuse que celle de la première cellule vivante au sein de la soupe primordiale ; que la gravitation est apparue en même temps que les bulles ; que la croissance de l'univers a commencé de façon exponentielle, entraînant l'apparition des trois forces non gravitationnelles et des particules élémentaires réelles ; que son ralentissement a entraîné l'apparition de la matière et la naissance de l'univers ; que la consommation d'espace-temps par la matière-énergie structure l'univers en matière noire et vide intersidéral ; que les trous noirs sont des fortes dépressions de bulles indispensables au cycle de l'énergie ; et enfin qu'il y a autant d'espèces d'univers que de bulles et qu'une compétition titanesque régit leur cohabitation dans l'énergie indifférenciée.

La première bulle et Tchaïkovski

Les théories quantique et relativiste sont incapables de mélanger l'infiniment petit et l'infiniment grand sur lesquels elles excellent pourtant chacune de leur côté. C'est donc sur leur capacité à produire un scénario cohérent à la croisée des infinis, genèse des univers et trous noirs, que nous allons tester les résultats de l'enquête. Le commencement de tout organisme vivant sexué réside dans une seule première cellule qui résulte de la fusion de deux gamètes mâle et femelle. Cette « cellule œuf » à l'origine de toutes les autres va ensuite se multiplier et se différencier en interagissant avec son environnement pour aboutir finalement à un organisme adulte. Tout ce que nous sommes, compte tenu de l'environnement où nous nous sommes développés, s'explique par le contenu de cette première cellule minuscule. La condition nécessaire pour que le commencement de l'univers réside aussi, de façon fractale, dans une cellule œuf, c'est qu'elle puisse l'expliquer tout entier. On a vu dans les chapitres précédents que les bulles d'espace-temps expliquaient le contenu de l'univers ainsi que ses propriétés théorisées par la physique quantique et la relativité générale. Il reste donc à vérifier qu'une seule bulle dans son environnement d'énergie indifférenciée peut aussi expliquer l'univers lui-même. En d'autres termes, tout l'univers n'est-il que le déploiement fractal à l'infini d'une « bulle œuf » qui résulte de l'intrication de deux doubles flux d'énergie antinomiques ? Commençons avec l'apparition de la première bulle d'espace-temps dans l'énergie indifférenciée. Une fois les conditions pour l'apparition de la vie sur terre1 réunies, il a fallu que la première cellule vivante apparaisse pour que la vie s'y développe effectivement. De même, une fois que l'énergie indifférenciée a atteint un niveau local suffisamment élevé, il a fallu que le premier quantum capable de la conditionner en espace-temps, avec son minuscule package d'énergie et d'informations topologiques et ses propriétés de fission, fusion et division binaire, apparaisse pour que cette énergie puisse se manifester en un univers. L'apparition de la première bulle dans la soupe immatérielle primordiale des brins de flux de l'énergie indifférenciée n'est en fait pas plus mystérieuse que celle de la première cellule vivante dans la soupe matérielle primordiale des molécules de la matière-énergie : tout était déjà là, ne demandant qu'à s'auto-organiser en créant une forme d'ordre à la fois éphémère et reproductible. De même que la première cellule vivante était présente dans son principe dans les molécules de la soupe primordiale, l'espace et le temps étaient présents dans leur principe dans les brins de flux de l'énergie indifférenciée : les phospholipides se sont peu à peu organisés en double membrane sphérique permettant l'apparition d'un petit espace intérieur et des réactions chimiques ; les brins de flux de l'énergie indifférenciée se sont peu à peu organisés pour former le flux fermé d'une bulle permettant l'apparition de l'espace, du temps et de l'information. Car on n'est certainement pas passé plus brutalement des brins de flux chaotiques au flux fermé quadripartite de la première bulle, que des phospholipides à la première double membrane sphérique. Sous la pression exercée par le niveau élevé de l'énergie indifférenciée, ces brins de flux ont dû s'organiser de façon progressive en commençant par exemple par deux flux circulaires réunis en un huit ; il a pu suffire qu'une première moitié de flux se forme pour qu'aussitôt la seconde se forme à son tour et se lie à la première en le complétant et le stabilisant, etc. L'hypothèse de l'auto-organisation de molécules ou de brins de flux chaotiques paraît en tous cas infiniment moins invraisemblable que celle d'un « Vieux » créateur sorti d'on ne sait où. Il y a simplement une première forme d'énergie aux origines historique et permanente de l'univers, comme il y a une première forme de vie à l'origine historique de toutes les espèces vivantes et une première cellule embryonnaire à l'origine de chacun d'entre nous. L'espace-temps macroscopique apparaît ensuite sous la forme d'un empilement dont les bulles sont jointives à cause de la pression exercée par l'énergie indifférenciée dans laquelle elles baignent. Il s'est construit historiquement et se construit en permanence brique par brique ; ces briques sont des bulles élémentaires, seules bulles capables de conditionner l'énergie indifférenciée et qui fusionnent éventuellement après en bulles composées. Elles sont les toutes premières formes de vie de l'univers. S'il ne fait aucun doute que la première bulle est apparue de façon spontanée et naturelle, il aura cependant certainement fallu, comme pour la première cellule vivante, des millions d'essais de flux d'énergie fermés avant qu'une première « bonne » bulle n'émerge et avec elle la capacité du vide indifférencié à se manifester durablement en univers. Des millions de candidates et d'embryons d'univers avortés ont dû naître et retourner presque aussitôt à leur néant avant d'aboutir à cette première bonne bulle : celle qui a une bonne taille, une bonne énergie et des bons motifs topologiques. Le fait qu'il existe une première bonne bulle ne signifie bien sûr pas que ce soit la seule bonne bulle possible, c'est-à-dire capable de bâtir un univers. Notons que la première bulle à l'origine de l'espace et du temps a émergé d'une énergie indifférenciée sans espace ni temps ; à cet instant sans temps, elle était donc seule au milieu de nulle part ! Toutes les bulles filles issues de la division des bulles mères émergent sans cesse de partout. Il n'y a pas de centre dans l'univers : aucune bulle n'a jamais pu et ne pourra jamais se prévaloir comme centre. Comme le corps humain, l'univers naît d'une seule bulle dont la trace se perd ensuite définitivement au milieu du nombre infini de ses descendantes. Notons aussi que la part d'énergie indifférenciée qui va se manifester dans l'univers n'est pas contenue dans sa première bulle infinitésimale, mais dans une dimension sous-jacente. Toute l'énergie de l'univers ne s'est donc jamais trouvée concentrée dans un point de la taille de Planck : il n'y a pas plus de singularité au commencement de l'univers que dans le vide quantique ! L'espace-temps des bulles permet non seulement de voir la gravitation autrement que comme une courbure géométrique, mais aussi de voir le début de l'univers autrement que comme une explosion d'énergie : de même que dans un embryon ou une tumeur, il n'y a eu qu'une multiplication très rapide de bulles. L'espace-temps et l'univers ont simplement commencé avec une minuscule bulle qui s'est divisée en deux, puis encore en deux et ainsi de suite. Comment visualiser cette naissance ? En écoutant le « Concerto pour violon » de Tchaïkovski. L'énergie indifférenciée déchaînée des commencements retient soudain son souffle : la petite voix de la première bonne bulle d'espace-temps s'élève de son sein et va ensuite plaider longuement sa cause ; combien de ses congénères moins douées ont en effet été englouties à peine nées, avant qu'elle ne soit acceptée, elle et sa progéniture sacrément envahissante ! En enroulant son flux, cette voix s'élève du chaos de l'énergie indifférenciée comme la voix de la première cellule vivante du chaos de la soupe primordiale et comme la première plainte du violon solo dans le concerto de Tchaïkovski.

L'inflation et les particules élémentaires

Si la première bulle était apparue dans un contexte de niveau local de l'énergie indifférenciée élevé sans plus, l'univers n'aurait été fait que d'espace-temps2. Car un univers comportant aussi de la matière ou de l'antimatière exige que ce niveau soit très élevé. Dans ce cas en effet, l'apparition de la première bulle est suivie d'une série de divisions binaires extrêmement rapides. La pression exercée sur les bulles par l'énergie indifférenciée ainsi que la pression de bulles générée par le rythme effréné avec lequel elles doivent s'insérer dans cet empilement sont très fortes ; si bien que les bulles élémentaires fusionnent et fissionnent très rapidement sous la forme de bulles composées plus résistantes, et que la super matière noire y est majoritaire. C'est donc dans cette super matière noire et avec une intense activité de fusion et de fission libérant les trois familles de particules élémentaires virtuelles, que les bulles des forces faibles et fortes font leur toute première apparition et prennent le dessus. Malgré les fissions, les multiplications et fusions de bulles élémentaires engendrent une surpression de bulles composées ; et comme le montre le petit calcul qui suit, cette surpression est de nature à engendrer de l'inflation, version extrême de l'expansion. Supposons en effet que le niveau d'énergie indifférencié soit tel qu'une bulle élémentaire se divise toutes les k secondes, et omettons dans un premier temps la fusion et la fission. Au bout d'un temps t, il y aura donc 2t/k bulles. Puisque les bulles sont jointives dans un empilement de densité 74 %, et qu'une bulle a un diamètre de 1,6.10-35 m et donc un volume de 2,1.10-105 m3, le volume de l'univers est de 2,1/0,74.10-105 2t/k m3 ; ce qui, en supposant que l'univers ait la forme d'une boule, correspond à un diamètre de 1,8.10-35 2t/3k m et à une vitesse de croissance de 1,8 ln2/3k 10-35 2t/3k m/s. Le diamètre de l'univers double donc toutes les 3k secondes et une seule bulle atteindrait la taille d'un pamplemousse d'environ 10 cm de diamètre au bout de seulement 336 divisions. On avait évalué la durée moyenne de vie d'une bulle à 10-33 s ; mais cette durée, étant d'autant plus courte que le niveau de l'énergie indifférenciée est élevé, pourrait n'être que de 10-34 s au commencement de l'univers. De plus, puisqu'elle doit pouvoir se multiplier pour fabriquer notre précieux espace-temps, le temps pour qu'une bulle élémentaire se divise est forcément plus petit que sa durée de vie ; estimons-le à 10-35 s. Après l'avoir multiplié par 10 pour prendre largement en compte la fusion et la fission, on appliquera donc les formules précédentes en supposant que l'ordre de grandeur de k au commencement de l'univers est de 10-34 s ; autrement dit que tout se passe comme si c'étaient les bulles composées qui se divisaient, et ce toutes les 10-34 s et sans fusion ni fission. Dans ces conditions, la vitesse de croissance de l'univers dépasse3 la vitesse de la lumière au bout de seulement 9,8.10-33 s, alors qu'il ne mesure que 1,3.10-25 m ! Et il atteint la taille d'un pamplemousse au bout de 3,4.10-32 s, avec une vitesse de croissance de 2,3.1032 m/s ! Même si ce calcul n'est qu'indicatif, une infime fraction de seconde suffit vraisemblablement pour que l'espace-temps croisse largement plus vite que la vitesse de la lumière. C'est cela qui va permettre aux fermions et aux antifermions d'apparaître à leur tour. La synergie inflation-fission sépare en effet complètement chacun des couples de fermions antinomiques virtuels libérés par les bulles : l'antifermion est émis localement à la vitesse de la lumière, mais pendant le laps de temps infinitésimal qui précède l'émission de son fermion jumeau, la bulle mère a été déplacée à une vitesse bien supérieure à celle de la lumière à cause de l'insertion de nouvelles bulles. Les deux fermions antinomiques virtuels qu'elle a libérés, eux-aussi écartés passivement l'un de l'autre à vitesse inflationnaire, ne peuvent donc plus s'annihiler ensemble. Une fois séparés, il leur suffit pour devenir réels d'intégrer rapidement un peu d'énergie au sein de leurs flux. Cette énergie leur est justement offerte à foison sous la forme des photons et des gluons particulièrement énergétiques et denses pendant cette phase. Les fermions et antifermions virtuels deviennent donc réels grâce à la fois à l'inflation qui les sépare et à l'énergie qu'ils peuvent aisément récupérer. Mais ils restent isolés. Ils ne peuvent en effet pas s'assembler en nucléons, noyaux ou atomes parce que les flux plus complexes de la matière, étant moins résistants que les particules élémentaires à une telle quantité d'énergie en leur sein, exploseraient ; l'apparition de ces flux devra donc attendre que le niveau de l'énergie indifférenciée ait suffisamment diminué. On a vu que, hors période ou zone localement inflationnaire, un fermion virtuel avait besoin d'un fermion réel pour devenir à son tour réel en prenant sa place via le processus de transfert d'énergie ; ce qui rend constant le nombre total de fermions réels. C'est différent en cas d'inflation : parce qu'elle sépare les couples antinomiques virtuels, l'inflation est la seule opportunité pour les fermions et antifermions virtuels de devenir réels sans passer par le processus de transfert d'énergie, donc d'être créés ! On notera que dans les deux cas, l'accès des fermions virtuels à la réalité nécessite qu'il y ait séparation des couples fermion-antifermion virtuels libérés par les bulles : soit parce que les positons ou antiquarks virtuels sont récupérés respectivement par des électrons ou des quarks réels lors du processus de transfert d'énergie, soit à cause de l'inflation lors du Big Bang version bulles.


Fig. 10: L'espace-temps, de la première bulle à l'univers


Matière réelle et antimatière virtuelle

Le niveau local de l'énergie indifférenciée diminue rapidement au fur et à mesure qu'elle est conditionnée en quanta d'espace-temps, et avec lui le rythme de division des bulles, la vitesse de croissance de l'espace-temps et l'inflation. Si bien que la densité de l'espace-temps finit par passer de 74 % à 68 %, densité de la matière noire de notre univers actuel. Cette transition de densité permet le maintien sans fusion d'une grande partie des bulles élémentaires : les trois champs non gravitationnels et leurs trois sortes de bulles peuvent désormais coexister. Au cours de ce Big Bang, la force électromagnétique ne se manifeste qu'après les forces fortes et faibles, mais ce n'est qu'une apparence : le champ électromagnétique ne semble absent lors des très fortes densités de l'espace-temps que parce que les bulles élémentaires, bien que premières arrivées, fusionnent très rapidement en bulles composées ou fissionnent. La question de l'ordre d'apparition de la gravitation ou de sa séparation d'avec les trois autres forces ne se pose pas plus : dès qu'il y a des bulles et des fissions donc dès le tout début de l'espace-temps, il y a des déplacements de bulles et donc possibilité de gravitation. La fin de l'inflation permet l'apparition du processus de transfert d'énergie, mais aussi de la masse par viscosité spatio-temporelle qui va avec. De plus, si l'inflation a permis l'apparition de l'ensemble des trois forces à l'origine de la diversité des couples de particules élémentaires virtuelles de matière et d'antimatière ainsi que leur accès au réel, c'est la fin de l'inflation qui permet l'apparition de la matière. En effet, les fermions et antifermions créés durant l'inflation et qui ne se sont pas annihilés entre eux s'amalgament alors en petits groupes séparés soit de fermions soit d'antifermions. Une fois rassemblés, ces flux d'énergie fermés s'auto-organisent et se combinent entre eux pour former des flux fermés plus complexes et des amas infinitésimaux soit de matière soit d'antimatière ; de façon fractale, les premières cellules vivantes comme les bactéries n'étaient pas liées entre elles, tandis que les formes de vie plus complexes comme les unicellulaires eucaryotes ont évolué pour former des ébauches de société pluricellulaires puis des tissus. C'est d'ailleurs dans les conditions physiques encore extrêmes associées à toute cette agitation que l'hydrogène et d'hélium se forment ; les atomes plus complexes ne se formeront eux qu'après la naissance de l'univers, dans les conditions physiques relativement extrêmes générées au sein des étoiles. L'univers en gestation se présente donc comme une cohabitation égalitaire de grumeaux de matière et d'antimatière : ces entités antinomiques coexistent tant qu'elles ne se croisent pas, auquel cas elles s'annihilent. C'est grâce au niveau moins élevé de l'énergie indifférenciée que les flux complexes de matière ou d'antimatière n'explosent plus, mais ils doivent désormais assurer leur maintien et donc utiliser le processus de transfert d'énergie. Or le transfert d'énergie des bulles à ces flux repose sur l'ordre dans lequel se déroule la fission, l'antiparticule virtuelle émergeant toujours légèrement avant sa particule virtuelle jumelle ; et cette dissymétrie est défavorable et même létale à l'antimatière ! Intéressons-nous en effet à l'antiparticule virtuelle qui émerge de sa bulle : si elle se retrouve au sein d'un flux complexe d'antimatière, elle va très probablement s'annihiler avec sa particule virtuelle jumelle qui la suit de peu et il n'y aura pas de transfert d'énergie ; si elle se retrouve par contre au sein d'un flux complexe de matière, elle va très probablement s'y annihiler avant même que sa particule virtuelle jumelle n'apparaisse et il y aura transfert d'énergie. Autrement dit, les annihilations de l'antiparticule virtuelle avec sa particule virtuelle jumelle sont bien plus fréquentes si elle émerge au sein d'une zone d'antimatière qu'au sein d'une zone de matière. C'est donc simplement parce que l'antimatière utilise l'énergie des bulles de façon beaucoup moins performante qu'elle a disparu au profit de la matière. Au final, la matière est liée à l'espace-temps dès l'origine et en permanence grâce à une simple dissymétrie temporelle infinitésimale. Grâce à cette dernière, non seulement la synergie inflation-fission peut séparer les particules élémentaires virtuelles de matière et d'antimatière et les rendre réelles ; mais la matière peut ensuite entrer dans la chaîne alimentaire et se maintenir, tandis que l'antimatière ne peut pas s'alimenter et finit par s'effondrer sur elle-même et disparaître. Il ne faut toutefois pas oublier que si l'antimatière a disparu de notre univers, ce n'est qu'en surface ; car elle y reste souterraine sous la forme d'antiparticules virtuelles qui lui permettent d'y jouer un rôle décisif. Sans antimatière, il n'y aurait simplement pas de transfert d'énergie et donc pas de matière ! La situation symétrique est tout autant possible : n'importe quel univers a la nature de l'entité, matière ou antimatière, qui émerge en dernier lors de la fission des quanta d'énergie dont son espace-temps est fait. Voilà pourquoi nous sommes dans un univers Lilliput.

Vide intersidéral ou matière noire

Le niveau local de l'énergie indifférenciée est à présent à peine supérieur et donc comparable à celui de notre univers actuel. La matière est apparue sous la forme d'atomes d'hydrogène et d'hélium et l'antimatière a disparu. Le vide intersidéral fait son apparition. Puisque les bulles à photons sont majoritaires au sein de l'espace-temps et qu'il n'est plus inflationnaire, la lumière peut enfin y circuler ; elle a en effet besoin de nuages de photons virtuels pour se propager, mais ne peut le faire si l'espace-temps se dilate plus vite que la vitesse de lumière. L'univers en gestation donne donc naissance à l'univers visible. Le fond diffus est l'empreinte énergétique de cette naissance. Mais l'univers naissant apparaît-il en positif ou en négatif ? Autrement dit, ses spots de température plus élevée révèlent-ils les premiers amas de matière en train d'apparaître ou les derniers amas d'antimatière en train d'imploser ? Parce qu'elles sont capables d'empaqueter l'énergie indifférenciée, de se reproduire, de se différencier et de transmettre leur énergie à la matière-énergie, les petites bulles d'espace-temps sont vouées à la création et au maintien de l'univers. Ce sont les architectes éphémères et minuscules d'un espace-temps qui est aussi l'habitat nourricier de la matière. La consommation de cet espace-temps par la matière-énergie et la gravitation qui en découle animent désormais l'univers. Mais comment cela se traduit-il sur son architecture à grande échelle ? La matière densifie l'espace-temps présent en son sein et autour d'elle pour le rendre capable de l'alimenter. Dans l'univers non inflationnaire, c'est la matière qui génère la matière noire et pas l'inverse, même si la matière noire engendre aussi de la gravitation qui peut attirer la matière. Imaginons d'ailleurs que l'on place un corps céleste dans un immense vide intersidéral dénué de matière : ce corps consomme des bulles et engendre de la gravitation ; l'espace-temps se densifie alors aussitôt en matière noire en son sein et tout autour de lui. Tandis que si on place un volume de matière noire au sein de ce même vide intersidéral, autrement dit si on densifie localement l'espace-temps, il n'y apparaîtra pas pour autant de corps céleste ; la matière noire peut en effet attirer à elle de la matière qui existe déjà, mais elle ne peut générer de la matière nouvelle qu'en cas d'inflation. La matière structure l'univers comme l'homme, les animaux et les plantes structurent la nature ; et de même que la terre peut exister sans eux et pas l'inverse, la matière noire peut exister sans matière et pas l'inverse, sauf peut-être de façon très locale si la densité de la matière est très faible ou de façon très transitoire. Voilà pourquoi, à l'échelle de l'univers, l'espace-temps se structure d'un côté en vastes enveloppes à teneurs plus ou moins élevées en matière noire qui abritent la matière regroupée en galaxies et amas de galaxies ; et de l'autre en immenses poches de vide intersidéral presque pur éloignées de toute gravitation. Cet espace-temps qui se distribue ainsi entre les zones peu denses et vides de matière des déserts intersidéraux et les zones plus denses et peuplées de matière des gras pâturages de la matière noire, n'est-ce pas la preuve que la nature ne gâche pas l'énergie ? Le niveau local de l'énergie indifférenciée détermine le rythme de division des bulles et donc l'intensité de l'énergie noire. Cette énergie correspond à une pression d'expansion et non à une expansion effective, laquelle est impossible tant que le bilan dynamique penche en faveur d'une dépression de bulles. L'énergie noire se manifeste donc plutôt dans le vide intersidéral où les bulles ne sont pas ou peu consommées par la matière-énergie, que dans les enveloppes de matière noire qui sont le royaume de la gravitation. Cet espace intersidéral en expansion alors que les galaxies elles-mêmes ne le sont pas, n'est-ce pas la preuve de l'existence d'une chaîne alimentaire de l'espace-temps vers la matière-énergie ? Notons que l'on trouve une majorité de bulles à photons dans la matière noire comme dans le vide intersidéral, mais contrairement à l'empilement à 52 % du vide intersidéral, l'empilement à 68 % de la matière noire supporte des flux de bulles d'origine gravitationnelle ; car dès que les bulles s'écoulent, l'empilement change de structure et devient plus dense et plus stable. Notons aussi que, même si le vide intersidéral est fait de bulles à photons, cela n'empêche pas les bulles à bosons forts et faibles d'y apparaître si besoin puisque l'intrication entre les champs quantiques et la gravitation fait que les trois champs quantiques coexistent réellement en chaque point de l'espace-temps lorsqu'il est stimulé par la matière-énergie. En fait, les transitions de densité de l'espace-temps c'est-à-dire de mode d'auto-assemblage des bulles d'énergie qui le composent ont lieu à toutes les échelles, sans cesse et partout. Revenons à présent à la croisée des infinis avec un mot sur les atomes. On trouve de la super matière noire au sein des noyaux atomiques et des zones extrêmes de l'univers ; de la matière noire au sein des nuages électroniques et dans et autour des zones de matière ou autres4 ; et du vide intersidéral loin de toute gravitation. Chaque atome, du centre à la périphérie, résume ainsi la formation de l'univers : le noyau atomique est semblable à l'univers embryonnaire, avec son flux très énergétique qui structure l'atome, sa taille relativement minuscule et sa super matière noire à majorité de bulles à bosons forts et faibles ; le nuage électronique périphérique est semblable à l'univers naissant, avec sa taille relativement immense et sa matière noire à majorité de bulles à photons. Le déroulement spatial de l'espace-temps dans l'atome, du noyau au nuage électronique, reproduit donc le déroulement temporel de l'espace-temps dans l'univers : l'espace et le temps sont tellement la même chose que ce qui s'est passé historiquement dans le temps est comparable à ce qui se passe actuellement dans l'espace ! La super matière noire de l'univers en gestation s'explique toutefois par le haut niveau de l'énergie indifférenciée alors que celle du noyau atomique s'explique par la présence de flux de matière très énergétiques. Les bulles de la force électromagnétique sont apparues historiquement et apparaissent toujours en premier à partir de l'énergie indifférenciée ; les bulles des forces forte et faible sont apparues historiquement dans la super matière noire de l'univers en gestation au Big Bang, et ces bulles apparaissent toujours actuellement dans la super matière noire des noyaux atomiques. Si bien que la fusion a créé historiquement la diversité de l'univers et elle maintient aussi sans cesse cette diversité : les trois forces non gravitationnelles sont apparues au Big Bang et apparaissent aussi sans cesse actuellement selon le même schéma. Il y a un parallèle étonnant entre l'origine historique des quarks dans l'univers en gestation et leur rôle dans le maintien en énergie des noyaux atomiques. Le développement d'un atome résume l'évolution de l'univers, comme celui d'un embryon humain l'évolution des espèces vivantes : l'ontogenèse résume la phylogenèse de façon fractale ! On peut ainsi supposer que la densité d'énergie présente dans l'espace infinitésimal du flux d'un noyau atomique est du même ordre de grandeur que la densité d'énergie présente lors de la naissance de l'univers.

Les trous noirs version bulles

Que ce soit pour sa création, son dynamisme ou son maintien énergétique, un univers avec de la matière a besoin de la fission et de ses trous infinitésimaux d'espace-temps. Mais il y a aussi des trous macroscopiques d'espace-temps dans l'univers et ils jouent un rôle tout aussi fondamental à cette échelle que leurs modèles réduits à l'échelle infinitésimale. Ces versions extrêmes de la gravitation sont des trous noirs, et ils sont abrités dans les enveloppes de matière noire. Ce sont en effet de fortes dépressions polarisées d'espace-temps qui se forment à cause d'une consommation excessive de bulles d'espace-temps sur la zone concernée. On avait comparé une masse dans l'empilement de bulles à une pompe dans la mer qui ferait disparaître les molécules d'eau qu'elle aspire. En restant dans cette analogie, un trou noir est simplement une pompe aspirante qui se met à caviter5 parce que son débit est trop élevé : c'est une cavitation de l'espace-temps ! Les trous noirs sont bien nommés puisqu'une cavité ou une dépression, c'est aussi un trou ; mais parce qu'ils se comportent au niveau gravitationnel comme des masses, ces monstres affamés de bulles devraient plutôt s'appeler des corps noirs. En restant dans l'analogie d'une pompe qui cavite, la matière qui voit son espace-temps s'évaporer, s'effondre sur elle-même, laissant une grande part de son énergie retourner à l'énergie indifférenciée donc disparaître de l'univers ; l'image des trous noirs expulsant des jets de rayons ? rappelle d'ailleurs étrangement les jets de cavitation, et c'est probablement sous cette forme que la petite part épargnée de l'énergie initiale de la matière est renvoyée dans l'univers. Toute l'énergie qui disparaît de l'univers par un trou noir réintègre le compartiment de l'énergie indifférenciée ; il n'y a donc pas plus de singularité dans un trou noir qu'au Big Bang. Toutes les informations antinomiques en provenance de la matière ou des bulles d'espace-temps qui retournent à l'énergie indifférenciée se perdent alors dans sa neutralité. Les trous noirs permettent donc le recyclage de l'énergie mais aussi de l'information : ce sont des trous de mémoire de l'univers et des éléments régulateurs essentiels de son cycle de l'énergie. Ils sont un peu le tube digestif de l'univers. Car c'est essentiellement par eux que la matière retourne à l'énergie indifférenciée et qu'elle peut être recyclée. Les trous noirs prouvent l'existence de l'énergie indifférenciée ! La gravitation très élevée qu'ils engendrent a forcément aussi des conséquences sur la propagation de la lumière : pour les mêmes raisons qu'elle est déviée vers eux, elle ne peut en sortir ni circuler en leur sein. Examinons à présent en détail ces trous noirs, en commençant par la première de leurs deux variantes, les « trous noirs stellaires ». Ils résultent de l'effondrement gravitationnel d'une étoile. Pour eux, tout se passe à un niveau local stellaire : c'est la densité relativement trop élevée de la matière d'un corps céleste qui est à l'origine de la dépression très élevée d'espace-temps et de la gravitation tout aussi élevée qui s'en suit. Cette gravitation très forte attire vers le trou noir toute la matière aux alentours, ce qui alimente d'autant plus la dépression d'espace-temps. En fonction de la quantité de corps célestes présente aux environs du trou noir et donc susceptible de continuer à l'alimenter, la dépression initiale d'espace-temps prend un temps plus ou moins long pour se résorber. Le trou noir laisse alors la place à une boule de matière noire. Cette cicatrice dans l'espace-temps disparaîtra elle aussi peu à peu. Un trou noir stellaire finit donc par s'effacer de lui-même après une vie plus ou moins longue. Les « trous noirs supermassifs » sont eux aussi des fortes dépressions polarisées d'espace-temps liées à la présence de matière. Mais à la différence des trous noirs stellaires, ils sont beaucoup plus vastes et on en trouve systématiquement au centre de toutes les grosses galaxies. Pourquoi ? Parce qu'ils n'ont pas la même origine. Il y a en effet deux façons de trouer une nappe en son milieu : soit on l'étire très fort à cet endroit, c'est le trou noir stellaire ; soit on l'étire très fort à partir de tous les bords, c'est le trou noir supermassif. On peut aussi comparer un trou noir supermassif à un jardinier qui possède un petit puits pour arroser son potager en été, et dont le terrain se fait peu à peu entourer de champs de maïs. Le maïs consomme beaucoup d'eau en été et il y a tellement de champs à irriguer que la nappe phréatique se creuse de plus en plus en son centre. Si bien que le puits du jardinier se tarit et que son potager autrefois verdoyant devient un désert au milieu des champs de maïs qui l'encerclent. Pour comprendre les trous noirs supermassifs, il faut de même s'intéresser à ce qui se passe lorsqu'une galaxie grossit. Une petite galaxie se peuple peu à peu de planètes et d'étoiles et finit par devenir une grosse galaxie pleine de corps célestes à perte de vue, chacun se comportant comme une pompe aspirante de bulles. Plus ces pompes sont nombreuses, plus les flux de bulles disponibles se réduisent en priorité et de façon marquée dans la zone du centre de gravité de la consommation en bulles de la galaxie, tous corps célestes et matière noire confondus. À partir d'une taille galactique plus ou moins grande selon le niveau de l'énergie indifférenciée sous-jacente, c'est inéluctable, cette zone centrale n'a plus assez de bulles à consommer. Toutes les pompes aspirantes qui s'y trouvent se mettent donc à caviter. Tous les corps célestes qui se trouvaient au centre de gravité de la galaxie ne peuvent plus s'alimenter en énergie et s'effondrent sur eux-mêmes. Alors qu'ils n'étaient pas en capacité de devenir un trou noir chacun de leur côté, ils deviennent un trou noir collectif ; et compte tenu de son origine, un trou noir supermassif peut se former même si il n'y a aucun corps céleste au centre de la galaxie. Voilà ce qui explique non seulement la position centrale spécifique de ce type de trous noirs mais aussi leur gigantisme. Car plus la galaxie est grosse ou dense, plus la zone déprimée en son centre gravitationnel est grande ; elle grandit en fait avec sa galaxie. Les trous noirs supermassifs résultent donc du même principe de dépression d'espace-temps que les stellaires, mais décliné selon une variante opposée : la dépression n'est pas due à la densité trop élevée d'un corps céleste mais à une étendue spatiale trop importante remplie de corps célestes ordinaires. Si leur origine fait que les trous noirs supermassifs peuvent être moins denses que les stellaires, leur taille gigantesque fait que la gravitation qu'ils engendrent peut être plus forte. Les trous noirs supermassifs étant avant tout des trous noirs, ils ont les mêmes propriétés de gravitation, de recyclage de l'énergie et de l'information, de régulation du cycle de l'énergie et de déviation de la lumière que leurs cousins stellaires. Mais leur origine différente implique une évolution différente. Alors qu'un trou noir stellaire est un trou noir fonctionnel et donc relativement éphémère, un trou noir supermassif est un trou noir structurel intrinsèquement lié à l'existence d'une galaxie et donc durablement installé en son centre de gravité de consommation d'espace-temps. En dehors donc d'accidents de parcours au niveau de leur galaxie, il n'y a aucune raison pour que la dépression galactique centrale à l'origine des trous noirs supermassifs se résorbe6.

Une compétition de titans

Comment l'univers adulte peut-il bien évoluer ? Un univers est fait de bulles d'espace-temps qui représentent l'essentiel de son énergie manifestée, et éventuellement de matière-énergie. Avec son espace-temps, sa matière-énergie et sa chaîne alimentaire, c'est un écosystème dont le nôtre n'est qu'une fractale. On peut donc prévoir qu'il va peu à peu évoluer vers un équilibre dynamique global, son « climax » ; du moins dans le cas simple où le système univers-énergie indifférenciée couplée à cet univers serait à peu près isolé, autrement dit où l'énergie indifférenciée d'une part et l'énergie manifestée en espace-temps et matière-énergie d'autre part se comporteraient en vases communicants. Comment cet équilibre se met-il en place ? Après une croissance inflationnaire où une grande partie de l'espace-temps et toute la matière ont été créés, le niveau de l'énergie indifférenciée a beaucoup baissé ; il diminue désormais lentement tandis que l'univers entame une phase plus tranquille d'expansion. Tant que ce niveau reste suffisant, l'espace-temps maintient la matière-énergie, se renouvelle et reste en expansion. Le cas échéant, une dépression généralisée d'espace-temps s'installe, suivie d'une contraction et d'un début d'effondrement de la matière-énergie. Mais au fur et à mesure que ces deux compartiments se vident de leur énergie, le niveau de l'énergie indifférenciée remonte. L'univers repart alors en expansion et tout recommence avec de moins en moins d'ampleur. Au bout d'un certain nombre de ces cycles limités d'expansion-contraction, les trois compartiments énergie indifférenciée, espace-temps et matière-énergie finissent par se stabiliser en entretenant des échanges d'énergie équilibrés. Ces oscillations amorties aboutissent donc à un univers globalement stable et durable, sans fin ni recommencement ; car en fin de contraction, la matière-énergie et l'espace-temps ne disparaissent pas, et l'énergie indifférenciée ne remonte pas dans son ensemble à un niveau inflationnaire. Concrètement, cette vie cyclique passe par les trous noirs. En effet, quand le niveau de l'énergie indifférenciée diminue dans son ensemble, toutes les dépressions locales d'espace-temps s'accentuent. Les trous noirs apparaissent donc de plus en plus facilement en commençant par les zones qui concentrent le plus de matière. C'est par eux qu'une partie de l'énergie manifestée redevient brins de flux chaotiques et que le niveau local de l'énergie indifférenciée remonte. Où se situe notre univers dans cette alternance post Big Bang de cycles d'expansion-contraction de plus en plus amortis qu'est peut-être son histoire ? Probablement au début de la phase d'expansion d'un nième cycle d'expansion-contraction puisque c'est là que l'expansion s'accélère ; et les trous noirs apparaîtront de plus en plus tôt dans la vie de nos étoiles et galaxies avant que l'univers n'entame une nouvelle phase de contraction. Ne nous réjouissons cependant pas trop vite de cette promesse d'avenir durable. D'abord parce que l'équilibre dynamique de tout écosystème reste précaire : de même qu'un rien comme l'augmentation des gaz à effet de serre peut faire basculer l'écosystème terrestre, un rien peut faire basculer l'écosystème univers. Il n'est en particulier pas à l'abri d'accidents de parcours létaux comme par exemple le blocage de la production d'espace-temps. Il suffit pour cela qu'un « virus cosmique », c'est-à-dire un brin de flux capable de s'insérer dans ses bulles et d'en bloquer la division tout en les forçant à libérer encore plus de ces brins de flux viraux, apparaisse au sein de l'énergie indifférenciée. Mais surtout, parce que le système univers-énergie indifférenciée n'est pas un système isolé : on ne peut pas limiter l'énergie indifférenciée à l'échelle locale de l'univers auquel elle est couplée ! Et quand les univers prennent en compte ce qui les déborde, leurs accidents de parcours internes ne sont rien par rapport au danger permanent qui menace leur survie : la présence d'autres univers. Car sans cesse de nouvelles espèces de bonnes bulles d'espace-temps et de nouveaux univers liés à ces bulles apparaissent et exploitent la même énergie indifférenciée dans une compétition acharnée. Des univers affamés d'énergie de la naissance à la mort où ils devront tout restituer se développent donc a priori partout et sans cesse dans l'énergie indifférenciée, avec ou sans matière selon son niveau local à leur naissance. Comment cohabitent-ils ? Des univers éloignés peuvent entrer en compétition en limitant l'un l'autre à distance leur niveau local d'énergie indifférenciée, comme quand le niveau local d'une nappe souterraine baisse à cause d'un pompage éloigné ; lorsque l'énergie indifférenciée dont il dispose diminue trop, l'univers et toutes les informations qu'il contenait rejoignent alors intégralement ce compartiment. Si des univers se retrouvent avec une partie commune, parce que l'un émerge au sein de l'autre ou parce qu'ils finissent par se rejoindre, il n'y a qu'une règle : les bulles les plus performantes c'est-à-dire qui se multiplient le plus vite à niveau d'énergie indifférenciée égal, prennent la place des autres. Ces dernières disparaissent alors, ainsi que tout l'univers qu'elles avaient bâti ; car quand les bulles d'un espace-temps sont remplacées par une nouvelle espèce de bulles, la matière adaptée à la consommation des anciennes bulles ne peut plus s'alimenter : étant incapable de reconnaître et donc d'utiliser les particules virtuelles exotiques que les nouvelles bulles libèrent, elle s'effondre en même temps que ses bulles préférées. De nouvelles bulles plus performantes peuvent aussi apparaître spontanément, par mutation ou encore par hybridation c'est-à-dire fusion de bulles d'espèces différentes ; exactement comme sont apparues un jour sur la terre de nouvelles cellules vivantes capables d'utiliser l'oxygène pour extraire l'énergie des glucides, avec donc un rendement plus compétitif que celui des cellules précédentes qui n'utilisaient que la fermentation. Au final, il faut imaginer une cohabitation d'univers comme des colonies de bulles d'espace-temps de différentes espèces qui grossissent puis entrent en compétition à distance ou lorsqu'elles se rencontrent, au profit des plus performantes et en se croisant éventuellement. Les univers qui peuplent l'énergie indifférenciée sont donc soumis à une véritable sélection naturelle qui ne garde que ceux fondés sur les bulles les plus performantes sur le plan énergétique ; et la sélection naturelle que l'on connaît sur la terre n'en est qu'une fractale. L'énergie indifférenciée donne naissance aux espaces-temps et à leurs univers qui naissent, se maintiennent un temps puis meurent en la laissant disponible pour d'autres aventures. Elle est donc la seule réalité qui perdure ; tout le reste n'est que bulles et compagnie. Chaque univers est produit par son vide le plus profond qui finit par le dévorer entièrement, espace-temps compris. Mais les bulles de l'ensemble des univers qui nous entourent ont une histoire commune faite de dominations, d'hybridations, de mutations et de contaminations virales. Peut-être l'analyse de leurs patterns nous permettra-t-elle donc de découvrir un jour la généalogie de notre propre bulle et ancêtre primordial de 13,7 milliards d'années ?





Notes (retourner à la page web précédente pour retrouver le corps du texte)

1 Énergie solaire, eau et molécules organiques élémentaires.

2 Et bien sûr de particules élémentaires virtuelles de matière et d'antimatière.

3 Elle dépasse la vitesse de la lumière au bout de 3k/ln2 ln(7,2k 1043) s, et cela va encore plus vite si la taille des bulles composées dépasse d'un iota celle des bulles élémentaires !

4 De la matière noire peut apparaître dans le vide intersidéral si le niveau local de l'énergie indifférenciée augmente ou par exemple le long d'un faisceau lumineux.

5 Lorsqu'une pompe cavite, il se crée une dépression qui peut être assez forte pour vaporiser l'eau avec la formation de bulles de vapeur destructrices et projection de puissants jets de liquide.

6 Ce centre peut toutefois se déplacer selon l'évolution de la galaxie. Par ailleurs, en cas de forme ou de répartition des masses déséquilibrées, une galaxie peut héberger plusieurs trous noirs supermassifs.


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