Infiniment petit et infiniment grand : la quête des extrêmes des physiciens

Le saviez-vous ?

L'année-lumière représente la distance que parcourt la lumière en une année. En effet, la lumière ne se déplace pas de façon instantanée, mais à une vitesse très grande : 300 000 km par seconde... une année-lumière représente donc une distance gigantesque à l'échelle des distances entre étoiles ou entre galaxies : c'est pourquoi les astronomes et astrophysiciens utilisent cette unité de longueur, plutôt que le mètre, tout petit ! Conséquence : voir loin c'est voir dans le passé !

L'infiniment grand

La question de l'existence de l'infiniment grand consiste à s'interroger sur la finitude ou l'infinitude de l'univers : question non résolue.... Diverses observations, interprétées dans le cadre de la théorie du Big Bang, suggèrent :

  • que 
  • que c'est environ 300 000 ans après sa "naissance" que la lumière a pu y circuler librement (on dit que l'univers est devenu transparent).

Ainsi, l'objet le plus lointain théoriquement observable a émis sa lumière aux premiers instants de l'univers transparent, il y a un peu moins de 13,7 milliards d'années. Il définit ce qu'on appelle l'"horizon visible" : le rayon de 13,7 milliards d'années-lumière est celui de l' univers visible . On ne peut rien voir au-delà de cette distance : mais on ne sait pas si l'univers s'étend plus loin ou pas. On ne sait pas si la question même a un sens.

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L'infiniment petit

L'existence d'un infiniment petit en ce qui concerne l'espace recouvre en fait deux questions : l'une qui porte sur le contenu - la matière, l'autre sur le contenant - l'espace lui-même.

Quel est le plus petit grain de matière ?

Si l'électron est une particule élémentaire (on n'a pas pu, jusqu' à présent, le couper en particules plus petites), le proton et le neutron ne le sont pas : chacun est constitué de 3 particules encore plus petites appelées "quarks".

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zoom sur un atome

Quel est le plus petit « grain » d'espace ? L'espace est-il divisible à l'infini, est-il continu, discontinu ?

Si la relativité d'Einstein remet en cause le caractère absolu de l'espace et du temps, ceux-ci n'en restent pas moins continus. Quant à la physique quantique, depuis son invention en 1927, elle ne s'interroge pas sur la nature continue de l'espace et du temps.

Les physiciens ont sorti de leur chapeau la valeur d'une longueur minuscule : la "longueur de Planck", qui vaut 10 -35 m. Est-ce le "quantum de longueur" cherché ou simplement une longueur en deçà de laquelle les théories actuelles de la physique ne s'appliquent plus ? Nul ne le sait !

Finalement, la question de la continuité ou discontinuité de l'espace n'est pas résolue.... Ce qui amène à une énigme plus inattendue : qu'est-ce que l'espace ?

 

Publié le - Mis à jour le 29-03-2019

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