Hubert Reeves

Cet ouvrage rassemble les textes majeurs qu’Hubert Reeves a consacrés à l’histoire du cosmos. Il est dédié à tous ceux que le monde émerveille.

Au fil des dizaines de milliards d’années se déroule la gestation cosmique. Car notre Univers a une histoire, a-t-on découvert au XX^e siècle, histoire dans laquelle nous trouvons, nous, humains, notre place. C’est ce qu’Hubert Reeves, conteur magistral, a su faire comprendre au grand public depuis plus de trente-cinq ans, dès la publication de Patience dans l’azur (1981).

Ce volume qui lui est consacré réunit cinq des nombreux livres de l’astrophysicien, qui permettent au lecteur à la fois de prendre connaissance des extraordinaires avancées de la recherche en matière de cosmologie et de la compréhension nouvelle que nous apportent les scientifiques, astrophysiciens, physiciens, mathématiciens, cosmologistes …

Big Bang, matière noire, énergie sombre, univers parallèles, antimatière, trous noirs, première seconde … Toutes les découvertes scientifiques de ces dernières décennies sont explicitées par Hubert Reeves au fil de ces ouvrages. Il nous aide à mieux comprendre ce que ces mots savants recouvrent, et comment les notions scientifiques sont nées. Il nous révèle le type d’observations menées par les astronomes, grâce aux observatoires terrestres et aux satellites, qui ont connu un développement extraordinaire (Hubble, observatoires du Chili, de Hawaii, etc.). Reeves montre également comment la conquête de l’infiniment petit, grâce aux accélérateurs de particules, permet aux physiciens de préciser les constituants de la matière, les particules dont le fameux boson de Higgs, et leur rôle fondamental, notamment aux premiers temps de l’Univers, lors de la première seconde (Dernières Nouvelles du cosmos. Vers la première seconde ; La première seconde. Dernières nouvelles du cosmos 2) quand il n’était formé que d’une soupe de particules (quarks, bosons …). Comment ces particules auraient surgi du vide puis comment l’Univers a crû en complexité (Patience dans l’azur), produisant étoiles, galaxies, amas de galaxies (Chroniques des atomes et des galaxies), mais aussi notre propre système solaire, l’infiniment petit permettant aussi la compréhension de l’infiniment grand.

L’Univers a-t-il un sens ? Cette question tout aussi fondamentale pour l’homme Hubert Reeves, spécialiste des réactions nucléaires qui forment les étoiles et qui ont permis la fabrication de la bombe atomique, ne manque pas de la poser dans L’heure de s’enivrer. Avec l’espoir que pour l’humain, dont la conscience est apparue récemment au regard des 13,8 milliards d’années de l’Univers, l’absurde est encore évitable. L’éveil de la jubilation est, peut-être, l’antidote le plus efficace.

Conteur magistral, Hubert Reeves a su intéresser un large public à l’histoire de l’Univers. Cet ouvrage, dédié à tous ceux que le monde émerveille, réunit cinq livres majeurs de l’astrophysicien, qui permettront au lecteur de mieux connaître et de mieux comprendre les extraordinaires avancées de la cosmologie.

Big Bang, matière noire, énergie sombre, univers parallèles, antimatière, trous noirs … Toutes les découvertes de ces dernières décennies sont exposées par Hubert Reeves, inégalable dans l’art d’initier le profane à des phénomènes d’une grande complexité. Il explique quelles observations mènent les astronomes grâce aux observatoires terrestres et aux satellites, qui ont connu des développements majeurs. Il montre également comment la conquête de l’infiniment petit, grâce aux accélérateurs de particules, permet aux physiciens de préciser leur connaissance des constituants de la matière — les particules, dont le fameux boson de Higgs — et de leur rôle fondamental dès les premiers temps de l’Univers, lors de la première seconde, de savoir comment ces particules auraient surgi du vide, puis comment l’Univers a pu produire atomes, molécules, étoiles, galaxies, amas de galaxies, mais aussi notre propre système solaire, l’infiniment petit permettant aussi la compréhension de l’infiniment grand.

L’Univers a-t-il un sens ? Cette question fondamentale sous-tend toute la réflexion et toute l’œuvre d’Hubert Reeves. L’astrophysicien garde l’espoir que pour l’homme, dont la conscience est apparue récemment au regard des 13,8 milliards d’années d’histoire de l’Univers, l’intelligence n’est pas nécessairement un cadeau empoisonné. L’absurde est encore évitable. L’éveil de la jubilation est, peut-être, l’antidote le plus efficace à l’autodestruction de l’homme et de la planète, écrit-il. Une jubilation qu’il distille pour le plus grand plaisir du lecteur.

Ce volume contient : Patience dans l’azur — L’Heure de s’enivrer — Dernières nouvelles du cosmos — Chroniques des atomes et des galaxies.

PATIENCE DANS L’AZUR

Première section

1. L’architecture de l’univers
   Le monde des étoiles — Le monde des galaxies — Un univers hiérarchisé — L’univers : un fluide sans bornes — Regarder loin, c’est regarder tôt.
2. Un univers en expansion
   Un univers qui crée son propre espace — L’univers est-il infini ? — L’âge de l’univers — Une lueur fossile — Le passage de l’opacité à la transparence — Les cendres de l’explosion initiale — Deux filons à exploiter : la population des photons et l’absence d’antimatière — Et qu’est-ce qu’il y avait avant ? — La mesure du temps — Aux limites du langage et de la logique.
3. Le futur
   L’avenir de l’univers — La vitesse de libération de l’univers — Une interminable exhalaison — L’ultime désagrégation.
4. Pourquoi la nuit est-elle noire ?

Deuxième section

5. La phase cosmique
   Spectateurs de l’univers — Le fer et le feu — Un océan de chaleur — Les noyaux émergent de l’océan de chaleur — La première crise de croissance de la complexité — Atomes et molécules émergent de l’océan de chaleur — Le règne du rayonnement s’achève.
6. La phase stellaire
   Galaxies et étoiles émergent de l’océan de chaleur — La vie d’une galaxie — La vie des étoiles — La fusion de l’hydrogène — La fusion de l’hélium, ou la naissance miraculeuse du carbone — Les fusions ultimes — L’étoile explose — La nébuleuse du Crabe et l’astrologue de l’empire de Chine — La première catalyse — Les résidus stellaires — La mort des petites étoiles — La naissance des atomes lourds — La naissance des cristaux — Le secret de la pureté.
7. La phase interstellaire
   Les poussières interstellaires — L’hydrogène entre dans le jeu — Les rayons cosmiques — Les molécules interstellaires.
8. La phase planétaire
   L’invention de la planète — La naissance des planètes — La chaleur des planètes — La naissance de l’atmosphère — Que d’eau ! Que d’eau ! — Le grand orage — La soupe océanique primitive — Croître — Catalyser — L’autocatalyse préfigure la reproduction — Se nourrir — La première crise de l’énergie.
9. Images de l’évolution biologique
   La machinerie de la cellule — L’origine des cellules — Le grand arbre darwinien — Une catastrophe à l’échelle planétaire — La vie implique tous les niveaux du réel — Les éléments chimiques de la vie.
10. La vie hors de la Terre
    La vie dans le système solaire — Des acides aminés dans les météorites — Pasteur et les sucres — Des planètes éclatées — La vie dans l’univers.
11. L’avenir de la Terre
    La mort du Soleil — Réanimer le Soleil défaillant.
12. Le cimetière de la Côte des Neiges dans la constellation d’Orion
13. De la musique avant toute chose
    Pourquoi de la musique plutôt que du bruit ? — Quelle sorte de musique ? — La quête de la stabilité — Jazz — Le hasard bridé — Le principe anthropique — L’expérience-univers.

Troisième section

14. Le temps cosmique
    Temps, espace, vitesse — La foire du Trône en accéléré … — Le chien d’Einstein et les jumeaux de Langevin — La matière retarde le temps et déforme l’espace — Le temps cosmique — L’espace cosmique.
15. Énergies, forces, et l’ailleurs
    Présentation du Grand Ailleurs — La monnaie-énergie — Les liaisons électromagnétiques — Les liaisons nucléaires — Les liaisons quarkiennes — Les liaisons gravifiques — Les jeux de la chaleur et de la gravité — L’ailleurs, condition indispensable des liaisons — L’ailleurs, condition indispensable de l’organisation.
16. Le hasard
    La cause et le hasard — Le hasard des agents d’assurances — Le hasard et la vie privée des atomes — Le diamant de la Tour de Londres — Observer, c’est perturber — Les lois de la physique et leurs cadres — Le hasard, élément essentiel de la fertilité cosmique.
17. Trois énigmes
    Le pendule de Foucault et le principe de Mach — La loi est la même partout — Des atomes qui gardent le contact.

Appendices

1. La lumière
2. Les neutrinos
3. Inventaire des éléments de la complexité
   L’architecture d’une protéine
4. L’évolution nucléaire illustrée
5. L’évolution stellaire illustrée
6. Les trous noirs
7. Le second horizon
8. L’ultime horizon

L’HEURE DE S’ENIVRER

Première section

1. La bombe est parmi nous
   La bombe se fait naître … — Un conte à dormir debout — Dans la baignoire d’une chambre d’hôtel — Des disciples exemplaires … — La voie de la bombe est pavée de bonnes intentions — D’intentions moins bonnes … — Et d’illusions : les deux visages de Prométhée — La bombe se provincialise — Les murmures inaudibles de la raison — Les philtres — La bombe prolifère — La prolifération en 1986 — Les ancêtres de la bombe — Une erreur de la nature ? — La nature du scorpion — L’enjeu cosmique — Un effrayant silence.

Deuxième section

2. La pyramide de la complexité
   La nature est structurée comme un langage — La chimie — La physique — Le pied de l’échelle — Les échelons supérieurs : la biologie — Complexité et diversité — La chronologie de la complexité.
3. Aux sources de l’organisation cosmique
   La mort thermique — Organisation, chaos, information, entropie — Résumé de la piste rouge — Entropie et qualité de l’énergie — Entropie et déchets — Un étrange casino — Entropie et information.
4. L’histoire de l’histoire de l’univers
   La plus vieille image du monde — L’horloge cosmique.
5. L’entropie de l’univers
   Résumé de la piste rouge — Augmenter l’entropie de l’univers — Entropie et lumière — La règle d’or — L’information dans le système solaire — V’là le bon vent ! — Les limites de l’information solaire — L’entropie de l’univers — Entropie et gravité — Entropie et forces de la nature — Les forces dans la purée primordiale.
6. La fertilité des déséquilibres
   Résumé de la piste rouge — Les chevaux du lac Ladoga — Un enchevêtrement de cristaux — Variété et monotonie — Une œuvre inachevée — La diversité dans le sursis — La variété électromagnétique.
7. Un univers en sursis
   Résumé de la piste rouge — L’information nucléaire — Bilan nucléaire — L’information électromagnétique — L’information gravitationnelle — Le fond du puits stellaire — Le présent est inédit — Le nouveau est irréversible — L’origine des surfusions.
8. D’étranges coïncidences
   Résumé de la piste rouge — Le mur de Planck — La flèche de Guillaume — Les données initiales de l’univers — La sphère de causalité — Géométrie de l’univers — Des univers jouets — Les propriétés de l’univers — Les constantes de la physique — Encore des coïncidences — Un carbone rescapé de justesse — Un principe de complexité — Un principe fructueux ?
9. L’avenir de la vie dans l’univers
   Le futur de la galaxie — Les fermes cosmiques — Pomper l’énergie des trous noirs.

Troisième section

10. La sortie du paradis
    Les articulations de la complexité — L’état fondamental — Vulnérabilité et dépendance — Mort et filiation — La lutte pour la vie — Stratégies de compétition — Avantages et mutations — Mort et complexité.
11. L’intelligence est-elle un cadeau empoisonné ?
    La perception — La conscience du moi — Un sentier bien balisé — Les risques — La dimension humaine — La pyramide de Sisyphe — Des pions sur un damier — Sens et non-sens.

Quatrième section

12. Le regard de l’homme sur l’univers
    Le dialogue antique — L’univers ne répond plus — Ébauche d’une vision nouvelle — Le bal de l’histoire — La fresque de la connaissance — La place de l’homme dans l’univers — Nouvelle lecture des trois chocs.
13. L’accouchement du sens
    Le sens n’est pas donné — La nature nous indique la voie — Hominisation et humanisation — Darwin au bûcher — Hymne national et dignité humaine — La déclaration des droits de l’animal — La législation du meurtre — La peine de mort — Ayez l’obligeance de laisser cet endroit aussi propre que vous l’avez trouvé — Paris-Dakar — À quel prix la connaissance ? — Diffuser les connaissances — Apportez-nous la vérité — L’armement nucléaire et la démocratie — Parlez-moi de moi, y’a que ça qui m’intéresse — De la jubilation.

Appendices

1. Les jeux du hasard
   Pile ou face — Jeux de dés — Le vent du nord — La goutte d’encre — L’entropie de la lumière : la règle d’or — La galette des rois — Dans l’ordre et dans le désordre, molécules et cristaux — L’entropie de la vie.
2. Déséquilibres
   Déséquilibre thermique : les paradoxes de la gravité — Déséquilibre associatif : le rôle du temps.
3. Trous noirs et rayonnements
4. Les états des systèmes naturels
   Les états nucléoniques — Les états nucléaires — Les états atomiques — Les états moléculaires.

DERNIÈRES NOUVELLES DU COSMOS

1. La quête des origines
   Un gros morceau à avaler — Une ascèse indispensable — Mythologiser — Génération spontanée.
2. Cosmologies religieuses et cosmologies scientifiques
   Cosmologies de création — L’Œuf cosmique — Cosmologies d’éternité — L’influence d’Aristote — Les surprises de la cosmologie scientifique — Coïncidences ou connivences ? — Le problème des valeurs.
3. Explorateurs, préhistoriens et détectives
   Les explorateurs du passé cosmique — Pénombres de la connaissance — L’horloge conventionnelle — L’historien du cosmos — Fossiles cosmologiques — Regarder loin, c’est voir tôt — Les Sherlock Holmes du Big Bang — Le territoire du temps — Relevés de terrain.
4. Les malaises de l’univers statique
   L’éclat du ciel — Un poète visionnaire : Edgar Allan Poe — Les étoiles sont périssables — La stabilité des orbites planétaires — Message des équations d’Einstein — Naissance de la constante cosmologique.

Première section

5. La fuite des galaxies
   Du point de vue d’un raisin cosmique — Hubble découvre que le cosmos n’est pas statique — Apologie des démarches tordues — La théorie du Big Bang — Regarder loin, c’est voir un monde différent — Les quasars apportent leur témoignage — Regarder loin, c’est voir chaud — Panorama des composantes de la matière cosmique — Les étoiles tournent trop vite — Les amas de galaxies semblent trop légers — Mirages gravitationnels — La découverte de l’énergie sombre — Sur la courbure de l’espace : la densité critique — Retour à la constante cosmologique — Sur l’âge de l’univers — Glaner — Quel est l’avenir du monde ? — Questions variées — Univers stériles et fertiles.
6. La plus vieille image du monde
   Regarder loin, c’est voir lumineux — Le rayonnement fossile — Image du monde antique — Le message du spectre — Partout la même température — La granularité du ciel — Les germes de structures — Sphère de causalité — Causalité à l’échelle du cosmos — L’univers est plat — La frange de la transparence et de l’opacité — Un précurseur : Andrew McKellar — Le mouvement de la Terre dans l’Univers.
7. Particules et forces dans l’univers
   Les neutrinos — Les forces de la nature — La portée des forces — L’intensité des forces — Les trois familles — Fermions et bosons — Particules et champs — Les forces et la complexité.
8. L’origine des éléments légers
   Trois fossiles nucléaires — Neutrons et neutrinos — La nucléosynthèse primordiale — La densité nucléonique (appelée aussi densité baryonique) — Le rayonnement fossile et la densité baryonique — Neutrinos et hélium — Un rayonnement fossile de neutrinos — Le temps et les lois.
9. Le problème de l’origine des galaxies
   L’origine des galaxies — La germination des galaxies — Morphologie des galaxies — Distribution des galaxies dans l’univers — État de la situation — Matière sombre chaude et froide — Et l’énergie sombre ?
10. Les propriétés du cosmos primordial
    Le problème des données initiales — L’isotropie du rayonnement fossile — Horizons et causalité — L’histoire de la Voie lactée — La planéité de l’espace — L’âge de l’univers — La rotation du cosmos — Entropie et trous noirs — L’entropie du cosmos — Si peu de trous noirs ! — Solutions inflationnistes.

Deuxième section

11. La première seconde
    Le mariage houleux de la physique et de l’astrophysique — La quête des fossiles — Le mystère de la constante cosmologique — L’ultime terra incognita — Les débuts de siècle se ressemblent …
12. Où est passée l’antimatière ?
    Si peu d’antimatière dans le cosmos … — Mon équation est plus intelligente que moi — Dirac prédit l’existence de l’antimatière — Démographie des photons — Une hécatombe d’électrons — Les rescapés du massacre — Relevé de terrain — Les jeux des masses et des températures — Et les antiprotons ? — Les électrons font semblant de tourner — À nouveau, fermions et bosons.
13. Le monde des quarks
    La découverte des quarks — Que signifie exister — Un fil à la patte — Un plasma de quarks et de gluons — Un plasma à l’échelle du cosmos — Gel et surfusion — Une hécatombe de quarks — Relevé de terrain — La chaîne des quarks — Symétries — Symétries perdues.
14. Unifications des forces
    Unification électrofaible — Une prédiction réussie — Symétrie électrofaible — Un épisode d’inflation électrofaible — Au-delà de la portée des accélérateurs — Les étapes vers la grande unification — Des constantes de couplage qui convergent — La matière est-elle pourrie ? — Les protons ne jouent pas le jeu — L’origine de la matière — Le mystère des monopôles absents.
15. L’énigme de la constante cosmologique
    À nouveau le problème de l’âge de l’univers — La constante cosmologique et la physique quantique — Le vide quantique — Une crise majeure pour la physique et la cosmologie — Les messages de la lumière.
16. L’ère de planck
    Une jonction qui se fait attendre — Localisations — On demande un nouveau Dirac — La frontière actuelle de la connaissance — Au-delà de l’espace et du temps ? — Une théorie ambitieuse — L’intuition de Pythagore — Un pont qui n’arrive pas à se construire — Dimensions supplémentaires — Un univers-fantôme — Un univers gratuit — Un univers de poupées russes.
17. Inflation cosmologique
    La thérapeutique inflationnaire — La planéité et la rotation de l’espace — Monopôles et trous noirs primordiaux — Surfusions aquatiques et quantiques — Scénario cosmologique inflationnaire — Chronologie des épisodes inflationnaires — Problèmes du scénario inflationnaire.
18. Les défauts des champs scalaires
    Quartz et agates — Champs magnétiques — Symétrie spontanément brisée — Secteurs magnétiques — Dislocations et secteurs des champs quantiques — Monopôles, cordes cosmiques et murs domaniaux.
19. L’astronomie des ondes gravitationnelles
    Qu’est-ce qu’une onde gravitationnelle ? — Le pulsar double — Un métronome astronomique — Les gravitons existent-ils ? — Projets de détection des ondes gravitationnellesSondeur des profondeurs denses — Des messages en provenance de la terra incognita !
20. Cosmos et complexité : le principe anthropique
    Rumeurs de transcendance en astrophysique — L’anti-Tosca.

CHRONIQUES DES ATOMES ET DES GALAXIES

Première section

1. Tourisme cosmique
2. L’univers est-il infini ?
3. Claustrophobes, agoraphobes ?
4. Remonter le cours du temps
5. Un univers en expansion
6. Le Big Bang : une explosion cosmique ?
7. L’horizon cosmique
8. Le rayonnement fossile : une image en direct des premiers temps de l’univers
9. La naissance de l’hydrogène
10. Germes de galaxies
11. Aux premiers temps, il y avait la chaleur. Mais avant ?
12. Avant, il y avait les énergies quantiques. Mais avant ?
13. La courbure de l’univers
14. Les univers miroirs
15. On ne voit que 5 % de la matière de l’univers
16. Comment on a découvert l’existence de la matière sombre (appelée aussi masse manquante)
17. Regard critique sur l’existence de la matière sombre
18. La découverte de l’énergie sombre
19. Regard critique sur l’existence de l’énergie sombre
20. La nature de l’énergie sombre
21. L’énigme des énergies quantiques
22. Jusqu’à quelle température l’univers a-t-il été porté ?
23. L’avenir de l’univers : chaud ou froid ?
24. Des univers parallèles ?
25. Le principe anthropique

Deuxième section

26. Les amas de galaxies
27. La possibilité des trous noirs
28. Les trous noirs stellaires
29. Les trous noirs galactiques
30. Notre trou noir est au régime sec
31. Les sursauts gamma
32. Les rayons cosmiques
33. Tremblements d’étoiles
34. Étoiles mortes
35. Les pulsars
36. Les exoplanètes

Troisième section

37. L’année Einstein
38. L’espace-temps
39. E = mc2
40. La vitesse de la lumière
41. La Possibilité d’une théorie de l’univers
42. La tour de Pise
43. L’éclipse de soleil de 1919
44. La réalité n’est jamais ni aussi compliquée ni aussi simple qu’on croit
45. Albert, cessez de dire à dieu comment il doit se comporter !
46. Einstein et la cosmologie
47. L’équation de Dirac
48. La possibilité de l’existence de l’antimatière
49. La découverte de l’antimatière
50. Où est passée l’antimatière ?
51. L’antimatière comme instrument de connaissance

Quatrième section

52. Atomes
53. Protons et quarks
54. Électrons
55. Les photons et la lumière
56. Neutrinos : l’intuition de Wolfgang Pauli
57. Des neutrinos en provenance du soleil
58. L’astronomie des neutrinos
59. La force de gravité
60. La force électromagnétique
61. La force nucléaire forte
62. La force nucléaire faible
63. Unifier les forces
64. Max Planck et les unités de la physique
65. Les aunes cosmiques de temps, de longueur, de masse et de température
66. Le mur de Planck : frontière actuelle de la physique et de la cosmologie

ANNEXES