Repères chronologiques

1676    La lumière n’est pas instantanée

La lumière était considérée, encore au XVII^ème siècle, comme une qualité intrinsèque de l’espace et donc se déplaçant instantanément. Mais en 1676 l’astronome danois Ole Christensen Römer (1644-1710) parvint à mesurer sa vitesse au moyen d’observations astronomiques de Jupiter : 300 000 km/s (aujourd’hui, plus précisément 299 792 458 m/s), c’en était fini de l’instantanéité de la lumière, puisque sa vitesse est finie.

Grâce à cette finitude, elle a acquis une haute valeur aux yeux des astronomes : la lumière qui parvient du cosmos fournit une image du passé de celui-ci. Nous voyons le Soleil tel qu’il était 8 minutes auparavant ; les images de notre galaxie voisine, Andromède, parviennent avec 2 250 ans de retard – un « andromédien » qui observerait la Terre pour apercevoir le vénérable Archimède, peut-être dans sa baignoire ; et avec le télescope spatial Hubble, des galaxies nous apparaissent telles qu’elle étaient dans la prime enfance de l’Univers, il y a 12 milliards d’années…

S : Soleil
J : Jupiter et Io
A : position de la Terre lors de la 1ère éclipse de Io
B : position de la Terre au moment de l'éclipse suivante
Appelons T la période de révolution de Io : T = 1,769 jour = 1 j 18 h 28 min   et  t l'intervalle de temps séparant les deux positions A et B de la Terre pour lesquelles on a observé deux éclipses de Io dans le cône d'ombre de Jupiter.

Si la lumière se déplaçait instantanément, l'éclipse suivante interviendrait au bout d'une révolution complète de Io autour de Jupiter, c'est-à-dire au bout de T = 1,769 jour. Les données suivantes, qui indiquent le début des éclipses, montrent que ce n'est pas le cas.

00  14/12/94 08h37        34  12/02/95 12h41 68  13/04/95 16h41
01  16/12/94 03h06        35  14/02/95 07h09 69  15/04/95 11h09
02  17/12/96 21h34        36  16/02/95 01h37 70  17/04/95 05h37
03  19/12/94 16h03        37  17/02/95 20h05 71  19/04/95 00h05
04  21/12/94 10h31        38  19/02/95 14h34 72  20/04/95 18h34
05  23/12/94 04h59        39  21/02/95 09h02 73  22/04/95 13h02
06  24/12/94 23h28        40  23/02/95 03h30 74  24/04/96 07h30
07  26/12/94 17h56        41  24/02/95 21h58 75  26/04/95 01h59
08  28/12/94 12h25        42  26/02/95 16h27 76  27/04/95 20h27
09  30/12/94 06h53        43  28/02/95 10h55 77  29/04/95 14h55
10  01/01/95 01h21        44  02/03/95 05h23 78  01/05/95 09h23
11  02/01/95 19h50        45  03/03/95 23h51 79  03/05/95 03h52
12  04/01/95 14h18        46  05/03/95 18h19 80  04/05/95 22h20
13  06/01/95 08h46        47  07/03/95 12h48 81  06/05/95 16h48
14  08/01/95 03h15        48  09/03/95 07h16 82  08/05/95 11h17
15  09/01/95 21h43        49  11/03/95 01h44 83  10/05/95 05h45
16  11/01/95 16h11        50  12/03/95 20h12 84  12/05/95 00h14
17  13/01/95 10h40        51  14/03/95 14h41 85  13/05/95 18h42
18  15/01/95 05h08        52  16/03/95 09h09 86  15/05/95 13h10
19  16/01/95 23h36        53  18/03/95 03h37 87  17/05/95 07h39
20  18/01/96 18h05        54  19/03/95 22h05 88  19/05/95 02h07
21  20/01/95 12h33        55  21/03/95 16h33 89  19/05/95 20h36
22  22/01/95 07h01        56  23/03/95 11h02 90  22/05/95 15h04
23  24/01/95 01h30        57  25/03/95 05h30 91  24/05/95 09h32
24  25/01/95 19h56        58  26/03/95 23h58 92  26/05/95 04h01
25  27/01/95 14h26        59  28/03/95 18h26 93  27/05/95 22h29
26  29/01/95 08h55        60  30/03/95 12h55 94  29/05/95 16h58
27  31/01/95 03h23        61  01/04/95 07h23 95  31/05/95 11h26
28  01/02/95 21h51        62  03/04/95 01h51
29  03/02/95 16h19        63  04/04/95 20h19
30  05/02/95 10h48        64  06/04/95 14h48
31  07/02/95 05h16        65  08/04/95 09h16
32  08/02/95 23h44        66  10/04/95 03h44
33  10/02/95 18h12        67  11/04/95 22h12

Lorsque la Terre est au point A, l'observateur terrestre voit l'éclipse au bout d'un temps t + f₁/c.

Lorsque la Terre arrive en B, l'observateur la voit au bout de t + T + f₂/c.

L'écart de temps entre les deux éclipses de Io est donc Dt = T + (f₂ - f₁)/c : en utilisant les données précédentes, on obtient aisément c :

Dt1 = 1 j 19 h 29 min = 43 h 29 min = 2 609 min = 156 540 s
Dt2 = 1 j 18 h 28 min = 42 h 28 min = 2 548 min = 152 880 s
T = 1,769 j = 152 842 s

La méthode de Römer présente néanmoins plusieurs imperfections, sources d'erreurs :

• la limite du limbe de Jupiter n'est pas nette, en raison de l'épaisse atmosphère de Jupiter qui diffuse la lumière : la disparition de Io dans le cône d'ombre de Jupiter ne s'effectue donc pas instantanément mais progressivement, ce qui interdit toute mesure vraiment précise de l'instant exact de l'éclipse.
• d'autre part, Io n'est pas un point mais un petit disque doté d'un certain diamètre apparent : là encore, de ce fait, sa disparition dans l'ombre de Jupiter ne s'effectue pas instantanément.
• autre difficulté : l'éclipse de Io ne se produit pas toujours au niveau de l'équateur de Jupiter et par conséquent, le diamètre de l'ombre de Jupiter n'est pas toujours identique d'une éclipse à l'autre. La traversée du cône d'ombre de Jupiter par Io peut donc prendre un temps variable.
• au moment de la conjonction, Jupiter est dans l'alignement du Soleil pour les astronomes terrestres, ce qui rend toute observation impossible à ce moment-là : observer Jupiter dans ces conditions équivaudrait à se bruler la rétine de l'oeil avec la lumière du Soleil concentrée par le télescope.
• au moment de l'opposition, nouveau pépin : l'ombre de Jupiter est totalement cachée par ce dernier et les éclipses deviennent invisibles. Il faut donc à ce moment-là se contenter d'observer les occultations de Io par le disque jovien mais avant et après l'opposition, les choses ne sont pas pour autant plus simples : avant l'opposition (position A), si l'observateur terrestre voit parfaitement le début de chaque éclipse de Io, par contre leur fin lui est cachée par le disque de Jupiter. Après l'opposition (position B), difficulté inverse : Jupiter fait écran entre la Terre et le début de chaque éclipse de Io. Par contre, la fin de l'éclipse est alors devenue parfaitement observable.

   

1600    La perfection circulaire brisée

Jusqu’au XVII^ème siècle, le cercle et la sphère symbolisaient la perfection du cosmos. Au-dessus de la Terre corruptible, après la sphère lunaire, les trajectoires naturelles des astres errants ne pouvaient qu’être des cercles ou, du moins, n’être décrites qu’en termes de cercles. C’est l’astronome allemand Johannes Kepler (1571-1630) qui brisa le mythe. Mettant à profit le « nouveau » modèle copernicien (1543) d’un Soleil immobile autour duquel tournent les planètes (héliocentrisme), et à l’aide de ses observations sur le mouvement apparent de la planète Mars, Kepler énonça sa première loi : les planètes suivent une trajectoire elliptique dont le Soleil – comble de la ruine – n’occupe pas le centre (il se place à l’un des deux foyers)… Cette loi a été absorbée dans la théorie de la gravitation universelle de Newton (1642-1727), qui régit aussi bien le mouvement de la Lune autour de la Terre que celui du Soleil autour du centre de la Galaxie.

1995    Des planètes existent ailleurs

En 1995, la première planète extrasolaire fut détectée – indirectement – en périphérie de l’étoile 51 Pegasi par une équipe d’astronomes de l’Observatoire de Genève. Aujourd’hui, plus de 130 « exoplanètes » ont été répertoriées autour d’étoiles voisines, et chaque mois apporte sa nouvelle moisson. Il s’agit de planètes géantes et gazeuses, comme Jupiter, non pas que la nature ait une prédilection pour cette forme, mais parce que nos moyens d’observation sont encore trop rudimentaires pour détecter des corps plus petits, tels que la Terre. Il n’empêche que les astronomes estiment – hypothèse « basse » – que notre Galaxie contiendrait 5 milliards de systèmes solaires, dont 500 millions pourraient se parer de planètes semblables à la Terre. Le prochain pas dans l’étude d’exoplanètes sera de déterminer si elles possèdent une atmosphère et, dans ce cas, si celle-ci porte les traces d’une activité biologique.

 Pour en savoir plus : le sujet d'agrégation 2003 !

Les variations de vitesse radiale ont une amplitude de 59 m/s et une période de 4.2293 ± 0.0011 jours. La courbe a été corrigée des variations de vitesse à long-terme (24 m/s), probablement dues à un compagnon de faible masse. Les observations ont été faites entre Septembre 1994 et Septembre 1995.

1929    L’Univers n’est pas statique

Pendant près de 2 500 ans, depuis les Grecs anciens jusqu’à Einstein (inclus), l’Univers était un espace statique, à volume constant. Pour les premiers, cette conviction émanait de leur conception de l’incorruptible permanence du cosmos ; pour le second, c’était avant tout une « question d’esthétique ». Mais, le 15 mars 1929, l’astronome américain Edwin P. Hubble publie la preuve observationnelle du gonflement universel, ainsi que sa loi : quelque direction que l’on regarde, les galaxies s’éloignent globalement de nous à des vitesses d’autant plus grandes qu’elles sont distantes. Est-ce à dire que la Voie Lactée est au centre de l’Univers, que fuient les autres galaxies. Impossible, à moins de sombrer dans un anthropocentrisme d’un autre âge. Alors c’est que toutes les galaxies voient toutes les autres s’éloigner d’elles à des vitesses proportionnelles à leur distance. L’explication la plus rationnelle de ce phénomène est que l’espace entre les galaxies se dilate, comme la pâte d’un pudding aux raisins (les galaxies) qui gonfle au four ; les galaxies, elles, sont immobiles relativement à leur espace avoisinant – comme le sont les raisins vis-à-vis de la pâte qui les entoure. La théorie de la Relativité permet cela, en dépit des convictions personnelles d’Einstein… L’expansion de l’Univers sera un pilier de l’hypothèse du Big Bang.

La difficile quête de la forme de la Terre

1920    Le vide n’est pas le néant

Qu’il est loin le temps où le vénérable Aristote (env. 385-322 av. J.-C.) annonçait l’horreur de la Nature pour le vide. La physique moderne, surgie de la Renaissance, s’est en partie constituée contre cette idée. Si bien qu’au début du XX^ème siècle, on s’était définitivement débarrassé du préjugé : le vide existait. Mieux encore : il occupait presque tout l’espace, aussi bien à l’échelle des particules qu’à celle du cosmos. Mais… il se pourrait qu’Aristote fasse un retour en force. Ou plutôt que la vérité soit dialectique : le vide est et n’est pas.

C’est la mécanique quantique, théorie décrivant le comportement des particules élémentaires, qui a commis la synthèse. Dans les années 1920, l’un de ses hérauts, le britannique Paul Dirac (1902-1984) découvrit dans ses équations des « étrangetés » qui, si elles devaient avoir une image dans la réalité physique, sonneraient le glas du vide tel qu’on l’imaginait, c’est-à-dire une étendue inerte et ne contenant rien.

En effet, il ressortait de la théorie que ce vide regorge d’activité. Disons, en substance, qu’il est le siège de « fluctuations quantiques » qui amènent des paires de particules-antiparticules à se matérialiser puis à disparaître, avec une telle rapidité – des durées de l’ordre de 10^-43 s – qu’il est impossible d’observer le phénomène. Ces paires sont dites virtuelles car, éphémères au-delà de toute mesure, leur effet sur la matière est pratiquement nul. Quasiment… mais il peut arriver dans des conditions physiques extrêmes, que particules et antiparticules soient « arrachées » l’une à l’autre, ce qui les oblige à se matérialiser, c’est-à-dire à demeurer dans le monde réel. Ainsi, dans les années 1940, le physicien néerlandais H. Casimir prédit que, sous l’action d’un intense champ électromagnétique appliqué entre deux plaques conductrices séparées par du vide, l’on pourrait « extraire » des particules de ce dernier. La preuve expérimentale fut apportée en 1996 par Steve Lamoreaux,de l’Université de Washington (Seattle).

-500    La Terre n’est pas plate

Au Vème siècle av. J.-C., les Grecs savaient que la Terre n’est pas plate. Si les premières preuves découlent probablement de l’observation de l’enfoncement apparent des navires dans la mer à mesure qu’ils s’éloignent, c’est Anaxagore de Clazomènes (env. 500-428 av. J.-C.) qui apporte la première argumentation proprement astronomique : lors des éclipses de Lune, l’ombre projetée de la Terre sur le satellite est circulaire. Comme chez les Grecs, le volume parfait est la sphère, c’est cette forme qu’ils attribuent à la planète. Au moyen de méthodes géométriques, Eratosthène (env. 275-195 av. J.-C.) calcule une circonférence d’environ 44 000 km, soit avec 10% d’erreur sur sa valeur actuelle (40 000 km)…

1957    La Terre n’est pas sphérique

La sphère céleste, postulée par les Grecs Anciens, fut remplacée par le « géoïde terrestre », sorte de sphère aplatie, vers le milieu du XVIIIème siècle. La théorie de la gravitation universelle de Newton (1642-1727) en établissait le principe – le mouvement de rotation de la Terre induit son gonflement à l’équateur et son aplatissement aux pôles – et une campagne de mesures le confirma. Les valeurs, au mètre près, de cette déformation ont été fournies par les satellites artificiels qui peuplent la banlieue terrestre depuis 1957 : la Terre a un rayon polaire de 6 356,752 km (circonférence de 40 007,864 km) et un rayon équatorial de 6378,138 km (circonférence de 40 075,017 km).

1900    La Nature n’est pas continue

« Natura non fecit saltus » : la nature ne fait pas de sauts, écrivait le philosophe Leibniz à la fin du XVII^ème siècle. Il signifiait par là que toute grandeur physique (la masse, l’énergie, la température, etc…) peut être segmentée à l’infini sans que jamais l’on arrive à un ultime segment dont la division est impossible. Pour les savants de l’époque, il était inconcevable par exemple qu’entre une masse nulle et une masse non nulle, aussi petite soit-elle, il n’existât pas de masse intermédiaire. Le principe était encore vrai à l’orée du XXème siècle, mais en 1900 le physicien allemand Max Planck (1858-1947) fit une découverte déconcertante : tout rayonnement – énergie – est composé de quanta indivisibles. Ce qui veut dire que l’énergie d’un rayonnement ne peut pas se situer en dessous d’une certaine valeur, à moins d’être nulle… exit, donc, l’infinie divisibilité.

Spectre du Soleil selon Fraunhofer

La découverte de Planck a fondé une nouvelle physique, la mécanique quantique, qui a investi le champ des processus élémentaires. Il en découle notamment que l’espace possède une longueur fondamentale indivisible – 10^-33 m –, et que le temps ne peut être subdivisé au-delà de 10^-43 s. Inutile, donc, de chercher à savoir s’il se passe des choses en dessous de ces grandeurs, puisque espace et temps n’y existent plus !

Relier physique et astrophysique

1850    La chaleur, c’est de l’énergie

Si, au cœur d’une étoile, la température peut atteindre plusieurs millions de degrés, la région le plus froide de l’espace, c’est-à-dire la plus éloignée de toute autre source de chaleur (étoile, galaxie, etc…), rôde péniblement autour de -270°C. Pourquoi ce chiffre précis ? Est-ce arbitraire ? Il en va de la nature même de la chaleur. Jusqu’au milieu du XIX^ème siècle, la chaleur était considérée comme un élément, au même titre que la matière. Mais on a fini par comprendre qu’elle n’était qu’un des modes de transfert de l’énergie. Chauffer une matière, c’est fournir à ses atomes de l’énergie : dans le cas d’un solide, on augmente la vitesse de vibration des molécules autour d’une position fixe ; dans le cas d’un liquide ou d’un gaz, on accroît leur vitesse de déplacement. Bref, dans la matière, la chaleur est en mouvement. Et si ce mouvement s’arrête ? On atteint le « zéro absolu » qui, d’après les calculs, se situe exactement à -273,15°C. A cette température, tout est figé. Notamment, les électrons ne tournent plus autour du noyau atomique : l’atome, brique élémentaire, cesse d’exister, la matière disparaît. Aussi, le zéro absolu est, comme la vitesse de la lumière, l’une des limites absolues de la nature. L’espace, lui, se trouve à quelques trois degrés au-dessus…

1919    Les lignes droites peuvent être courbes

Le 29 mai 1919, l'astronome britannique Eddington profite de l'occultation totale du Soleil par la Lune pour observer les étoiles situées autour de notre astre brillant. Il constate que celles-ci apparaissent légèrement écartées de leur position réelle. Leur image, c'est-à-dire la lumière qui nous en parvient, a donc été déviée. Or, dans le vide, la lumière ne peut se déplacer qu'en ligne droite, le fait est avéré : comment expliquer qu'en allant droit devant elle, la lumière ait changé de direction ? C'est parce que l'espace lui-même s'est courbé, sous l'effet de l'énorme masse du Soleil : sans cesser d'avancer de manière rectiligne, les rayons ont frôlé ce creux, ce qui les a déviés. Le phénomène est prévu par la théorie de la relativité générale d'Einstein (1916), qui reçoit donc sa première preuve tangible. Désormais, l'humanité vit dans un espace jonché de creux... En 1986, on observe les premières "lentilles gravitationnelles" qui, suivant le même principe, déforment et démultiplient les images de galaxies lointaines.

1616    Le mouvement uniforme, c'est l'immobilité

Être en mouvement ou demeurer immobile... la différence saute aux yeux. La question a occupé bon nombre de savants depuis Aristote. C'est à Galilée (1564-1642) que l'on doit, le premier, d'avoir énoncé un principe de relativité : les lois de la mécanique sont les mêmes à bord d'un bateau qui s'éloigne du quai à vitesse constante que sur la terre ferme. Aucun test ne permettant de distinguer ces deux modes, ils n'en font qu'un : toute personne "immobile" peut se considérer comme en déplacement rectiligne uniforme, et vice-versa. Newton s'appuiera sur ce principe pour sa théorie de la gravitation. Quant à Einstein, c'est en le généralisant qu'il fondera la relativité restreinte.

1965    Extraterrestres, la preuve par le possible

Les astrophysiciens, aussi à l'aise avec le certain qu'avec le possible, se sont "amusés" à évaluer les chances qu'il existe, ou ait existé, une civilisation extraterrestre ayant atteint un niveau de développement culturel et technologique comparable, voire supérieur, à celui de l'homo sapiens sapiens, c'est-à-dire nous. En 1965, l'astronome américain Frank Drake a exprimé cela dans une équation formelle qui interroge plus qu'elle ne répond.

En voici la substance simplifiée.
Le modèle de base est - ignorance oblige - celui de notre civilisation, les estimations sont, elles, basées sur les données observationnelles. Pour qu'elle émerge, la vie requiert une source d'énergie viable, en débit et en durée, comme notre Soleil. On estime que 5% des 100 milliards d'étoiles de la Voie Lactée (soit 5 milliards d'étoiles) vérifient ces conditions. Parmi celles-ci, combien disposent d'un système planétaire ?
L'hypothèse "basse" est encore de 5%, soit 250 millions de systèmes planétaires. Lesquels possèdent une planète aussi accueillante que la Terre, c'est-à-dire solide et tempérée afin que l'eau puisse subsister sous forme liquide ? Au pire, 10%. Ce qui totalise tout de même 25 millions de "Terre" rien que dans la Voie Lactée. Si l'on multiplie ce nombre par la quantité de galaxies dans l'Univers semblables à la nôtre, le chiffre de 25 millions explose littéralement...
Mais suffit-il que les conditions soient favorables pour que la vie éclose ? Comme on ignore la nature des processus physiques qui transforment une collection de molécules en un système biologique, les calculs deviennent dès lors bien plus spéculatifs. Mais rien n'empêche de supposer que certaines "niches" biologiques aient pu se développer. Lesquelles ont conduit ou conduiront à une espèce intelligente ? De ces civilisations, combien survivront à la tentation "autodestructrice" ? Bref, après ce grand détour calculatoire, on arrive à une évidence : le nombre de civilisations cosmiques, existantes ou ayant existé, oscille entre plusieurs milliards et une seule, la nôtre...

Des progrès de la Science au coeur de la société

1543    La révolution permanente

La révolution copernicienne est un des mythes fondateurs de la science occidentale. L'histoire est bien connue : alors que depuis le IIème siècle dominait le modèle du Grec Ptolémée d'une Terre au centre du monde ("géocentrisme"), le chanoine et astronome polonais Copernic propose en 1543 un modèle alternatif dit "héliocentrique". Dans celui-ci, le Soleil occupe le centre, et la Terre est "abaissée" au rang de simple planète gravitant autour, comme les autres. La permutation des places entre la Terre et le Soleil simplifie énormément la description des mouvements des astres, et apporte une amélioration dans les calculs astronomiques... Mais en quoi est-ce une révolution scientifique ? Est-ce par la simplification apportée ? Ou parce que l'Homme ne peut plus revendiquer une place centrale dans l'Univers ? Une simplification ne peut constituer une révolution. Après tout, l'activité scientifique consiste à notamment simplifier les modèles, en vertu d'un principe d'économie qu'on prête à la Nature. Quant à la perte de "centralité" de l'Homme, elle constitue peut-être une révolution philosophique, non pas scientifique... Ce qu'il y a de scientifiquement révolutionnaire dans la permutation effectuée par Copernic, c'est qu'elle annule tous les principes physiques établis depuis Aristote (sur lesquels reposait le modèle de Ptolémée), en y laissant un vide, que les savants "post-coperniciens" s'évertueront à combler. Car la physique d'Aristote est fondée sur une dichotomie totale entre le monde sidéral (les astres) et le monde "sublunaire" (la Terre). La physique de l'éther et de l'immuabilité régit les astres, celle des quatre éléments (eau, terre, feu, air) et de la corruption régit le monde sublunaire. Aucun mélange n'est permis. En enlevant la Terre du centre, Copernic rend caduque cette dichotomie... le processus de (re)construction d'une physique universelle, englobant tous les lieux du monde, sera l'oeuvre des Galilée, Kepler, Newton, Einstein... et elle se poursuit de nos jours.

1573    Les étoiles ne sont pas éternelles

A la fin du XVIème siècle, la doctrine cosmologique d'Aristote est encore dominante, même si le modèle copernicien commence à en saper les bases. Au-dessus de la sphère lunaire, dit le dogme, rien ne se modifie. C'est ce principe qui sera ruiné par - comble du paradoxe - un anti-copernicien : le danois Tycho Brahe (1546-1601). Le 11 novembre 1572, l'astronome observe dans la constellation de Cassiopée l'apparition d'une source lumineuse très brillante. Convaincu que c'est non pas une comète mais une authentique étoile, Brahe publie en 1573 un ouvrage où il développe une théorie révolutionnaire : l'étoile s'est formée par la condensation d'un nuage de matière... On sait aujourd'hui qu'il s'est agi en réalité de l'explosion d'une étoile (supernova), dont les traces sont encore visibles.

La fin des idées simples

1917    Le Soleil décentré

Après la découverte, par Galilée, de la véritable nature de la Voie Lactée - une myriade d'étoiles -, les astronomes se fixèrent un nouveau défit : déterminer la forme et l'étendue de cet amas d'étoiles... dont le Soleil occupe - ils n'en doutaient pas - le centre. Un premier élément fut apporté par Thomas Wright dans les années 1740 : si les étoiles sont réparties selon une ligne scindant la voûte en deux, c'est que la Galaxie est plate. En 1780, les frères Herschel (Caroline et William) lui donnèrent sa forme : considérant que la distance est proportionnel à la luminosité des astres, ils déduisirent que la Galaxie est un disque irrégulier... centré sur le Soleil. La construction s'étoffa au rythme du développement technologique, si bien qu'en 1900 l'on disposait déjà d'un modèle "moderne" : selon l'astronome J. Kapteyn, la Galaxie est un disque aplati de 25 000 années-lumière de diamètre et de 6 500 années-lumière d'épaisseur... centré sur le Soleil. Dix-sept ans plus tard, Harlow Shapley franchit le pas décisif : la galaxie mesure 100 000 années-lumière de diamètre et le Soleil est... en banlieue. En effet, selon Shapley, Kapteyn n'avait pu déceler que les étoiles centrées sur le Soleil à cause des nuages de poussière galactiques, qui masquent les astres plus lointains. Utilisant des moyens indirects (répartition des amas globulaires), Shapley déduisit la véritable forme de la Galaxie... dont le Soleil n'occupe plus le centre.

1612    La pureté ruinée

Découvertes par les astronomes chinois au IVème siècle avant notre ère, les taches solaires ne deviennent un véritable "objet" astronomique qu'à partir de 1612, date à laquelle Galilée tourne vers l'astre-Roi sa flambante et neuve lunette astronomique. Le Soleil perd alors son aura de perfection : régulièrement, on y voit croire des taches sur sa face supposée immaculée, lesquelles ne disparaissent que pour laisser place à de nouvelles taches. Le Soleil semble donc soumis aux mêmes lois temporelles que les hommes. La doctrine aristotélicienne de l'incorruptibilité des sphères célestes reçoit encore un démenti... Les décennies et les siècles suivants permettront aux astronomes d'approfondir leur connaissance de la "respiration" solaire. Ainsi, les taches suivent un cycle qui dure en moyenne 11 ans : durant 4 ans et demi, elles se multiplient et croissent pui, après un pic, entament leur décroissance, qui va s'étaler sur 6 ans et demi. Mais ces cycles ne sont pas toujours réguliers (on en a observé de 7 ans ou de 15 ans), et - comble de l'imperfection - il peut même arriver que le cycle s'interrompe complètement : durant 70 ans, de 1645 à 1715, aucune tache n'est venue "souiller" la sphère solaire.

XX^ème siècle    L'Univers démultiplié

Longtemps, l'astrophysique a souffert d'une sorte de "schizophrénie" conceptuelle : les deux grandes théories qui cadrent les phénomènes physiques, la relativité générale et la mécanique quantique ne se raccordent pas "naturellement" l'une à l'autre. Certes, la relativité générale traite de la "gravitation" - c'est-à-dire de la structure géométrique de l'espace-temps - qui concerne a priori les grandes massiques et structures, tandis que la mécanique quantique s'occupe a priori du comportement du monde subatomique des particules élémentaires. L'un vise le très "lourd", l'autre l' "infiniment petit". La rencontre entre les deux est fort improbable... mais elle se fait. Où ça ? Dans le trou noir et sa "singularité" spatio-temporelle, capable de se concentrer en un point sans dimension plusieurs milliards de masses solaires. L'infiniment petit devient alors immensément lourd : pour coller à la réalité, la relativité et la mécanique quantique sont forcées de s'unir. De cette union contre-nature est en trait de naître une nouvelle théorie, dite théorie des cordes, qui ne peut accomplir la fusion d'au prix d'une multiplication du nombre de dimensions de l'espace... Les modèles les plus simples ne permettent pas de descendre en deçà de quatre dimensions spatiales. Aussi, les cosmologistes considèrent aujourd'hui que si la théorie des cordes est avérée, notre univers ne serait - métaphore oblige - qu'une feuille insérée dans un "mille-feuilles" d'autres univers "parallèles". Se déployant "le long" de la quatrième dimension, ces univers ne communiqueraient entre eux que par le truchement de la gravité. On aurait ainsi une réponse au problème de la "masse manquante", les 90% de matière qui exercent leur influence gravitationnelle sur notre Univers, mais qui sont invisibles, appartiendraient à des univers jumeaux...
Et un petit bonus : un trou noir dans notre Univers pourrait avoir la valeur d'un big bang, donnant naissance à un nouvel univers parallèle... Mais pour l'heure, la théorie des cordes doit être achevée et confirmée.

XX^ème siècle   La matière manquante

Avec la découverte des particules élémentaires et de l'antimatière, on pensait avoir délimité le cadre d'expression de la matière dans l'Univers. Mais voilà, l'évaluation des masses cosmiques a plongé les astrophysiciens dans la perplexité : la force gravitationnelle engendrée par la matière des galaxies n'est pas suffisante pour en garantir la stabilité. Pourtant, les galaxies sont stables. D'où provient cette force gravitationnelle supplémentaire ? Parmi d'autres hypothèses, on spécule l'existence  d'une matière "sombre" non détectable qui, selon les calculs, constituerait au moins 90% de la matière de l'Univers. Serait-il possible que nous coexistions dans un même espace sans interagir mutuellement autrement que par la gravité ?

Les principes remis en question

XX^ème siècle    Entorse à la symétrie

Il est un principe en physique qui ressemble fort à une esthétique : la symétrie. Elle dit en substance que le monde ne produit ni ne détruit "magiquement" ses biens : quoi de plus naturel que de  penser que, quand on croque une pomme, le trou creusé dans le fruit correspond exactement au morceau qu'on détient dans la bouche. Dans le domaine des particules, cette intuition s'est longtemps exprimée par l'idée que tout "création" de matière s'accompagne de la création simultanée d'antimatière.
Concrètement, une énergie (la pomme) peut donner naissance à une particule de matière (le morceau), à condition de créer simultanément une particule d'antimatière (le trou). Ces deux particules sont telles que leur recombinaison les transforme en énergie (la pomme). Dans le modèle du big bang, le principe imposait la création simultanée d'une quantité équivalente d'antimatière. Mais voilà, nul n'en a jamais décelé la moindre trace... De fait, l'antimatière est bien absente de l'Univers. C'est une violation flagrante de l'intuition de la symétrie !
Pour sauver celle-ci, les physiciens ont été amenés à élaborer des hypothèses où la symétrie réémerge, mais de manière bien plus abstraite. L'une d'elle consiste à dire qu'il y a eu effectivement une "légère" supériorité numérique de la matière sur l'antimatière lors du big bang, mais que cette matière en surnombre (nous) peut s'auto-annihiler spontanément, c'est-à-dire se transformer en pure énergie. Ainsi, la désintégration du proton (l'un des composants du noyau atomique) se produirait au bout de 10³¹ années, soit quelque 10 000 milliards de milliards de fois l'âge de l'Univers. On postule également que le neutron (l'autre composant du noyau) se transformerait en un antineutron avec une fréquence extrêmement faible... Pour le moment, aucun de ces phénomènes n'a été observé, mais nul ne doute que la symétrie profonde de la nature finira par se dévoiler à nous.

1992    Planète et astéroïde

Avec la découverte de Pluton en 1930 par Clyde Tombaugh, on pensait avoir clos la rubrique "planète" du système solaire : Pluton est la neuvième et dernière planète... quoi que fort atypique : à peine 2 300 kilomètres de diamètre, une orbite très elliptique qui le rapproche à 4,5 milliards de kilomètres du Soleil, puis l'en éloigne à 7,4 milliards de kilomètres, et un plan de révolution très décalé par rapport au plan sur lequel naviguent les autres planètes. Les astronomes étaient pourtant disposés à pardonner tous ces caprices... Jusqu'en 1992, où l'on découvrit le premier corps "transneptunien", dont l'orbite est proche de celle de Pluton. Il fut suivi par des centaines d'autres. Puis fin 2002, on aperçut Quaoar, aux dimensions (1 300 km de diamètre) comparables à celles de Pluton. Vinrent depuis Sedna et 2003 UB 313... Tous ces objets appartiennent à la ceinture de Kuiper, sorte de "réserve" de noyaux cométaires du système solaire... Si Pluton est une planète, pourquoi pas les autres transneptuniens ? Faut-il plutôt "déclasser" Pluton ? Une fois encore, le concept de "planète" montre son caractère arbitraire...

Pluton (à gauche) et Charon observés en 1994 par le télescope spatial. La séparation du couple est de 19 600 kilomètres.	Le système de satellites de Pluton observé par le télescope spatial en février 2006. Les deux satellites S/2005 P1 et P2 furent découverts en mai 2005 par ce même télescope.

Au XX^ème siècle, l'Univers et la matière changent de nature

XX^ème siècle    La vie peut venir d'ailleurs

Longtemps, on a cru que la matière inerte ne pouvait démarrer sa lente "montée" vers la vie (bactéries, cellules...) que dans un milieu protégé et aquifère, comme ce fut le cas sur Terre, il y a moins de quatre milliards d'années. Or, l'étude de la composition des comètes et de leurs "chevelures" a révélé la présence de molécules prébiotiques, "briques" qui composent les cellules vivantes (acide formique, acide cyanhydrique, ...). Désormais, on sait que certaines de ces molécules peuvent se former au coeur même du milieu interstellaire, dans les nébuleuses et au voisinage des étoiles. Bien que les molécules prébiotiques ne soient pas "vivantes", leur présence dans l'espace augmente la probabilité d'une éclosion de la vie ailleurs.

XX^ème siècle    La matière n'est pas éternelle

Tout comme l'Univers, la matière a perdu son droit à l'éternité. Après que le modèle du Big Bang ait donné un point de départ à l'histoire du cosmos, la physique quantique a conduit au postulat que la matière pourrait bel et bien disparaître de l'Univers, en un laps de temps compris entre 10³¹ années et 10²⁰⁰ années - ce qui nous laisse encore de beaux jours. En effet, selon les lois quantiques, le proton, l'un des constituants essentiels des atomes, souffrirait d'une instabilité le vouant à disparaître en émettant de la lumière. Certes, il resterait des neutrons, les autres composants des noyaux atomiques, mais dès la disparition des protons, ils deviendraient instables et se désintégreraient à leur tout en quelques minutes... Mais, même en supposant que le proton ne se désintègre pas, il peut se transmuter en neutron, lequel se désintègre rapidement. Aussi, si l'Univers poursuit éternellement son expansion (hypothèse de plus en plus probable), il devrait finir vidé de sa matière - même de ses trous noirs. Dans le cadre de nos connaissances actuelles, une simulation prédit que le sinistre phénomène s'accomplira, au plus tard, dans 10¹⁰⁷⁶ ans.

1905    La ruine de l'éther

L'éther a accompagné le développement de la physique durant plus de 23 siècles, depuis les Grecs anciens, qui inventèrent le concept, jusqu'à Einstein, qui en démontra l'inutilité. Dès l'origine, l'éther est protéiforme. Tour à tour "fluide vital" du cosmos (considéré comme un fluide organique), substance génératrice des quatre éléments (eau, terre, air, feu), on le retrouve en "cinquième élément" chez Aristote, matière dont sont faits les astres et qui remplit la sphère céleste.
L'idée d'un fluide occupant l'espace se transmet jusqu'au XVII^ème siècle, qui lui découvre une fonction mécanique grâce au développement de l'optique. A l'époque, deux théories sont en concurrence : la théorie "corpusculaire", qui considère que la lumière est constituée de particules, et la théorie "ondulatoire", pour laquelle elle est formée d'ondes. Comme à l'époque, on ne connaît des ondes que celles qui se déplacent sur un support matériel (vagues sur l'eau, son dans l'air, etc.), les partisans de la théorie ondulatoire attribuent à l'éther, qualifié de "luminifère", ce rôle de support des ondes lumineuses. Au XVIII^ème siècle, fi des ondes ! La théorie corpusculaire prend le dessus. Mais l'éther ne disparaît pas, il acquiert plutôt une nouvelle fonction : il devient le repère spatial en repos absolu nécessaire à Newton pour sa théorie de la gravitation. L'immobilité et le mouvement se définissent désormais par rapport à lui.
La théorie ondulatoire de la lumière revenant en faveur, le XIX^ème siècle tente de mettre en évidence cette énigmatique matière : comme support de la lumière, l'éther traverse les corps transparents et contourne les corps opaques, mais il est en même temps absolument immobile (selon Newton). En particulier, comme la Terre est opaque, l'éther devrait la contourner, et l'on devrait donc en détecter son "vent". L'échec expérimental (expérience de Michelson-Morley) est complet... En 105, Einstein montre, dans sa théorie de la relativité restreinte, que les lois de la mécanique n'ont pas besoin d'un repère en repos absolu, ni la lumière d'un support pour se déplacer. L'espace devient vide, et l'éther s'évanouit des pensées scientifiques.

1965    Le Big Bang n'est plus qu'une idée

En 1965, Arno Penzias et Robert Wilson, radioastronomes américains, captent un rayonnement thermique de 2,73 degrés au-dessus du zéro absolu, provenant de toutes les directions de l'espace. Rapidement, on l'associe au Big Bang : les 2,73 degrés représenteraient la "trace" de l'extraordinaire température qui régnait à la naissance de l'Univers. Ce rayonnement "fossile" qui baigne uniformément le cosmos est l'empreinte d'une ancienne "explosion" ayant au lieu "partout à la fois", autrement dit quand l'Univers, nouveau-né, était un point. Le satellite COBE (1990) puis WMAP (2003) confirmèrent le fait. L'éther, dans sa version moderne, réapparaît.

Vers la grande unification de la physique

XX^ème siècle    Le temps : ni éternel, ni universel, ni inaltérable

Le temps a subi une profonde métamorphose au cours du XX^ème siècle : ni son universalité (il est le même partout et pour tous), ni son inaltérabilité (son rythme ne varie pas), ni son éternité (il existe depuis toujours et à jamais) n'y ont survécu. La théorie de la relativité (1905-1906) a ruiné les deux premiers attributs. Le "paradoxe du voyageur", énoncé par le physicien français Paul Langevin, en est l'exemple type : si un voyageur spatial, qui décolle de la Terre, s'en éloigne en accélérant à des vitesses proches de celle de la lumière, puis ralentit, fait demi-tours et revient suivant les mêmes modalités, il atterrira sur une Terre ayant plus vieilli que lui. Bref, l'accélération du vaisseau a provoqué un ralentissement temporel à son bord. Suivant l'équivalence "accélération = gravité" - à la base de la relativité générale -, un champ gravitationnel possède également la capacité de ralentir le temps... C'est à partir des années 1920 que l'hypothèse de la naissance de l'Univers à partir d'un point singulier (modèle du Big Bang) conteste l'éternité temporelle : le temps de notre Univers est né il y a quelques 13,7 milliards d'années, avec l'espace, la matière et l'énergie... et il pourrait s'arrêter si l'Univers se contractait jusqu'à redevenir un point sans dimensions (hypothèse du Big Crunch). Quant à savoir ce qu'il y avait "avant" le Big Bang ou ce qu'il y aurait "après" le Big Crunch, la question frôle le non-sens...

1905    L'énergie, c'est la matière, et vice-versa

La lumière est une onde (ou une particule) d'énergie sans masse ; pourtant une étoile perd une partie de sa masse rien qu'en brillant. Pourquoi ? Comment expliquer également que, selon le modèle du Big Bang, l'Univers s'est créé à partir d'une fluctuation d'énergie (du vide), laquelle a ensuite donné naissance à la matière ? La réponse aux deux questions est brève : "E = mc²"... Avant cette formule (1905), la matière et l'énergie représentaient deux qualités distinctes. Par exemple, entre la lumière et la matière, il pouvait y avoir des interactions, mais certainement pas de "transmutation". En 1905, dans le cadre de la théorie de la relativité restreinte, Einstein établit la formule précédente : énergie et matière sont les deux faces d'une même entité, l'énergie pouvant se transformer en masse, et vice-versa... Dans les années 1920, Louis de Broglie démontrera que toute particule, même de matière, est aussi une onde d'énergie. Cette "dualité onde-corpuscule" est l'illustration, à l'échelle des particules, de la loi générale d'Einstein.

1974    Les trous noirs s'évaporent

Il est bien connu qu'un trou noir, bête cosmique postulée par la relativité générale, naît d'une compression infinie de la matière (par effondrement gravitationnel) qui conduit celle-ci à disparaître dans une "singularité" cosmique, sorte de point sans dimension. On sait également que l'attraction gravitationnelle développée par le trou est si intense que rien, pas même la lumière, ne peut lui échapper, dès lors qu'une certaine "distance de sécurité" (ou "horizon des événements") a été franchie... Il est donc logique de conclure qu'un trou noir, qui gobe et ne rend rien, ne peut pas maigrir, et encore moins disparaître.
Pourtant, en 1974, l'astrophysicien Stephen Hawking prouve le contraire, sans pour autant contrevenir à la logique. Pour cela, il fait appel à la mécanique quantique, qui règne à l'échelle des particules élémentaires. La théorie postule, en particulier, qu le vide est le siège d'une activité constante durant laquelle des paires de particules-antiparticules se créent et disparaissent, par recombinaison, à des vitesses record. mais sur le "bord" de l'horizon des événements, l'attraction de l'astre est si intense qu'il peut arriver qu'un particule de la paire s'y abîme avant d'avoir eu le temps de se recombiner avec son antiparticule. Cette dernière, si elle réussit à s'échapper, erre jusqu'à rencontrer une autre antiparticule rendue elle-même orpheline, avec laquelle elle va s'annihiler  en émettant un photon. Bref, aux abords d'un trou noir, on doit détecter un rayonnement très faible, ce qui a été confirmé... Or, pour "casser" la paire particule-antiparticule, le trou noir a dû fournir de l'énergie (celle qui s'envolera à bord des photons rayonnés). Comme toute l'énergie d'un trou noir est sa masse (d'après la relation d'équivalence E = mc²), le trou noir aura perdu, en définitive, une partie de sa masse en rayonnant : il s'évapore... En terme de temps, l'évaporation d'un trou noir peut prendre des milliards de milliards de... milliards d'années.

XXI^ème siècle    Toutes les forces en une

Certains philosophes grecs anciens soutenaient que les 4 éléments qui composent le monde (feu, air, eau et terre) étaient engendrés par un seul corps (le feu, ou l'éther). Si cette "théorie des éléments" a disparu de la science moderne, l'idéal d'une unité profonde demeure. En 1872, Maxwell unifie magnétisme et électricité dans l'électromagnétisme. Il ouvre alors sans le savoir une brèche qui mènera les physiciens actuels à la recherche d'une "théorie de la grande unification" (TGU). En effet, dans l'Univers actuel, règnent 4 forces qui règlent le comportement de l'énergie et de l matière cosmiques : la force gravitationnelle, électromagnétique, nucléaire forte et nucléaire faible... Mais d'après la TUG, juste après le Big Bang, il y a 13,7 milliards d'années, une seule force régissait tout. Puis, le cosmos se refroidissant irréversiblement, la force unique se serait scindée en deux, dont l'une se serait scindée à son tour en trois. Les scientifiques ont déjà réussi à unifier trois forces...

Le cosmos a une histoire irréversible

1838    La sphère céleste éclate

Pour les Grecs anciens - et jusqu'au XVI^ème siècle - les étoiles sont "épinglées" sur une sphère cristalline fixe située après Saturne et centrée sur la Terre. Aussi, quand en 1543 Copernic décentre notre planète et lui attribue un mouvement annuel de révolution autour du Soleil, du même coup il pose une nouvelle question problématique : puisque désormais la Terre se déplace relativement à cette sphère immobile, ne devrions-nous pas voir, par effet de perspective, chaque étoile décrire annuellement un petit cercle autour d'une position moyenne, telle une petite toupie ? Hélas, malgré les efforts déployés par Copernic puis Kepler pour le mettre en évidence, l'effet ne se manifeste pas. Copernic se serait-il trompé ? C'est ce que pense l'astronome Tycho Brahe, qui maintient sa fidélité envers l'ancien système grec. Quant aux défenseurs du modèle copernicien, loin de s'avouer vaincus, ils en déduisent que les étoiles sont bien plus éloignées que ce que l'on pensait jusque là. En effet, au-delà d'une certaine distance, le phénomène est trop atténué pour pouvoir être détecté : la fixité des étoiles devient dès lors le signe de la profondeur cosmique. La sphère céleste se fissure...
De fait, ce n'est qu'en 1838 que l'astronome Friedrich Bessel (1784-1846) confirme la justesse de cette hypothèse, en mesurant pour la première fois dans l'Histoire la distance réelle d'une étoile, 61 Cygni, située à quelques 11 années-lumière. Sa méthode, dite de la parallaxe, profite de l'amélioration des instruments d'observation : Copernic et Kepler avaient raison ; observée depuis la Terre, chaque étoile décrit en un an un petit cercle autour d'une position moyenne, sorte de "reflet inversé" de notre propre mouvement autour du Soleil. En relevant le déplacement apparent de 61 Cygni à 6 mois d'intervalle, quand la Terre a parcouru la moitié de son orbite, Bessel déduit la distance de l'étoile. La méthode, encore utilisée aujourd'hui, nous a dévoilé la profondeur du ciel.

1766    L'harmonie retrouvée en morceaux

Pythagoriciens dans l'âme, les savants de la Renaissance voyaient dans les nombres la quintessence du Monde - conception qui marque la science moderne. Aussi, certaines découvertes ont eu pour base la recherche d'une harmonie mathématique... En 1766, l'astronome Titius découvre que les distances des planètes au Soleil suivent une loi s'appuyant sur la progression 0, 3, 6, 12... chaque nombre étant le double du précédent. En particulier, Mars est associée à 12 et Jupiter, qui la suit, est associée à 48. Titius, pour ne pas briser l'harmonie, postule l'existence d'une planète inconnue, située entre les deux précédentes, associée à 24. Les télescopes se braquent vers cette région, et l'on découvre la ceinture d'astéroïdes... On sait aujourd'hui qu'il s'agit d'un ancien planétoïde disloqué par les forces de gravité de ses voisines. Quant à la progression arithmétique, on l'explique par des raisons de stabilité du système solaire.

1638-1907    Tout ce qui tombe accélère

En 1638, dans ses Discours, Galilée fait état d'une étrange loi : dans le vide, tous les corps, quelle que soit leur masse, chutent vers le sol à la même vitesse (uniformément accélérée). C'est la célèbre "expérience" de la tour de Pise. La loi est étrange car on ne s'explique pas pourquoi un rocher et une poussière tomberaient exactement à la même vitesse... De fait, il faudra attendre 1907 pour le comprendre : Einstein réalise alors que la loi galiléenne met le doigt sur une équivalence profonde entre gravité et accélération. En effet, imaginons que la tour de Pise se trouve non pas posée sur Terre mais fixée au sol d'une cabine d'ascenseur, lequel se met à accélérer vers le haut quand l'expérimentateur lâche le rocher et la poussière. L'homme, qui se déplace avec l'ascenseur, aura alors l'impression que les deux objets chutent de concert vers le bas... Einstein construira sa relativité générale sur cette équivalence.

1961    Le retour de l'homme

La connaissance de plus en plus fine des propriétés du cosmos et des conditions ayant permis l'éclosion de la vie et de l'intelligence (en particulier, humaine) a mené à la constatation suivante : si les lois et les conditions physiques avaient été différentes, même légèrement, de ce qu'elles ont été dans notre Univers depuis sa naissance, nous ne serions pas là pour en parler, car la vie n'existerait pas. Cela a conduit certains scientifiques (à partir de 1961) à énoncer et discuter du "principe anthropique" : les propriétés physiques de l'Univers, "fixées" à la naissance, sont exactement celles qu'il fallait pour que la vie (et l'intelligence) apparaisse. Le principe a ouvert la porte à d'intéressantes recherches, simulations et réflexions, lesquelles, parfois, ont quitté le domaine de la physique pour celui, plus risqué, de la métaphysique. Ainsi, interprété d'un point de vue strictement physique, le principe anthropique pose par exemple que les propriétés du cosmos doivent être compatibles avec notre existence : aucune hypothèse physique ne peut être validée si elle a pour conséquence l'impossibilité de notre émergence. Mais, certains physiciens et philosophes ont adhéré à une version plus spéculative, dit "principe anthropique fort". En partant du constat que les valeurs numériques des paramètres cosmiques auraient fort bien pu être autres (auquel cas nous ne serions pas là) car aucune loi physique de justifie leurs valeurs particulières, ils en arrivent à la conclusion que l'homme était "inscrit" dans les "choix" initiaux de l'Univers. plus extrême encore : le choix cosmique s'est fait pour conduire l'apparition de l'homme... Cette version, dont l'énoncé se situe hors du domaine des sciences physiques, attribue un sens au cosmos et à notre existence. Mais il le fait au prix d'une entorse au principe de causalité physique (à la base de toutes les sciences expérimentales) : notre existence présente serait la raison d'un phénomène passé...

1940    Pas de voyage possible dans le passé

Dans les années 1940, le logicien d'origine allemande Kurt Gödel découvrit, en manipulant les équations de la relativité, une "astuce" pour revenir dans le passé. En substance,  il était possible de concevoir un "tunnel" temporel tel que le temps se déroulait plus lentement à la sortie qu'à l'entrée. Supposons qu'en 2005 un astronaute pénètre dans un tunnel qui a été construit en 2000. La sortie, qui a "traîné", peut se trouver encore en l'an 2001 : l'astronaute ressort donc dans le passé... Mais voilà : l'hypothèse d'un retour temporel se heurte à un principe fondamental de la physique : la conséquence ne peut précéder la cause. En effet, avec un tel tunnel, qu'est-ce qui empêche un homme de revenir au temps où son grand-père était enfant ? Si, pris d'une folie meurtrière, le petit-fils assassine son grand-père enfant, ce dernier n'aura pas de descendants. Comment alors pourrait-il être occis par son petit-fils ? Ce paradoxe, parmi d'autres, invalide définitivement cette possibilité. Et la construction de Gödel (reprise et développée par d'autres physiciens) apparaît alors comme une solution purement mathématiques des équations de la relativité. Car, si le contenu mathématique d'une théorie physique engendre une multitude de mondes possibles, seuls les principes strictement physiques et les observations disent lequel se réalise.

XX^ème siècle    Les étoiles créatrices

La physique moderne a soufflé l'aura de divinité et de perfection qui entourait les étoiles, mais elle leur a donné en échange le statu de "mère de toute chose" : les planètes, l'eau ,la vie... nous. Car, s'il est d'usage de dire que la matière est apparue dans les premiers instants du Big Bang, il ne s'agissait pas de la matière qui nous façonne. Le Big Bang a donné naissance seulement à des noyaux d'hydrogène (et quelques-uns d'hélium), l'élément chimique le plus simple. Ce sont les étoiles, gigantesques boules gazeuses d'hydrogène incandescent, qui, par fusion de ces noyaux, ont fabriqué en leur coeur les quelques 90 autres types d'atomes (oxygène, carbone, etc.) qui font notre monde.