C'est une question raisonnable de se demander quelle est la forme de l'Univers. Est-ce une sphère? Un tore? Est-il ouvert ou fermé ou plat? Et qu'est-ce que tout cela signifie de toute façon?
L'univers. Grâce à ses lois physiques intrinsèques, aux constantes connues de la nature et aux boules de feu crachant des métaux lourds connues sous le nom de supernovae, nous sommes de petits êtres minuscules attachés à une boule de roche en rotation dans un coin éloigné de l'espace et du temps.
Ne semble-t-il pas un peu grossier de ne pas en savoir beaucoup sur l'Univers lui-même? Par exemple, si nous pouvions le regarder de l'extérieur, que verrions-nous? Une vaste noirceur? Une mer de bulles? Boule à neige? Labyrinthe de rat? Un marbre entre les mains d'un extraterrestre de plus grande dimension ou une autre pochette d'album prog rock?
Il s'avère que la réponse est à la fois plus simple et plus étrange que toutes ces options. À quoi ressemble l'Univers est une question que nous aimons deviner en tant qu'espèce et inventer toutes sortes de bêtises.
Les textes hindous décrivent l'Univers comme un œuf cosmique, les Jains croyaient qu'il était de forme humaine. Les stoïciens grecs considéraient l'Univers comme une île unique flottant dans un vide par ailleurs infini, tandis qu'Aristote pensait qu'il était composé d'une série finie de sphères concentriques, ou peut-être simplement de «tortues tout le long».
Grâce au génie mathématique d'Einstein, les cosmologistes peuvent réellement tester la validité de divers modèles qui décrivent la forme, les tortues, les labyrinthes de l'univers, etc.
Les scientifiques considèrent trois saveurs principales: les courbes positives, les courbes négatives et les plats. Nous savons qu'il existe en au moins quatre dimensions, donc toutes les formes que nous allons décrire sont proches de la géométrie de la folie Lovecraftienne, alors allumez votre boulier de la folie. Ya! Ya! Cthulhu ftagen.
Un univers à courbe positive ressemblerait un peu à une sphère à quatre dimensions. Ce type d'univers serait fini dans l'espace, mais sans bord perceptible. En fait, deux particules distantes se déplaçant en deux lignes droites se croiseraient avant de se retrouver là où elles ont commencé.
Vous pouvez essayer cela à la maison. Prenez un ballon et tracez une ligne droite avec un Sharpie. Votre ligne rencontre finalement son point de départ. Une deuxième ligne commençant du côté opposé du ballon fera la même chose, et elle traversera votre première ligne avant de se retrouver.
Ce type d'univers, facile à imaginer en trois dimensions, ne se produirait que si le cosmos contenait une certaine quantité d'énergie.
Pour être courbé positivement, ou fermé, l'Univers devrait d'abord cesser de se développer - quelque chose qui n'arriverait que si le cosmos abritait suffisamment d'énergie pour donner à la gravité le bord d'attaque. Les observations cosmologiques actuelles suggèrent que l'Univers devrait s'étendre pour toujours. Donc, pour l'instant, nous jetons le scénario facile à imaginer.
Un univers à courbe négative ressemblerait à une selle à quatre dimensions. Ouvert, sans frontières dans l'espace ou dans le temps. Il contiendrait trop peu d'énergie pour ne jamais s'arrêter.
Ici, deux particules voyageant sur des trajectoires droites ne se rencontreraient jamais. En fait, ils divergeaient continuellement, s'éloignant de plus en plus les uns des autres au fur et à mesure que le temps infini s'envolait.
S'il s'avère que l'Univers contient une quantité d'énergie critique spécifique aux Boucle d'or, vacillant dangereusement entre les extrêmes, son expansion s'arrêtera après un temps infini,
Ce type d'univers est appelé univers plat. Les particules d'un cosmos plat continuent leur joyeux chemin dans des chemins rectilignes parallèles, jamais pour se rencontrer, mais jamais pour diverger non plus.
Sphère, selle, avion plat. Ceux-ci sont assez faciles à imaginer. Il existe également d'autres options - comme un ballon de football, un beignet ou une trompette.
Un ballon de football ressemblerait beaucoup à un univers sphérique, mais avec une signature très particulière - une sorte de salle des miroirs imprimée sur le fond cosmique des micro-ondes.
Le beignet est techniquement un univers plat, mais connecté à plusieurs endroits. Certains scientifiques pensent que de grands points chauds et froids dans le CMB pourraient en fait être la preuve de ce type de topologie savoureuse.
Enfin, nous arrivons à la trompette. C'est une autre façon de visualiser un cosmos à courbe négative: comme une selle enroulée dans un long tube, avec une extrémité très évasée et une extrémité très étroite. Quelqu'un à l'extrémité étroite trouverait son cosmos si étroit, qu'il n'avait que deux dimensions. Pendant ce temps, quelqu'un d'autre à l'extrémité évasée ne pouvait voyager que si loin avant de se retrouver inexplicablement tourné et de voler dans l'autre sens.
Alors c'est quoi? Notre univers est-il une orange ou un bagel? Est-ce Pringles? Une tranche de fromage? Laiton ou bois? Les scientifiques n'ont pas encore exclu les suggestions les plus farfelues et les courbes négatives, telles que la selle ou la trompette.
Les haineux vont faire valoir que nous ne saurons jamais quelle est la véritable forme de notre univers. Ces gens ne sont pas amusants et ne sont que des obstructionnistes. Sérieusement, laissez-nous vous aider à avoir de meilleurs amis.
Sur la base des données Planck les plus récentes, publiées en février 2015, notre Univers est très probablement… Plat. Infiniment fini, pas même courbé, avec une quantité exacte et critique d'énergie fournie par la matière noire et l'énergie noire.
Je sais que cela devient un peu déroutant et serpente jusqu'à la frontière de la sieste, mais voici ce que j'espère que vous enlèverez de tout cela.
Il est étonnant que non seulement nous puissions deviner à quoi ressemble notre univers incroyable, mais qu'il y a des gens intelligents qui travaillent sans relâche pour nous aider à comprendre cela. C’est l’une des choses qui me fait le plus plaisir de parler chaque semaine de l’espace et de l’astronomie. J'ai hâte de voir la suite.
Alors, qu'est-ce que tu penses? Un univers plat est-il trop ennuyeux à votre goût? Quelle forme aimeriez-vous que l'Univers soit, étant donné le large éventail d'options?
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