Connaissance de l’Univers : à propos de la ‘’fin du monde’’

Des gourous et leurs sectes s’en sont fait une spécialité et l’annoncent régulièrement. Pour l’année 2012, ils la prédisent pour le 21 Décembre. Mais qu’on se rassure ! Rien de tel ne se produira.

La raison en est simple : leurs ‘’prédictions’’, ils les lisent dans le marc de leurs ignorances des lois de la Nature et de leur propension à se jouer de la crédulité de foules naïves qui ne demandent qu’à croire et à vivre des sensations fortes. Leurs ‘’prédictions’’, ils ne les font pas à partir de données scientifiques établies c’est-à-dire des données et connaissances actuelles de la science.

Dans un article paru il y déjà deux ans (LNT N°1927 du 31 juillet 2010) nous avons écrit à propos des questions du destin de l’Univers que la théorie de la Relativité Générale établit que l’espace a commencé probablement avec un atome primitif et que le commencement de l’espace a marqué le commencement du temps. C’est-à-dire que l’espace-temps a commencé sur une singularité (point critique) qui a été désigné sous le terme de Big Bang. Nous ajoutions qu’il finira soit dans un grand écrasement (si l’Univers se recontractait) désigné sous le terme de Big Crunch, soit dans une singularité à l’intérieur d’un trou noir (ces régions de l’espace-temps d’où rien ne sort, pas même la lumière!). Mais il ne s’agit là que d’hypothèses. Pas de date, pas de certitudes minutées.

Et puis, quand ils annoncent la ‘’fin du monde’’, de quoi ces charlatans manipulateurs de foules parlent-ils exactement ? De la fin de l’Univers ? De la fin de la Terre et de la vie sur elle? Savent-ils seulement que ces deux choses ne recouvrent pas une seule et même réalité ? Avant d’aller plus loin, commençons par éclaircir l’horizon avec quelques définitions.

I-Thermodynamique, astéroïde, univers, galaxie,…

La thermodynamique est la partie de la Physique qui étudie les phénomènes où intervient la chaleur. Elle repose sur des principes (c’est-à-dire des lois générales non démontrées mais vérifiées par l’expérience) dont le second, dû à l’ingénieur physicien français Sadi Carnot (1796-1832), peut être formulé de plusieurs manières dont celles ci-après :

o Sans intervention extérieure, la chaleur va naturellement du corps le plus chaud vers le corps le plus froid ;

o Les phénomènes naturels sont irréversibles ;

o A la suite d’un état donné de son existence, tout système passe successivement dans des états de plus grandes probabilités, ces passages se réalisent dans la grande majorité des cas sans être obligatoires, c’est-à-dire sans que cela arrive nécessairement.

On appelle entropie une grandeur thermodynamique qui permet d’évaluer la dégradation de l’énergie d’un système ; elle caractérise son état de désordre.

On appelle fluctuation l’alternance (ou la variation) d’un phénomène (ou grandeur) physique par période de temps autour d’une forme (ou valeur moyenne) donnée.

On appelle astéroïde un petit corps céleste rocheux ou métallique de forme généralement irrégulière qui gravite dans le système solaire et, dans son mouvement, peut croiser la course de la Terre.

On appelle galaxie un ensemble d’étoiles, de poussières et de gaz interstellaires dont la cohésion est assurée par la gravitation. Leur taille et leur morphologie varient d’un spécimen à l’autre (elliptique, spirale, lenticulaire, etc..). Citons : la Voie Lactée (où se situent la Terre et le Soleil) qui compte à elle seule plus de 100 milliards d’étoiles (c’est-à-dire de ‘’soleils’’), Andromède (une galaxie spirale, la plus grande des galaxies proches de notre Voie Lactée), etc…

On appelle exoplanète, une planète située à l’extérieur du système solaire. La première appelée 51 Peg b découverte en 1995 orbite autour d’une étoile sœur du Soleil dans la Voie Lactée appelée 51 Pegasi.

On appelle Univers l’ensemble de tout ce qui existe dans l’espace et dans le temps (on parlera ici d’espace-temps).

Revenons à la question fondamentale et à l’objet du présent article : la ‘’fin du monde’’ qui est régulièrement annoncée par certains concerne t-elle tout l’Univers ou seulement le monde sur la Terre ? A notre connaissance, cette précision utile n’a jamais été apportée par les annonciateurs professionnels d’Apocalypse. Qu’importe!

II- Peu probable, la mort thermique de l’Univers

En considérant l’Univers comme un système fermé c’est-à-dire qui ne peut échanger de l’énergie avec le milieu environnant (mais c’est quoi le milieu environnant s’agissant de l’Univers !) le physicien allemand Rudolf Clausius (1822-1888), avait ramené le second principe de la thermodynamique à l’idée que ‘’l’entropie de l’Univers tend vers un maximum’’, à partir duquel plus aucune transformation ne peut plus s’y produire. Il appelle cet état d’équilibre absolu excluant toute possibilité de transformation ultérieure, l’état de mort thermique de l’Univers. Outre le fait qu’il n’est pas juste d’étendre à tout l’Univers le résultat de faits expérimentaux obtenus à partir de systèmes limités (c’est cela les principes de la thermodynamique), la Relativité Générale admet que l’Univers tout entier peut évoluer de façon continue sans jamais arriver à l’état d’équilibre thermodynamique (que représenterait l’état d’entropie maximale) grâce à l’existence de champs gravitationnels qui font évoluer les systèmes cosmologiques dans le sens d’un accroissement continu de leur entropie sans jamais qu’elle atteigne un maximum. Mais une autre interprétation du second principe a été donnée par le physicien autrichien Ludwig Boltzmann (1844-1906), selon laquelle même si on peut l’appliquer en terme d’entropie à l’Univers, il s’agirait plutôt de probabilités d’états d’équilibre qui se succèdent les uns aux autres. Probabilités d’états qui seraient des fluctuations d’états non seulement possibles mais inévitables du fait de l’énergie globale interne du système de l’Univers. Ainsi lorsque l’état d’équilibre actuel de l’Univers (qui ne serait qu’une très grande fluctuation) disparaîtra, la mort thermique de l’Univers interviendra. Mais cet état de mort thermique ne sera que temporaire et, au bout d’un temps, apparaîtra une nouvelle très grande fluctuation et l’Univers renaîtra. Et ainsi de suite. Et à l’infini ? Question : est-il juste et satisfaisant d’extrapoler à tout l’Univers le second principe, même si la loi d’accroissement de l’entropie qu’il exprime est selon Boltzmann, considérée comme une loi statistique et non comme une loi absolue?

III- On n’est pas à l’abri de la chute d’un astéroïde sur la Terre

C’était déjà arrivé et cela peut encore arriver. C’était déjà arrivé il y a quelques 65 millions d’années : un astéroïde d’une dizaine (10) de km de taille est venu s’écraser dans le Yucatan au Mexique y faisant, comme impact, un cratère d’un diamètre moyen de 270 km. L’onde de choc a instantanément dévasté toute trace de vie dans un rayon de plusieurs centaines de km. Il s’en est suivi dans l’air un nuage sombre (mélange constitué de la croûte terrestre éclatée et de la poussière de l’astéroïde). Le nuage recouvre la planète et y cause une baisse générale de température de 4 à 5° C, car l’indispensable rayon lumineux du Soleil qui la réchauffe ne la touche plus. Les plantes cessent d’accomplir la photosynthèse et toute la chaîne alimentaire qui entretient la vie sur Terre est déréglée. Le nuage qui recouvre ainsi la Terre y provoque aussi un formidable effet de serre consécutif au gaz carbonique présent dans l’atmosphère. Bilan tragique et fantastique : 75% des espèces vivant sur la Terre disparaissent. C’est un tel cataclysme qui a mis fin à quelques 165 millions d’années de règne des dinosaures qui étaient des ovipares sur notre planète et par contre a favorisé l’essor des mammifères (dont l’homme) qui sont presque tous vivipares. En moyenne, un objet d’une dizaine (10) de km de large croise la trajectoire de la Terre tous les 100 millions d’années. Mais des objets plus petits et plus nombreux se baladent au-dessus de nos têtes et il en tombe sur la Terre plus ‘’fréquemment’’ que l’astéroïde ‘’géant’’ qui a mis fin à la vie des dinosaures. Des cratères, probablement produits de leurs impacts, existent en Australie, au  Canada, aux Etats-Unis, en Sibérie, en Afrique (cratère de Roter Kamm en Namibie et de Bosumtwi au Ghana). Il s’agit de réels dangers et menaces pour la vie sur Terre. Aussi, en 2005 le Congrès américain a-t-il voté une loi qui charge la Nasa de surveiller ces objets évoluant à proximité de notre planète et de préconiser, pour mise en œuvre, des moyens qui permettent d’éviter que les catastrophes que constitueraient leurs chutes sur Terre surviennent. Entre autres solutions envisagées et actuellement en étude, il y a la solution dite du ‘’tracteur gravitationnel’’ : il s’agit d’utiliser la force de gravitation d’un corps suffisamment massif placé en vol stationnaire non loin de l’astéroïde pour en modifier la trajectoire afin de le détourner de la Terre. Mais dans 100 millions d’années, que sera la Terre et quelle sera la vie sur notre planète si les prévisions indiquées plus haut se réalisaient? L’Homme serait-il encore là pour être témoin de tels évènements s’ils se produisaient? A cette dernière question, nous ne pouvons que faire une réponse normande : peut-être bien que oui, peut-être bien que non.

IV- Des possibilités de collisions entre la Voie Lactée et Andromède 

Comme nous l’avons dit plus haut, Andromède est une galaxie spirale, la plus grande des galaxies proches de la nôtre, la Voie Lactée. Actuellement, elle est à une distance d’environ vingt (20) milliards de milliards km de nous, soit à peu près 2 millions d’années-lumière (l’année-lumière étant la distance parcourue dans le vide en une année par la lumière soit 9460 milliards de km). Mais elle se rapproche inexorablement de nous à une vitesse de quelque 430000km/h soit environ 120 km/s. A ce train, il est prévisible qu’i y ait un ‘’contact–collision’’ entre les deux galaxies dans un peu moins de deux milliards d’années. Mais si l’on connaît la vitesse à laquelle Andromède se rapproche de nous, c’est-à-dire de notre galaxie, la Voie Lactée, on ne connaît pas exactement son angle d’approche et donc sa trajectoire. Le contact entre les deux galaxies pourrait de ce fait se produire très loin de la Terre et les risques de grande catastrophe pour notre planète s’en trouveraient bien réduites. Sinon, disons pour faire court, que les résultats de grandes collisions entre elles,  seraient notamment pour notre planète la destruction complète de sa couche d’ozone. La couche d’ozone, ce bouclier naturel qui l’entoure et nous protège notamment des rayons ultraviolets (UV) provenant du Soleil. La destruction et la disparition totales de ce bouclier signeraient la fin de la vie sur Terre telle que nous la connaissons aujourd’hui. Une fin de notre monde terrien ! Et qu’adviendra-t-il de tout le système solaire ? Aucun doute qu’il en sera totalement bouleversé et modifié.

V- Fin du Soleil, fin de la vie sur Terre

Le Soleil, notre Etoile, est une gigantesque centrale thermonucléaire à l’intérieur de laquelle par réaction de fusion l’hydrogène est transformé en hélium (cycle de Bethe, du nom du physicien américain d’origine allemande, Prix Nobel 1967) libérant dans l’Espace une extraordinaire quantité d’énergie déterminée mathématiquement par la fameuse équation connue dans le monde entier comme emblématique du génie d’Einstein (E=mc2, équivalence entre masse et énergie). En chiffres, c’est 600 millions de tonnes d’hydrogène qui sont transformés par seconde pour répandre cette énergie dans le système solaire et au-delà. Cela dure depuis environ 5 milliards d’années. Le résultat est la douce chaleur que reçoit la Terre (protégée des rayons UV par la couche d’ozone protectrice) qui, par rapport à l’Etoile, se trouve dans une région dite ‘’zone habitable’’ du système solaire : ni trop proche comme Mercure et Vénus par exemple, ni trop loin comme Jupiter, Saturne et Uranus par exemple, elle bénéficie d’une température moyenne de + 15°C. Cependant la masse d’hydrogène-carburant contenue dans le cœur du Soleil n’est pas infinie. A partir de simulations, on considère qu’il a encore une durée de vie d’environ 7 milliards d’années. Au fur et à mesure des réactions de transformation de l’hydrogène en hélium, le cœur du Soleil s’en trouvera plus dense et plus chaud ; sa luminosité va augmenter et en conséquence augmentera aussi la température à la surface de la Terre. Il s’ensuivra l’évaporation des océans, car à la surface de la Terre, la température dépasserait les 100°C. Et manquant d’hydrogène, le cœur du Soleil va se contracter et en réaction il y aura un gonflement de sa surface, engloutissant les planètes les plus proches, Mercure, Vénus et même la Terre qui sera devenue un immense lac de lave de quelques 2000°C. Et lorsque le Soleil aura épuisé tout son carburant, il s’effondrera sur lui-même, il deviendra une naine blanche c’est-à-dire une étoile de faibles diamètre et luminosité. Progressivement toute vie va disparaître du système solaire, balayé alors désormais par les seuls rayonnements UV. S’ensuivra pendant quelques milliards d’années encore l’agonie du Soleil jusqu’à son extinction. Cependant il est prévisible que le Soleil en gonflant, réchauffe d’autres planètes hors de son système. Les fameux exoplanètes  dont quelque 250 ont déjà été découverts à ce jour depuis 1995? Et à son échelle on en viendrait aux fluctuations d’états sans cesse renouvelées dont nous avons parlé plus haut?

Comme on le voit, et à moins d’une catastrophe imprévisible (toujours possible!) la ‘’fin du monde’’ n’est pas pour le 21 Décembre 2012, et les jours suivants n’en sont sûrement pas la veille. En outre, lorsque des esprits malins nous annoncent régulièrement la ‘’fin du monde’’, de quoi parlent-ils exactement ? De la fin de l’Univers? De la fin de vie sur Terre? Ou de quoi d’autre? On serait heureux de savoir cette précision et sur quels fondements ils appuient leurs ‘’prédictions’’ en dehors d’interprétations de textes des Livres Saints dont eux seuls savent les lectures qu’ils en font et à quelles fins. Des interprétations qui nous semblent souvent passablement fantaisistes.

Cotonou, le 4 Décembre 2012
Par Joseph Marcellin DEGBE
Ingénieur Physicien à la retraite

6. S.WEINBERG, Les trois premières minutes de l’Univers, Editions du Seuil, Paris 1978.