MON BLOG DE REFLEXIONS: Au commencement du temps 3-9) L'étincelle du Big Bang (10 puiss-43 secondes après le Big Bang)

Théorie : Mur de Planck & Instant Zéro par Cyhd

Au commencement du temps 3-9)

L'étincelle du Big Bang 10 ^-43secondes après le Big Bang

Dans ces articles, je voudrais approfondir ma réflexion sur "le visage de Dieu" écrit par les frère Bogdanov et celle de mon article dans mon blog de reflexions à travers le livre de Igor et Grichka Bogdanov: "Au commencement du temps".

Ils me permettent de faire un saut dans l'histoire via les blogs et le articles que je déniche sur la toile, d'affiner mes connaissance sur la science et la recherche de l'Origine. Je trouve plaisir et jubilation à partager.

Mes articles déjà parus dans cette rubrique:

Le visage de Dieu.

Au commencement du temps 1) introduction

Au commencement du temps 2) En voiture vers l'origine (le graal de la physique)

Au commencement du temps 3-1) 2009-1979 le film du temps vu à l'envers: pour commencer le voyage, un rocher sur le ligne d'Univers étape 1.
Au-commencement du temps 3-2) 1979-1830 le film de l'univers vu à l'envers - étape 2
Au commencement du temps 3-3) Des figuiers Romains au Trocadéro: étape 3
Au commencement du temps -3-4) dans l'abime du temps (-15000 à -65 millions-d-années)
Au commencement du temps 3-5) des araignées géantes sur la colline de chaillot (-80 à 500 millions d'années)Au commencement du temps 3-6) paris au fond de l'océan (530 millions à 3,5 milliards d'années)

Au commencement du temps 3-7) vers la toute première lumière (5 milliards à 3,7 milliards d'années)
Au commencement du temps3-8) la première seconde de l'univers après-le-big-bang

1) Qu'y a t'il avant la première seconde?

Nous avons vu dans l'article précédent que c'est le découplage précoce du neutrino qui a permis aux bases de la matière de se constituer durant les 3 premières minutes, car il n'a plus été en mesure d'interagir avec les nucléons, laissant le terrain libre pour la formation des noyaux au cours des 3 minutes suivantes.

Pourra-on "voir" un jour cette première seconde comme on voit le fond diffus cosmologique? Naturellement pas avec des photons, puisqu'aucune lumière ne peut "circuler" en deçà de l'an 380 000. Mais de même que les rayons X "voient" derrière les objets, les neutrinos, lorsque nous saurons vraiment les détecter et les utiliser, pourront peut-être permettre des observations jusqu'à la première seconde. Et avec les gravitons, les éventuels "messagers" de l'interaction gravitationnelle (voir le modèle standard), qu'on espère mettre en évidence grâce aux détecteurs mis en service, on devrait, en principe, remonter jusqu'au voisinage du Big Bang lui-même.
En attendant ces découvertes, reste une question: d'où viennent les électrons, les protons et neutrons, d'où viennent ces grains de lumière qui ont dominé l'Univers depuis la première seconde jusqu'à l'an 380 0000?
Il va falloir remonter dans le prochain article, encore plus tôt dans la passé, avant le première seconde.

2) jusqu'au mur de Planck.
Durant cette période (selon la vision de strange-univers.over-blog.com), période que les cosmologistes appellent « l’ère de l’inflation », un point quelconque de l’Univers voit sa taille multipliée par 10100, 101000 ou même 101000 000 000 000, d’après les calculs du théoricien américain d’origine russe Andreï Linde, l’un des pères de la théorie de l’inflation. Qu’est-ce qui a provoqué ce gigantesque gonflement ? Pour certains physiciens, l’inflation est causée par la première brisure de symétrie, c’est-à-dire l’apparition, à partir du « champ unifié » régnant à l’origine, de la vénérable et mystérieuse gravitation et de la force électronucléaire, maîtresse de l’énergie et grosse de la matière en devenir. Andreï Linde n’est pas d’accord : « L’inflation primordiale et le big bang sont un seul et même événement. » Quoi qu’il en soit, de nouvelles brisures de symétrie s’annoncent bientôt : la force électronucléaire se sépare en deux forces, dites nucléaires forte et électrofaible, d’où naissent quarks et leptons. Présentes auparavant à l’état virtuel, ces particules croissent et se multiplient dans l’Univers en expansion, baigné d’autres particules. La matière est née. Puis la force électromagnétique se dédouble aussi, générant la force nucléaire faible et l’électromagnétisme. Désormais, gravitation, forces nucléaires forte et faible, électromagnétisme structureront à jamais atomes, étoiles, galaxies et planètes.

Un milliardième de seconde a passé depuis le big bang. La force nucléaire forte assemble quarks et gluons par deux ou trois, qui constituent les premiers protons et neutrons. La température descend en dessous de 100 milliards de degrés. Agé de près d’un centième de seconde, l’univers est un plasma brûlant, opaque et obscur, plus dense que l’acier, un fluide étrange aux particules serrées les unes contres les autres.

Il ne se passera rien de notable pendant plus de… 380 000 ans ! La température baisse insensiblement jusqu’à environ 5000° C, tandis qu’augmente, proportionnellement, la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique qui baigne l’espace. Du coup, les rayons gamma cèdent la place aux rayons X, puis aux ultraviolets. De partout commence à jaillir un impénétrable brouillard de lumière.

3) Face au mur de Planck.

Théorie : Mur de Planck & Instant Zéro par Cyhd

Après notre plongée vertigineuse dans la passé de l'Univers, nous nous retrouvons maintenant face au mur de Planck, là où commence le Big Bang, le plus fabuleux évènement de tous les temps. Rappelons nos que c'est le savant russe Alexander Friedmann qui a été le premier à oser le prédire par le calcul, du fond de son bureau de prévisions météorologiques, à Saint Pétesbourg, dans les années 1920. Ce jaillissement a dispersé dans le néant, à la vitesse de la lumière, l'espace, le temps et la matière, il y a 137 millions de siècles (10 ^-17) secondes. L'espace et le temps tels que nous les connaissons commencent là. On peut aujourd'hui écouter le son de cette explosion unique à "instant de Planck", synthétisé par le physicien Jonh Cramer, de l'université de Washington.

Grâce (?) à la Théorie des cordes, selon yrelay.com, le mur de Planck, peut être défini par cinq choses :

Le temps : Le temps de Planck qui est de 5,39 x 10 E-44s. Ce temps accélère, décélère en permanence.
La distance : La distance de Planck qui est de 1, 62 x 10 E-33cm, est la plus petite unité d’espace, la plus petite distance physique ayant un sens, par exemple, entre 2 points de l’univers.
Pour comparaison un atome d’hydrogène (l’atome le plus répandu dans l’univers) est 10 millions de milliards de fois plus grand que la distance de Planck.
La température : Aucune chose actuelle ne peut être comparée à cette température qui est de 10 E32 degrés Kelvin (0°K = -273, 15°C)
L’énergie : Cette énergie est la même qui règne actuellement dans tout l’univers, qui est de 1,22 x 10 E28 eV (électrons/Volt)
La densité : La densité de Planck, qui est 10 E94 fois celle de l’eau.

Mais, d'abord, à quoi ressemble le panorama autour de nous? L'Univers observable (mais ce mot a-t-il encore un sens?) est d'une taille invraisemblablement petite: 10 ^-33cm. Rien ne peut être plus petit, c'est une longueur ultime, la longueur de Planck. Cette longueur nous indique la frontière entre notre monde et le domaine quantique ; à des échelles aussi petites, l'espace devient une sorte de bouillonnement quantique dans lequel des particules virtuelles peuvent surgir du vide pour se désintégrer aussitôt. Il est impossible de trouver quoi que soit en-dessous, elle marque la frontière de notre réalité physique.

Imaginons qu'on veuille se promener sur ce mur de Planck; notre horloge cosmique qui jusqu'ici marchait tant bien que mal, s'est maintenant bloquée. Il est impossible de remonter plus tôt qu'à cet instant: 10 ^-43secondes, marquant le temps de Planck. Il n'existe aucune fraction de temps plus petite. Le temps de Planck est le temps qu'il faudrait à un photon dans le vide pour parcourir une distance égale à la longueur de Planck. Comme celle-ci est la plus petite longueur mesurable, et la vitesse de la lumière la plus grande vitesse possible, le temps de Planck est la plus petite mesure temporelle ayant une signification physique dans le cadre de nos théories présentes. Le temps commence là.

Quant à notre jauge d'information, elle indique selon les experts en cosmologie quantique un seul bit d'information, ou plutôt un "qubit" (information quantique), car nous sommes arrivés à la frontière du monde quantique.

Qubits sur la sphère de PoincareBloch

Le qubit se compose d'une superposition de deux états de base, par convention nommés |0> et |1> (prononcés : ket 0 et ket 1). Un état qubit est constitué d'une superposition quantique linéaire de ces deux états. Une mémoire à qubits diffère significativement d'une mémoire classique.

Un bit classique se trouve toujours soit dans l'état 0, soit dans l'état 1. Un qubit se trouve, dans le cas général, dans une superposition de ces deux états, autrement dit une combinaison linéaire. On écrit que le qubit est dans l'état $\alpha \cdot \left| 0 \right\rangle + \beta \cdot \left| 1 \right\rangle$ , les coefficients étant des nombres complexes vérifiant $|\alpha|^2 + |\beta|^2=1$ . En fait, on peut postuler arbitrairement que $\alpha$ est un nombre réel positif, car multiplier un état par un nombre complexe de module 1 donne le même état.

Il est à noter que l'un des premiers à avoir construit l'architecture complète d'un ordinateur quantique en 2 006 est Seth Lloyd. La "mise en image" géométrique du qubit fournit ne indication sur la géométrie (hypothétique?) de l'Univers. C'est une sphère (découverte par le physicien mathématicien Felix Bloch) appelée "sphère de Bloch". Ce n'est pas un objet purement abstrait: B. Tamir (Universal quantum Gates for Tensors), expert de l'information à l'échelle quantique a pu énoncer: "la sphère de Bloch est un espace physique naturel". L'avantage de cette représentation, c'est que les états purs (0 et 1) sont repérés au pôle nord et au pôle sud de la sphère, le reste de la surface étant dévolu aux états superposés. Si on se place dans le cas d'Univers au moment du Big Bang, on peut naturellement doter la sphère non de deux, mais de trois dimensions. La sphère peut ainsi être prolongée à des échelles plus grandes par une sphère à trois dimensions. On peut retrouver ainsi le fameux bord sphérique de l'espace-temps à quatre dimensions, bord sur lequel , selon le principe holographique il est possible de "lire" toutes les informations concernant l'espace-temps.

Revenons maintenant au mur de Planck. Selon les frère Bogdanov; au temps de Planck, sur les deux pôles de la sphère de Bloch, nous ne pouvons trouver que deux états possibles, correspondant à l'existence du seul qubit d'information qui puisse exister à cet instant. Cela signifie que la complexité est pratiquement inexistante à cette échelle. L'Univers n'a d'autre choix que d'être là ou... ne pas être. Le désordre de l'Univers, c'est à dire son entropie, est minimal, en fait inférieur à 1. Il n'est cependant pas nul, par opposition à l'échelle zéro, où l'entropie atteint une valeur très spéciale (voir plus loin).

Quel est le paysage de cet univers ultime? Après l'unification des trois forces (GUT) fondamentales (électromagnétique, l'interaction faible, l'interaction forte) où les photons devenaient de plus en plus énergétiques jusqu'à ce que toutes les particules deviennent énergie pure, les physiciens pensent qu'à ce moment unique du Big bang, toutes les forces de l'Univers se trouvèrent unifiées, -fondues- au sein d'une force unique: la superforce. C'est la supersymétrie (vidéo: supersymétrie, supergravité), une ultime perte de complexité. l'Univers n'est alors qu'une informe décharge d'énergie. Plus le moindre atome de matière, ni la moindre trace de complexité. Cet qubit unique ne serait que l'émergence de l'Univers hors du brouillard quantique. Ce serait (selon les deux frères), la conclusion d'un calcul accompli par Seth Lloyd du MIT. Il permettrait d'aboutir à cette information initiale dont il est question depuis le début de cette fantastique plongée dans le passé.
Un dernier aspect du paysage que nous retrouvons dans l'Univers naissant à cette échelle est le fait qu'il est soumis aux "contraintes quantiques": à l'implacable principe d'incertitude découvert par Werner Heisenberg (principe qui présente des difficultés de compréhension et d'interprétation, comme le montre aussi le paradoxe EPR). Les phénomènes sont entourés d'une sorte de "flou" quantique irréductible. L'espace et le temps eux mêmes, ultimes remparts de la réalité, deviennent à leur tour flous, incertains et sont entraînés, comme tout le reste, dans un prodigieux cycle de fluctuations.

4) Qu'est ce qui est à l'oeuvre dans cet instant primordial?

"mousse quantique"

planck et hershell

Comme on vient de le voir, l'Univers a peut-être déjà une forme au moment du Big Bang. C'est celle de cette sphère mouvante à trois dimensions, plus ou moins stable, la sphère de Bloch. Mais sera-t-elle toujours là lorsque l'espace-temps aura entamé son expansion? Est-ce que la "forme" de l'espace à trois dimensions, celui dans lequel nous vivons, est sphérique? L'observation du cosmos à grande échelle à travers les satellites WMAP et Planck Surveyor semble indiquer que l'espace à trois dimensions n'est pas plat mais muni d'une courbure spatiale positive (le modèle topologique le plus simple est celui de la sphère). La plupart des astrophysiciens affirment que l'Univers est plat, mais n'est-ce pas similaire à au fait de déclarer que la terre est plate? (la question reste sans doute encore ouverte).
Rapprochons nous de la http://www.linternaute.com/science/espace/dossiers/06/theorie-du-tout/7.shtml  de cette sphère. A cause du principe d'incertitude, elle est en perpétuel mouvement, se déforme en trous effrayants ou en incroyables pics, comme un océan déchaîné. C'est le physicien Jonh Wheeler qui le premier l'a comparé à un "océan bouillonnant", perpétuellement traversé par des turbulences aléatoires et des distorsions telles que les notions de haut, bas, avant, après s'effondrent et finissent par perdre toute signification.

Qu'allons nous trouver dans les profondeurs de cet océan primordial, fait du courant symétrique qui y régnait? La théorie des cordes parle d'une infinité de "cordes" qui vibrent de toutes parts, (comme les cordes d'un violon?). De la longueur de Planck, ces filaments vibratoires se croisent, font des boucles, dessinent des figures ouvertes ou fermée, avant de disparaître soudain. Ce seraient les premiers habitants de l'Univers, les premiers "parisiens".
Pouvons nous voir quelque chose autour de nous? Il est devenu impossible de mesurer quoi que ce soit dans ce monde naissant, ni de trouver quelque chose qui nous donne une échelle de distance ou de temps. Rien n'est fixe, l'espace entre ce qu'on croit être des points (mais qui n'en sont pas), se distort, se déforme, s'allonge à l'infini ou s'annule subitement. Un peu comme si les objets proches de nous s'éloignaient tout à coup à 10 000 km avant de revenir instantanément à quelques mm du visage. De même, le temps accélère, s'emballe, puis brutalement, ralentit, fait machine arrière, se fige, saute d'un instant vers un autre, repart en arrière et se déforme perpétuellement.
Mais pourquoi? Avant d'essayer de répondre, examinons un instant la situation à laquelle nous sommes arrivés. Le temps cesse d'exister, la physique théorique d'aujourd'hui s'est effondrée face au mur de Planck (les physiciens semblent tous d'accord). Elle semble incapable (encore) de réaliser la synthèse entre l'infiniment grand décrit par la relativité, et l'infiniment petit, apanage de la physique quantique.
Par quoi le remplacer le temps? Les frères Bogdanov émettent une idée nouvelle, sans doute fragile, issue de leurs travaux de thèse. "A l'époque de Planck, le temps est déformé par la courbure monstrueuse qui replie l'Univers sur lui-même, le réduit à une infime particule. Ce phénomène primordial est tellement puissant que, selon nous, il finit par diviser le temps en deux directions distinctes". Une des questions qui se pose alors est: où pouvons trouver encore de l'ordre? En apparence nulle part dans ce qui ressemble à un chaos désordonné de zigzags de "particules". Pourtant, pour la première fois, au-dessous de la réalité visible, dans cette "transgression" des deux frères, on peut deviner la présence des ces fameux "moteurs mathématiques" que j'ai évoqués dans certains de mes articles. Nous avons atteint le niveau d'énergie maximal du cosmos: 100 milliards de milliards de milliards de milliards d'électrons-volts. La supersymétrie unifie les particules qui véhiculent les forces (les bosons) à celles qui véhiculent la matière (les fermions). Au sein de ce courant supersymétrique, tout ce qui compose la réalité naissante est en principe unifié. Des mécanismes sont à l'oeuvre pour créer, progressivement de la complexité. Quels mécanismes? C'est là l'idée nouvelle: des opérateurs purement mathématiques, que les physiciens commencent à entrevoir. Parmi ces êtres mathématiques, se trouvent ce que les théoriciens appellent des "super-algèbres de Lie". Sophus Lie était un mathématicien norvégien, membre de la Société royale de Londres, à l'origine des groupes et algèbres qui portent son nom, instruments qui permettent de décrire les grandes symétries physiques.

5) Epilogue à cet article.
Arrivés à ce point ultime de notre voyage à l'envers vers le commencement du temps, la structure de l'Univers est devenue indissociable des grandes structures algébriques. Les brisures successives de symétries qui se sont produites suite à cet instant unique, le Big Bang, ont engendré la complexité et l'apparition des quatre forces distinctes les unes des autres et plus tard, l'apparition des particules différentes à la base de la matière. Ce qui compte, c'est qu'au moment même du Big Bang, alors que que les quatre forces distinctes n'existent pas encore et encore moins les particules de matière, il y a déjà des êtres mathématiques à l'oeuvre. Un peu comme la matrice qu'est le code génétique et qui permet à la cellule primordiale à l'origine d'un être vivant de se différencier.
Dans ce passé insondable, ces êtres portaient en germe, sans en déterminer la réalisation exacte les contours flous, totalement incertains d'une colline (celle du Trocadéro dont nous sommes partis) et la présence d'êtres vivants et intelligents (les êtres humains), capables de fabriquer des choses (les voitures garées devant les cafés).

C'est l'ultime étape de notre voyage, mais nous allons, au cours d'articles suivants, toujours en compagnie des frères Bogdanov, de voir mieux ce que pourrait être ce "code" qui semble guider l'évolution de l'Univers et de sauter le pas vers l'impensable et le tabou suprême: AVANT LE BIG BANG....

1) Autres liens que j'ai retenus en rédigeant cet article.
xavier.sallantin -histoire de l'univers

linternaute.com -l'origine de l'Univrers 10 puiss-43 sec après le big bang
strange-univers.over-blog.com -L'origine_de_lUnivers
lesturgeons.blogs.nouvelobs -le mur de planck
web-utopia.org -Le-mur-de-Planck
bladi.net dieu et le mur de planck
astro-forum.forumactif.com -mur-de-planck-l-avant-big-bang
yrelay.com -le mur de planck
terre.tv/fr -le visage de Dieu     paperblog.fr -le-visage-de-dieu
pauledouard.over-blog.com -derriere-le-mur-de-planck?
caplibre.over-blog.com -le mur de la connaissance
astrosurf.com/luxorion -le bigbang astrofiles.net -big_bang
futura-sciences.com -le big-bang
molaire1.perso.sfr -le big bang et l'origine de la matière
youtube.com -la mort du big bang: la théorie des cordes
cafardcosmique.com -La-theorie-des-supercordes
arapao.org -l'ère de planck

futura-sciences.com -instantons-monopoles
webastro.net -instanton, théorie de hawking
wikipedia.org -Instanton

unités de planck   villemin.gerard.free.fr -dimensions de planck
cnrs.fr -unités de planck

thèse des frères bogdanov (.pdf) journal.coherences.com -la transgression des frères bogdanov

wikipedia.org -Physique théorique wikipedia.org -Physique_quantique
futura-sciences.com -introduction-a-la-physique-quantique
astrosurf.com/luxorion -physique quantique
astrosurf.com/luxorion -la relativite   wikipedia.org -la relativité générale
sciences.univ-nantes- la relativité

luxorion. -cosmologie quantique luxorion -cosmologie quantique instabilité du vide, instanton
futura-sciences.com -cosmologie quantique et conscience
math-et physique.over-blog.com -cosmologie quantique à boucles
fdier.free.fr -cosmologie quantique par le théorie de l'information
consentino.unblog.fr -une-cosmologie-quantique-par-la-theorie-de-linformation
pythacli.chez-alice.fr -cosmologie...quantique
luth2.obspm.fr -la topologie de l'univers est-t-elle chiffonnée?
linternaute.com -mousse quantique à l'échelle de planck
clodimedius.wordpress.com -topologie-cosmique, mousse quantique

jeanzin.fr -la-theorie-holographique-de-la-gravitation
wikipedia.org -Principe_holographique
cidehom.com -principe holographique   horobindo.centerblog.net -univers-hologramme-theorie-du-tout
larecherche.fr -l'univers est un hologramme (L Susskind)
futura-sciences.com '-univers-sans-frontiere-ni-bord   astrosurf.com/luxorion -hawking univers sans bord
etre-humain.net -stephen-hawking n'est pas dieu

futura-sciences.com -le désordre de l'univers, l'entropie     techno-science.net -entropie
jeanzin.fr -entropie, énergie, information

molaire1. -superforce  assos.utc.fr -superforce, cordes   public.web -Superforce-
wikipedia.org -Supersymétrie diffusion.ens -supersymétrie, supergravité
futura-sciences.com -supersymetrie
futura-sciences.com -la-supersymetrie-ne-sest-pas-encore-montree-au-lhc
techno-science.net -supersymétrie   techno-science.net -SUSY
www.phys.ens -mécanique quantique supersymétrique
irfu.cea.fr -boson de higgs et supersymétrie
astrosurf.com/luxorion -quantique-supercordes
arte.tv/fr -paysage de cordes fbon.free.fr -l'unification de la physique et la théorie des cordes
iramis.cea.fr -cordes et supercordes, le rêve d'einstein
physique.coursgratuits.net -la theorie-des-cordes
sciences.ch -théorie des cordes
college-de-france.fr -gabriele-veneziano, leçon inaugurale
soinenmagnetisme.free -Theorie-des-Cordes.pdf

jb.man. -planck surveyor astro.cardiff.ac planck surveyor planck.cf.ac.uk -mission
casca.ca -firstplanck/   cesr.fr centre études spatiales, planck surveyor
physorg.com -planck-surveyor-celestial   astro.cf.ac -plank et hershell satellites
map.gsfc.nasa.gov -wmap

2) Quelques autres liens découverts en rédigeant l'article précédent:
http://www.astronomes.com/le-big-bang/nucleosynthese-primordiale/
matière et anti-matière: après 10 puissnace -35 secondes