L’idée selon laquelle l’univers serait en expansion est un des fondements de la cosmologie moderne. Mais comment constate-t-on cette expansion puisque l’univers ne peut être comparé à aucune référence extérieure à lui-même permettant de constater et éventuellement mesurer son expansion.
Si je souffle dans un ballon gonflable dit de baudruche, il augmente de dimension. Je le constate en mesurant sa nouvelle dimension avec un décimètre qui lui est extérieur et en comparant cette nouvelle dimension avec celle qui était la sienne avant gonflement. Mais si j’étais avec ce décimètre à l’intérieur du ballon, nous serions tous les deux en expansion et je n’aurais pas pu constater cette expansion, faute de références extérieures.
La cosmologie répond à cette objection en expliquant que nous pouvons constater l’expansion de l’univers en constatant que les objets cosmiques que nous apercevons s’éloignent de nous au lieu de tomber sur nous, comme ils le devraient en application du principe de la gravitation universelle. Celle-ci justifie le fait que si nous lâchons un objet que nous tenons à la main, il tombe à nos pieds.
Ainsi, après le Big Bang, le Grande Explosion, nous aurions pu constater que tous les objets cosmique crées à l’occasion de cette grande explosion se sont éloignés de nous à des vitesses identiques. Ce phénomène peut aujourd’hui être constaté lorsque l’on mesure l’éloignement les uns par rapport aux autres des amas de galaxies.
Mais au sein des galaxies elles-mêmes, c’est la loi de la gravité qui semble s’appliquer. Les objets de grande masse attirent selon des trajectoires complexes les objets de masse inférieure. Ainsi la Terre tombe sur le soleil et la galaxie d’Andromède moins massive que la Voie Lactée tombe sur cette dernière
Cette théorie relativiste de la gravitation prédit des effets absents de la théorie newtonienne mais vérifiés, comme les ondes gravitationnelles et les trous noirs. Elle ne permet pas par contre de déterminer certaines constantes ou certains aspects de l’univers (notamment son évolution, s’il est fini ou non, s’il retombera un jour sur lui-même, etc.)
De plus, des observations nouvelles seront nécessaires pour préciser des paramètres ou faire des choix entre plusieurs possibilités laissées ouvertes par la théorie.
Aucun des nombreux tests expérimentaux effectués n’a pu mettre cette théorie en défaut. Toutefois, des questions restent sans réponse : comment la relativité générale et la physique quantique peuvent elles être unies pour produire une théorie complète et cohérente de gravité quantique ; et sur le plan des observations astronomiques ou cosmologiques, comment concilier certaines mesures avec les prévisions, par exemple concernant la matière et l’énergie dites noires.
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Chanda Prescod-Weinstein
How the balloon analogy is almost perfect
New Scientist 14 october 2023, p.22
Europe Solidaire 