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(Extrait du livre « La formule de Dieu » de José Rodrigues Dos Santos)
- L’Univers aurait-il pu faire le monde d'une autre manière qu’il l’est ?
- Si les conditions de départ avaient été autres, dans quelle mesure l'univers aurait été différent ?
La théorie du chaos fourni des instruments mathématiques très précis pour aborder le problème de l'altération des conditions initiales d'un système.
L'expression « conditions initiales » renvoie à ce qui s'est passé aux premiers instants de la création de l'univers, avec la dispersion de l'énergie et de la matière. Mais il faut aussi considérer les lois de l'univers, l'organisation des diverses forces, les valeurs des constantes de la nature.
Prenons par exemple le cas des constantes de la nature. Sont-elles un élément crucial dans ce calcul ?
Les constantes de la nature sont des quantités qui jouent un rôle fondamental dans le comportement de la matière et qui, en principe, présentent la même valeur partout dans l'univers, à tout moment de son histoire. Par exemple, un atome d'hydrogène est semblable sur terre ou dans une lointaine galaxie. Mais, plus encore, les constantes de la nature sont une série de valeurs mystérieuses qui se trouvent au cœur de l'univers et qui lui confèrent nombre de ses caractéristiques actuelles, en constituant une sorte de code qui renferme les secrets de l'existence.
Ces constantes sont une donnée fondamentale, elles constituent une étrange propriété de l'univers et conditionnent tout ce qui nous entoure. On a découvert que la taille et la structure des atomes, des molécules, des corps, des planètes et des étoiles n'étaient ni l'effet du hasard ni d'un processus de sélection, mais résultaient des valeurs de ces constantes.
Cela étant, si les valeurs des constantes de la nature étaient légèrement différentes, que serait l’Univers ?
Si la force de gravité était légèrement plus faible ou plus forte qu'elle ne l'est, si la lumière se déplaçait dans le vide à une vitesse un peu inférieure ou un peu supérieure à celle qui est la sienne, si la constante de Planck qui définit la plus petite unité d'énergie présentait une valeur un peu différente... Bref, que se passerait-il si ces valeurs subissaient de légères altérations ?
On pense qu'il y a deux fins possibles pour l'univers. Ou bien l'univers cessera son expansion pour se mettre à se rétracter, jusqu'à s'écraser sur lui-même… Le Big Crunch.
Ou bien il poursuivait son expansion à l'infini jusqu'à l'épuisement de toute son énergie, pour se transformer en cimetière glacé…Le Big Freeze.
Quelque soit le scénario, la cause est la gravité.
Si la vitesse d'expansion parvient à vaincre la force de gravité, l'univers se dilatera éternellement. S'il n'y parvient pas, il reviendra à son point de départ, un peu comme une pièce de monnaie qu'on lance en l'air et qui finit par retomber. Tant qu'elle monte, la pièce l'emporte sur la gravité. Mais, ensuite, la gravité finit par la vaincre.
Seulement, tout n’est pas dit. Il existe une troisième hypothèse, celle où la force d'expansion est exactement la même que la force de gravité de toute la matière existante. La possibilité que cela se produise est infime, bien entendu, car ce serait une extraordinaire coïncidence que l'expansion de l'univers, étant donné les grandeurs mises en cause, soit exactement contrebalancée par la gravité exercée par toute la matière.
Et pourtant, c'est ce que nous dit l'observation. L'univers se dilate à une vitesse singulièrement proche de la ligne critique qui sépare l'univers du Big Freeze de l'univers du Big Crunch. On a déjà découvert que l'expansion était en accélération, ce qui suggère un futur Big Freeze, mais c'est loin d'être certain. En réalité, aussi incroyable que cela puisse paraître, nous nous trouvons sur la ligne qui sépare les deux possibilités.
Imaginez seulement l'incommensurable énergie libérée au moment de la création de l'univers. Pensez-vous qu'on puisse maîtriser cette gigantesque irruption ?
Ca semble peu probable. Étant donné la force brute du Big Bang, l'expansion ne peut pas être maîtrisée. Cette expansion devrait ou non vaincre la force de gravité de toute la matière. Il est infiniment improbable que l'expansion et la gravité s'équilibrent. Et pourtant, toutes deux paraissent très proches d'un point d'équilibre.
Car si le Big Bang est un événement accidentel et incontrôlable, la probabilité que l'univers se maintienne pour toujours dans un état chaotique, d'entropie maximale, serait écrasante. Le fait qu'il existe des structures de basse entropie est un grand mystère, si grand que certains physiciens parlent d'un incroyable hasard. Si toute l'énergie libérée par le Big Bang était plus faible d'une infime fraction, la matière retournerait en arrière et s'effondrerait en un gigantesque trou noir. Si elle était légèrement plus forte, la matière se disperserait si rapidement que les galaxies ne pourraient même pas se former.
Quand j’évoque une fraction plus faible ou plus forte, on ne parle pas d'une différence de 5% ou 10%. On parle de fractions incroyablement infimes.
L’énergie, pour que l'univers puisse se dilater d'une manière ordonnée, devait être d'une précision de 1/10 puissance 120. C'est-à-dire 1/1000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000.
Ce qui veut dire qu'à une infinie fraction près, l'univers n'aurait pas eu la possibilité d'abriter la vie. Il aurait reculé vers un monumental trou noir ou se serait dispersé sans former de galaxie,
Cela équivaut à la probabilité que vous lanciez une flèche au hasard dans l'espace et qu'elle traverse tout le cosmos pour aller atteindre une cible d'un millimètre de diamètre située dans la galaxie la plus proche.
Pourtant l'énergie du Big Bang a cette valeur incroyablement précise, concentrée dans cet intervalle extrêmement réduit. Le plus extraordinaire, c'est que seule l'énergie rigoureusement nécessaire à l'organisation de l'univers a été libérée. C'est-à-dire l'énergie strictement indispensable pour qu'il puisse exister… Le Big Bang !
Le Big Bang et ce qui l'a suivi. Par exemple, la question de la création de la matière. Lorsque s'est produit la grande expansion créatrice, il n'y avait pas de matière. La température était infiniment élevée, si élevée que même les atomes ne pouvaient se former. L'univers était alors une soupe bouillante de particules et d'antiparticules issues de l'énergie, qui s'anéantissaient sans cesse les unes aux autres. Ces particules, les quarks et les antiquarks, sont identiques, mais de charges opposées, si bien qu'au moindre contact elles explosent et redeviennent de l'énergie. A mesure que l'univers se dilatait, la température a baissé, permettant aux quarks et aux antiquarks de former de plus grandes particules, appelées hadrons, mais qui continuaient à s'anéantir entre elles. Ainsi se sont créées la matière et l'antimatière. Comme les quantités de matière et d'antimatière étaient identiques et qu'elles s'annihilaient mutuellement, l'univers se réduisait à cette énergie et à ces particules éphémères, sans la possibilité que se forme une matière durable.
Pourtant, pour une raison très mystérieuse, la production de matière a commencé à être légèrement supérieure à celle de l'antimatière. Pour dix mille millions d'antiparticules, dix mille millions et une particules étaient produites.
- 10 000 000 000 antiparticules
- 10 000 000 001 particules
Une différence minime, presque insignifiante. Pourtant cela a suffi pour produire la matière. Dix mille millions de particules étaient détruites par dix mille millions d'antiparticules, mais il en restait toujours une qui n'était pas détruite. C'est précisément cette particule rescapée, en s'assemblant avec les autres rescapées dans les mêmes circonstances, qui a formé la matière. Il frappa la page du doigt. Autrement dit, la création de l'univers résulterait d'un extraordinaire hasard. Si le nombre de particules et d'antiparticules était resté le même, ce qui semble naturel, il n'y aurait pas eu de matière. Et sans la matière, nous ne serions pas ici.
Un autre domaine où l'univers fait preuve d'une incroyable précision, c'est celui de son homogénéité. Lorsque s'est produit le Big Bang, les différences de densité étaient infimes, puis elles s'amplifièrent au fil du temps sous l'instabilité gravitationnelle de la matière. Cette précision relevait encore d'un coup de chance inouïe. Le degré d'uniformité est infiniment faible, de l’ordre d'un pour cent mille, exactement la valeur nécessaire pour permettre à l'univers de se structurer. Ni plus ni moins. Si cette valeur avait été légèrement supérieure, les galaxies se seraient vite transformées en denses agglomérats et des trous noirs se seraient formés avant que ne soient réunies les conditions pour créer la vie. D'un autre côté, si le degré de non uniformité avait été un peu moindre, la densité de la matière aurait été trop faible et les étoiles ne se seraient pas formées. Autrement dit, il fallait que l'homogénéité soit exactement ce qu'elle est pour que la vie soit possible. Les possibilités pour qu'il en fût ainsi étaient infimes, mais elles se sont réalisées.
L'existence même des étoiles dotées d'une structure semblable à celle du soleil, permettant la vie, résulte d'un nouveau coup de chance. La structure d'une étoile repose sur un délicat équilibre intérieur. Si l'irradiation de chaleur est trop forte, l'astre se transformera en une étoile bleue géante, et si elle trop faible, celui-ci se réduira à une minuscule étoile rouge. L'une sera excessivement chaude et l'autre excessivement froide, et aucune d'elles n'aura probablement de planètes. Mais la majorité des étoiles, y compris le soleil, se situent entre ces deux extrêmes, et le plus extraordinaire, c'est que les valeurs correspondant à ces extrêmes sont hautement probables, mais ne se sont pas concrétisées. Au lieu de ça, la relation des forces et la relation des masses des particules présentent une valeur qui semble calculée pour que la plupart des étoiles se situent dans cet étroit espace entre les deux extrêmes, permettant ainsi qu'existent et que prédominent des étoiles comme le soleil. Il suffirait que la valeur de la gravité, de la force électromagnétique ou de la relation de masses entre l'électron et le proton soit légèrement modifiée pour que l'univers qui nous entoure devienne impossible.
On peut s’intéresser aussi dans les conditions initiales de l'univers, aux microparticules. Par exemple, deux importantes constantes de la nature, en particulier à cette fameuse proportion des masses des électrons et des protons, appelée « constante beta », et la force d'interaction électromagnétique, appelée « constante de la structure fine », ou « alpha ».
Si on modifie leurs valeurs puis que l’on calcule les conséquences de cette modification, il se produisait une augmentation imperceptible de beta, les structures moléculaires ordonnées cesseraient aussitôt d'être possibles, étant donné que c'est la valeur actuelle de beta qui détermine les positions bien définies et stables des noyaux des atomes et qui oblige les électrons à se mouvoir selon des trajectoires bien précises autour de ces noyaux. Si la valeur de beta changeait légèrement, les électrons seraient pris d'une telle agitation qu'ils empêcheraient la réalisation de processus très précis, comme la reproduction de l'ADN. D'autre part, c'est l'actuelle valeur de beta qui, en corrélation avec alpha, produit au centre des étoiles suffisamment de chaleur pour générer des réactions nucléaires. Si beta excédait de 0,005 la valeur du carré d'alpha, il n'y aurait pas d'étoiles. Et sans étoiles, pas de soleil.
Et sans soleil, pas de terre ni de vie.
On s’aperçoit que les marges sont donc très étroites.
Si alpha augmentait d'à peine quatre pour cent, le carbone ne pourrait plus être produit dans les étoiles. S'il n'augmentait que de 0,1 %, il n'y aurait plus de fusions dans les étoiles. Et sans carbone ni fusion stellaire, il n'y aurait plus de vie. Autrement dit, pour que l'univers puisse créer la vie, il est indispensable que la valeur de la constante de la structure fine soit exactement ce qu'elle est. Ni plus, ni moins.
Analysons aussi la force nucléaire forte, celle qui provoque les fusions nucléaires dans les étoiles et dans les bombes à hydrogène. Si la force forte n'avait augmenté que de quatre pour cent, lors des phases initiales après le Big Bang, l'hydrogène de tout l'univers aurait brûlé trop rapidement, pour se convertir en hélium 2. Cela aurait été un désastre, car les étoiles auraient vite épuisé leur combustible et certaines se seraient transformées en trous noirs avant même que n'existent les conditions pour créer la vie. D'un autre côté, si la force forte se réduisait de dix pour cent, cela affecterait à tel point les atomes qu'ils empêcheraient la formation d'éléments plus lourds que l'hydrogène. Or, sans ces éléments plus lourds, dont le carbone, il n'y a plus de vie. Autrement dit, il est établi que la valeur de la force forte ne disposait que d'une infime marge pour créer les conditions propres à la vie et, comme par enchantement, c'est précisément dans cette infime marge que se situe la force forte.
Du reste, la conversion de l'hydrogène en hélium, cruciale pour la vie, est un processus qui requiert une extrême précision. La transformation doit obéir à un taux exact de sept millième de sa masse par rapport à l'énergie. Si celui-ci baissait d'une seule fraction, la transformation ne se produirait plus et l'univers se réduirait à de l'hydrogène. Si le taux augmentait d'une seule fraction, l'hydrogène s'épuiserait rapidement dans tout l'univers.
- 0,006% - Seulement de l’hydrogène
- 0,008% - Hydrogène épuisée
Autrement dit, pour que la vie existe, il est nécessaire que le taux de conversion de l'hydrogène en hélium se situe exactement dans cet intervalle. Or, quelle coïncidence : c'est justement là qu'il se situe ! C'est le jackpot des jackpots !
Prenons maintenant le carbone. Pour diverses raisons, le carbone est l'élément sur lequel repose la vie. Sans lui, l'élaboration de la vie spontanée est impossible, étant donné que seul cet élément est suffisamment flexible pour former les longues et complexes chaînes nécessaires aux processus vitaux. Aucun autre élément ne peut le faire. Le problème, c'est que la formation du carbone n'est possible que par un concours de circonstances extraordinaires. Pour former le carbone, il faut que le béryl radioactif absorbe un noyau d'hélium. Cela semble simple. Le problème est que le temps de vie du béryl radioactif se réduit à une insignifiante fraction de seconde.
0,0000000000000001 seconde.
Et pourtant, c'est au cours de cet instant infiniment court que le noyau du béryl radioactif doit localiser, heurter et absorber un noyau d'hélium, créant ainsi le carbone. Mais, pour que cela puisse se faire en un temps aussi bref, il faut que les énergies de ces noyaux soient exactement identiques au moment de leur collision. Or, nouvelle surprise, elles le sont précisément ! S'il y avait eu la moindre différence, même la plus infime, le carbone n'aurait jamais pu se former. Mais, aussi stupéfiant que cela puisse paraître, il n'y a aucune différence. Grâce à un coup du sort inespéré, l'énergie des constituants nucléaires des étoiles se situe au point précis qui permet leur fusion.
Sans compter qu'il y a encore un autre coup de chance. Car le temps de collision de l'hélium est encore plus bref que le temps de vie infiniment court du béryl radioactif, et c'est cela qui permet la réaction nucléaire produisant le carbone. D'autre part, il y a le problème du carbone qui subsiste après l'activité nucléaire dans l'étoile, ce qui n'est possible que dans des conditions très particulières.
Grâce à une nouvelle et extraordinaire coïncidence, ces conditions ont été réunies et le carbone ne se transforme pas en oxygène.
Et on pourrait citer d’autres exemples.
L'incroyable précision présente dans les diverses forces, dans la température de l'univers primordial, dans son taux d'expansion, mais aussi les extraordinaires coïncidences nécessaires à notre propre planète. Par exemple, le problème de l'inclinaison de l'axe d'une planète. Du fait des résonances entre la rotation des planètes et l'ensemble des corps du système solaire, la terre devrait suivre une évolution chaotique dans l'inclinaison de son axe de rotation ce qui, évidemment, empêcherait l'existence de la vie. Un hémisphère pourrait passer six mois exposé au soleil, sans aucune nuit, et six autres mois à la lumière des étoiles. Mais notre planète a eu une chance incroyable. L'apparition de la lune. La lune est un objet si grand que ses effets gravitationnels réduisent l'angle d'inclinaison de notre planète, permettant ainsi la vie.
De nombreux détails semblent conspirer pour permettre la vie sur terre. Par exemple, le fait que la terre possède du nickel et du fer liquide en quantité suffisante dans son noyau pour générer un champ magnétique indispensable propre à protéger l'atmosphère des particules létales émises par le soleil. C'est une chance. Une autre coïncidence extraordinaire est le fait que le carbone soit l'élément solide le plus abondant dans l'espace thermique où l'eau est liquide. Même l'orbite de la terre est cruciale. Cinq pour cent plus proche du soleil ou quinze pour cent plus éloigné suffirait pour empêcher le développement de forme complexe de vie.
Bref, la liste des coïncidences et des improbabilités est apparemment infinie.
Les propriétés de l'univers, telles qu'elles se trouvent configurées sont des conditions indispensables pour permettre la vie. Ces propriétés pourraient être infiniment différentes. Toutes les autres alternatives conduiraient à un univers sans vie. Pour qu'il y ait vie, un grand nombre de paramètres doivent être réglés sur des valeurs bien spécifiques et très rigoureuses.
Tout ceci peut n'être que le fruit du hasard. Même s’il est hautement improbable que je gagne à la loterie, bien sûr. Mais là, il s'agirait de multiples loteries. Nous avons décroché le gros lot concernant la précision de l'expansion de l'univers, concernant la précision de la température primordiale, concernant la précision de l'homogénéité de la matière, concernant la légère prédominance de la matière sur l'antimatière, concernant la précision de la constante de la structure fine, concernant la précision des valeurs des forces fortes, et électrofaibles et de la gravité, concernant la précision du taux de conversion de l'hydrogène en hélium, concernant le délicat processus de formation du carbone, concernant l'existence dans le noyau de la terre de métaux qui créent le champ magnétique, concernant l'orbite de la planète... Bref concernant tout ; il aurait suffi que les valeurs soient légèrement différentes pour un seul de ces facteurs et... Il n'y aurait pas eu de vie. Mais non, ils coïncident tous.
C'est un peu comme si je faisais le tour du monde et que j'achetais un billet de loterie dans chaque pays visité. En arrivant chez moi, je découvrirais que tous les billets achetés seraient gagnants.
Plus nous analysons l'univers, plus nous pourrions en conclure qu'il révèle les deux caractéristiques fondamentales inhérentes à l'action d'une force intelligente et consciente. La première c'est l'intelligence avec laquelle tout est conçu. L'autre est l'intention de planifier les choses pour créer la vie.