Qu’est-ce qui gouverne silencieusement l’univers tout entier ?

(Journal Dan Tri) - Les constantes fondamentales ne sont pas de simples chiffres arides ; elles constituent le fondement qui façonne l'existence même de l'univers.

La valeur mystérieuse d'une constante

Illustration montrant comment l'attraction gravitationnelle d'une galaxie courbe l'espace-temps selon la théorie de la relativité générale d'Einstein (Image : Science Library).

En contemplant le ciel nocturne, nous nous demandons souvent pourquoi l'univers est ainsi fait : de la vie aux étoiles, en passant par les planètes et même l'humanité. Pourtant, rares sont ceux qui savent que tout dans l'univers est régi par un ensemble particulier de nombres, appelés les constantes fondamentales de la nature.

Ces nombres ne sont pas des inventions humaines, mais plutôt des valeurs fixes qui décrivent comment les forces et la matière interagissent entre elles dans l'univers.

Par exemple, la vitesse de la lumière dans le vide est toujours d'environ 299 792 458 m/s, la constante gravitationnelle G est de 6,674 x 10⁻¹¹ m³/kg/s², ou la masse d'un électron est de 9,1 x 10⁻³¹ kg…

Ce sont des nombres dont la moindre modification pourrait bouleverser l'univers, voire faire disparaître la vie. La grande question est : pourquoi ces nombres ont-ils la même valeur ? D'où viennent-ils ? Est-ce une simple coïncidence ?

Grâce à la physique, nous pouvons construire des équations et des modèles très précis pour décrire le monde , de la chute d'une pierre à l'expansion de l'univers tout entier. Cependant, chaque équation nécessite des valeurs d'entrée, c'est-à-dire des constantes.

Elles sont comme les poutres qui soutiennent l'édifice de la physique moderne. Mais, curieusement, aucune théorie actuelle ne peut expliquer leur origine. Les scientifiques ne peuvent que mesurer leurs valeurs expérimentales et les intégrer à des modèles.

Imaginez que vous simuliez le mouvement d'une balle. Vous pourriez utiliser les lois de Newton pour décrire les forces en jeu, mais il vous faut connaître l'intensité de la gravité. Cette information ne provient pas du modèle ; elle doit être mesurée expérimentalement.

De même, des constantes telles que l'intensité de la force électromagnétique, la constante de Planck ou le rapport entre les particules élémentaires sont toutes des paramètres « donnés » qui ne peuvent pas être calculés à partir des fondements théoriques actuels.

Les constantes sont-elles véritablement « immuables » ?

Einstein est l'auteur de la théorie de la relativité générale, qui inclut le concept de la constante gravitationnelle G - une quantité indispensable pour décrire le degré de « courbure » de l'espace-temps (Photo : Getty).

Le problème devient plus intrigant lorsque les physiciens se demandent : ces nombres sont-ils véritablement des « constantes », c'est-à-dire qu'ils ne changent jamais ?

Si l'un d'eux change, même légèrement, au fil du temps, de l'espace ou des circonstances physiques, cela signifie qu'ils ne sont pas véritablement fondamentaux, mais simplement des manifestations d'une théorie plus profonde qui reste à explorer .

Pour le vérifier, les scientifiques ont conçu de nombreuses expériences de haute précision, sur Terre et dans l'espace. En laboratoire, ils ont utilisé des horloges atomiques. Ces dispositifs extrêmement sophistiqués peuvent détecter les plus infimes variations des oscillations atomiques et suivre l'évolution, au fil du temps, de constantes telles que la constante de structure fine (FSC).

À ce jour, la précision des mesures a atteint un niveau permettant de détecter des variations d'un milliardième d'année, mais aucune variation significative n'a encore été enregistrée.

D'un point de vue astronomique, les chercheurs observent la lumière des quasars, des objets célestes extrêmement brillants situés à des milliards d'années-lumière de la Terre. Ils analysent également le fond diffus cosmologique (FDC), vestige de la lumière émise lors des premiers stades de la formation de l'Univers.

L'idée est que si les constantes avaient changé dans un passé lointain, la lumière provenant d'objets célestes distants en serait affectée et présenterait des différences. Or, les observations témoignent encore de l'étrange stabilité de ces constantes.

Il est important de noter que nous ne pouvons pas être absolument certains qu'il s'agit de constantes. Même sans détecter de changement, toute mesure comporte une part d'incertitude ; il est donc toujours possible que les constantes varient, mais à un rythme trop faible pour être détecté.

L'univers recèle encore bien des mystères.

Les constantes fondamentales ne sont pas de simples nombres ; elles constituent le fondement qui structure l'existence même de l'univers. Elles déterminent comment les forces interagissent, comment les atomes se forment, comment les étoiles brillent et comment la vie se développe.

Si ces chiffres étaient ne serait-ce qu'un peu erronés, l'univers pourrait être vide, chaotique ou totalement dépourvu de vie telle que nous la connaissons aujourd'hui.

Cependant, la science n'a pas encore expliqué « pourquoi elles sont ainsi ». Ces constantes sont-elles le fruit du hasard ? Ou sont-elles la manifestation d'une théorie cosmologique plus profonde, au-delà de notre compréhension actuelle ?

Nous n’avons peut-être pas encore les réponses, mais continuer à nous poser des questions et à apprendre à leur sujet pourrait conduire l’humanité à un tournant majeur de la physique moderne, tout comme la relativité et la mécanique quantique ont bouleversé la science du XXe siècle.

Source : https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thu-gi-am-tham-chi-phoi-ca-vu-tru-20250525082833517.htm