Derrière les courbures de l’espace-temps (5) : l'espace-temps macroscopique

« Ces petites bulles sont accolées les unes aux autres et remplissent tout l'espace à perte de vue : ça grouille, ça fourmille à l'infini de bulles qui se dédoublent, fusionnent ou éclatent. J'ai le sentiment de voir la vie la plus profonde et la plus intime de l'univers ! » (Extrait du rêve)

Résumé de ce chapitre

Où l'on découvre que l'espace-temps macroscopique se présente comme un empilement chaotique de bulles d'espace-temps non reliées entre elles ; que selon la densité de cet empilement, il y a plusieurs états du vide plein de bulles d'énergie qu'est l'espace-temps assimilable au vide quantique ; que la matière noire et l'énergie noire ne sont que des bulles d'espace-temps ; que cet empilement constitue le squelette énergétique en renouvellement permanent de l'univers ; et enfin que l'espace-temps des bulles supporte et unifie les trois forces non gravitationnelles de l'univers.

Un empilement plus ou moins dense

Nous sommes partis du vide le plus profond qui soutient l'univers, l'énergie indifférenciée non manifestée. Nous avons ensuite fait le tour des propriétés de fission, fusion et multiplication des bulles d'énergie infinitésimales qui, à l'étage juste au-dessus, composent le vide de l'espace-temps. Avant de nous intéresser à l'étage de manifestation suivant que sont les particules élémentaires et la matière, il nous reste à découvrir l'espace-temps macroscopique. Au niveau infinitésimal de l'espace-temps, il n'y a que des quanta d'énergie éphémères qui intriquent l'espace et le temps. Bien qu'elles jouent un rôle fondamental dans l'univers, ces petites bulles d'énergie ne sont que des gouttes d'eau dans l'océan de l'espace-temps. Ce ne sont que des grains de vide éphémères dans un espace-temps qui ressemble un peu à du sable mouvant ou à la mousse d'une bière. Car ce que montre le rêve, c'est que l'espace-temps macroscopique est un simple empilement passif de toutes ces bulles d'énergie. Ce n'est donc pas un support immobile et rigide, ni un tissu élastique et déformable, ni un réseau avec des liens ou affinités de quelque nature que ce soit entre les éléments qui le constituent. C'est un assemblage chaotique de bulles d'énergie jointives mais non reliées entre elles. La cohésion de l'espace-temps est une cohésion passive : les bulles sont jointives à cause de la pression¹ exercée par l'énergie indifférenciée dans laquelle elles baignent. Leur rôle n'est d'ailleurs pas de rigidifier l'espace-temps mais de faire le lien entre l'énergie indifférenciée et les formes de moins en moins libres d'espace-temps puis de matière dans lesquelles cette énergie se manifeste. L'espace-temps est avant tout une interface énergétique ; chacune de ses bulles est un lien vertical entre l'énergie indifférenciée et l'univers et non un lien horizontal au sein de lui-même. De la même façon que la matière formée d'atomes ou que notre corps formé de cellules nous apparaissent en un seul morceau, l'empilement des bulles nous apparaît comme un continuum. Si nos sens et notre mental n'arrangeaient pas ainsi la réalité, nous ne pourrions simplement pas vivre. Chaque espèce vivante perçoit d'ailleurs la réalité à sa façon, celle qui lui permet d'occuper sa niche écologique particulière ; même une bulle d'espace-temps ne perçoit que la réalité dont sa brève existence et sa fonction ont besoin. Ce qui n'exclut pas que, faisant partie intégrante de l'univers, l'espèce humaine par exemple n'ait accès, ne serait-ce que dans les rêves, à une perception et une réalité plus profondes. En tant qu'empilement chaotique de bulles jointives, l'espace-temps évoque un réseau cristallin et même un réseau « quasi-cristallin »² à cause des trois sortes de bulles qui le composent. Nous utiliserons donc l'analogie avec les cristaux pour le décrire ; mais en raison de l'absence de liaisons entre les bulles, l'espace-temps ressemble plutôt à un fluide et même à un superfluide sans viscosité qu'à un réseau cristallin. Comme c'est le cas pour les cristaux avec l'arrangement spatial de leurs atomes, l'espace-temps peut être dans plusieurs états selon la densité³ et la géométrie de l'empilement de ses bulles. En supposant pour simplifier que les bulles élémentaires et composées ont à peu près la même taille et la même forme sphérique, les différents états de l'espace-temps peuvent être comparés aux trois types d'empilements jointifs réguliers connus : l'empilement non compact de densité 52 % du réseau « cubique simple » où chaque bulle a six voisines, l'empilement non compact de densité 68 % du réseau « cubique centré » où chaque bulle a huit voisines, et les empilements compacts de densité 74 % des réseaux « cubique à faces centrées » ou « hexagonal compact » où chaque bulle a douze voisines. Ces empilements sont riches de formes et de symétries par exemple cubiques ou tétraédriques. Les bulles y sont plus ou moins serrées les unes contre les autres et donc plus ou moins poussées à fusionner entre elles. Mais quelle que soit la densité de leur empilement, elles restent jointives et baignent dans l'énergie indifférenciée. Les scientifiques estiment que la matière ordinaire⁴ ne représenterait qu'environ 5 % de l'énergie de l'univers et que donc 95 % de cette énergie nous seraient inconnus ; ces 95 % rassembleraient environ 25 % de matière noire et 70 % d'énergie noire responsables respectivement de la cohésion des galaxies et de l'accélération de l'expansion de l'univers. Mais nul besoin de faire appel à ces matière et énergie noires quand on dispose des bulles d'espace-temps, cette prématière que les progrès techniques nous rendront un jour visible. Car le vide intersidéral et la matière noire ne correspondent à l'évidence qu'à des densités et structures différentes du même espace-temps ! De même que les atomes de carbone cristallisent différemment dans le diamant ou le graphite, les bulles d'espace-temps s'empilent différemment dans le vide intersidéral ou la matière noire. Les densités de 52, 68 et 74 % décrivent les trois sortes d'empilements jointifs de bulles donc d'états de l'espace-temps rencontrés dans l'univers : 52 % pour le vide intersidéral, 68 % pour la matière noire et 74 % pour ce que j'appellerai la « super matière noire ». Parce qu'elle n'est qu'une transition de densité de l'espace-temps, la matière noire peut apparaître ou disparaître quasiment instantanément et de façon locale ou à grande échelle. Notons que même s'il n'existe pas de densité d'empilement jointif intermédiaire entre 52, 68 et 74 %, les transitions de densité macroscopique peuvent néanmoins être progressives dans l'espace. En effet, la densité globale résulte forcément d'un mélange de petites poches des trois densités possibles, avec des jonctions localement instables et fluctuantes ; et lorsqu'on passe par exemple d'une zone de matière noire pure à une zone de vide intersidéral pur, la teneur en poches de densité 52 % au sein de la matière noire est simplement de plus en plus élevée. Par ailleurs, pour se manifester en un univers, l'énergie indifférenciée produit sans cesse l'espace-temps comme un flux de quanta éphémères d'elle-même : l'énergie de ce flux de bulles est précisément ce qu'on appelle l'énergie noire ! Cette énergie est donc, comme l'énergie indifférenciée, partout présente dans l'univers ; et on verra plus tard qu'elle ne se traduit pas forcément en expansion, mais que c'est dans le vide intersidéral, en l'absence de matière et de gravitation, qu'elle se manifeste de la façon la plus visible sous la forme de l'expansion.


Fig. 4: Aperçu d'un morceau d'espace-temps instantané d'environ 3 10^-34 m de long (une vingtaine de bulles) avec des zones plus ou moins denses et leurs trois sortes de bulles d'énergie

Empilement de bulles ou vide quantique ?

L'énergie indifférenciée est le fondement ultime de l'univers, mais puisqu'elle n'y n'entre que sous la forme d'espace-temps, c'est ce dernier qui est la vraie charpente de l'univers. L'espace-temps est un squelette encore aussi invisible que les bulles infinitésimales et éphémères dont il est fait. C'est un squelette énergétique parce qu'il constitue une réserve inépuisable de quanta d'énergie partout présents. Il n'y a d'ailleurs pas de dualité entre l'espace-temps et l'énergie : il n'y a que de l'énergie sous la forme d'espace et de temps indissociables. De même que notre squelette⁵, l'espace-temps joue certainement plusieurs rôles fondamentaux, en plus de constituer la réserve énergétique de l'univers et de synthétiser toutes ses particules élémentaires. La transformation de l'énergie indifférenciée en énergie d'espace-temps qui supporte tout l'univers, c'est exactement ce que fait la photosynthèse en transformant l'énergie de la lumière solaire en énergie chimique qui supporte toute la vie. L'espace-temps est donc la prairie de l'écosystème univers, ses bulles en sont l'herbe. De la même façon que les os de notre squelette sont sans cesse démolis par les « ostéoclastes » et reconstitués par les « ostéoblastes », l'espace-temps des bulles est en perpétuel renouvellement : à chaque instant et à l'échelle de Planck, il bouillonne d'apparitions et de disparitions chaotiques de bulles qui se cachent derrière leurs nuages de particules virtuelles comme des seiches derrière leurs nuages d'encre. Cet espace-temps correspond donc au vide quantique, et les fissions de ses bulles d'énergie aux fluctuations quantiques. On verra d'ailleurs plus tard comment l'intrication entre la gravitation et les champs quantiques permet aux trois champs différents d'être simultanément présents en chaque point de l'espace tout en étant portés par des bulles différentes. Puisque les bulles ne fusionnent que lorsque la densité de l'espace-temps devient significative, ce n'est que dans ces conditions que les bulles de la force électromagnétique donnent naissance aux bulles composées des forces nucléaires faibles et fortes. Ces conditions ont dû se présenter dans le passé de l'univers mais se présentent aussi en permanence dans la matière noire et surtout dans la super matière noire. Une seule famille de bulles est donc à l'origine de tout : voilà comment l'espace-temps a unifié historiquement et unifie sans cesse les trois forces non gravitationnelles. La proportion relative des trois familles de bulles étant liée au processus de fusion, lui-même lié à la densité de l'espace-temps autrement dit à l'état du vide quantique, les trois champs quantiques ne sont pas représentés de la même façon dans le vide intersidéral ou dans la matière noire : là où la pression de bulles est plus faible, comme dans le vide intersidéral, il y a proportionnellement plus de bulles élémentaires supports du champ électromagnétique ; là où la pression de bulles est plus forte, comme dans la matière noire et a fortiori la super matière noire, il y a proportionnellement plus de bulles composées supports des champs des forces faibles et fortes. Et tout peut changer instantanément. Lorsque l'empilement se densifie, la quantité se transforme donc en qualité. L'espace-temps se présente finalement comme le porteur unique des trois champs quantiques, mais à quoi peut bien correspondre l'excitation de l'un de ces champs ? À la stimulation⁶ de la fission des bulles de sa famille, ce qui entraîne l'émission des particules virtuelles correspondantes ; et nous allons bientôt voir qu'il y a dualité entre la matière et son empreinte énergétique au sein de l'espace-temps, aussi bien au niveau de sa densité et de sa composition en bulles des trois forces que des nuages de particules virtuelles qu'elles libèrent. Les bulles composées étant par construction plus énergétiques que les bulles élémentaires, il faut une énergie plus importante pour en provoquer la fission. Les bulles de la force électromagnétique peuvent ainsi être stimulées à des énergies moins élevées que les bulles des forces faibles et fortes. Si donc on stimule le vide avec peu d'énergie, ce sont surtout des particules virtuelles de la force électromagnétique qui seront libérées ; si par contre on le stimule avec une énergie assez forte, grâce toujours à l'intrication que l'on verra plus tard entre la gravitation et les champs quantiques, ce sont surtout des particules virtuelles des forces faibles et fortes qui seront libérées. Bien que les trois forces soient différentes sur le plan qualitatif⁷, la différence d'excitation des champs correspondants se fait sur le plan quantitatif. Là encore donc, la quantité se transforme en qualité⁸. Précisons que si l'énergie inaccessible du vide indifférencié d'où émerge le vide quantique est infinie, l'énergie accessible en un point donné de l'espace-temps n'est, elle, jamais infinie. Car elle ne peut dépasser l'énergie d'un quantum de l'une ou l'autre des trois familles de bulles, c'est-à-dire la quantité d'énergie finie contenue dans une bulle élémentaire ou composée ; elle peut cependant s'incrémenter sur un point plus étendu de l'espace-temps prenant en compte une quantité presqu’infinie de bulles. Précisons aussi d'une part que l'énergie indifférenciée n'est pas un champ quantique dont les bulles d'espace-temps seraient les quanta, ne serait-ce que parce qu'il n'y aurait pas d'espace-temps pour le définir ; et d'autre part que l'espace-temps est la mère des trois champs quantiques de l'univers alors qu'il n'est lui-même qu'un simple amas chaotique de bulles d'énergie.

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

1 Comme on le verra plus tard, cette pression est plus élevée en l'absence d'espace-temps.

2 Cristal à structure non périodique.

3 La densité ou compacité d'un empilement caractérise le taux de remplissage du volume total. Plus ce taux est élevé, moins il y a d'espace vide entre les bulles.

4 Essentiellement faite de protons, neutrons et électrons.

5 Nos os charpentent les parties molles et permettent les mouvements. La moelle rouge des os spongieux synthétise les particules du sang. La moelle graisseuse des os longs constitue une importante réserve énergétique.

6 Sans stimulation, le rythme des fissions correspond à la durée moyenne de vie des bulles.

7 Leurs particules élémentaires mais aussi leurs rayons d'actions sont complètement différents.

8 Par exemple pour la lumière, selon que son énergie est élevée ou faible, sa couleur tend respectivement vers le bleu ou vers le rouge.