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Comment imaginer l'univers ?

En fait, l'univers est fermé, il n'est pas infini. De la même manière un peu que sur la terre, si vous partiez dans une direction et que vous la gardez, vous finirez toujours par revenir à votre point de départ, en théorie, après avoir fait le tour de la terre. Pour l'univers, c'est possible en théorie seulement, car comme l'univers grandit très vite, trop vite, et que vous ne pouvez pas dépasser la vitesse de la lumière, c'est perdu d'avance. Il faudrait aller plus vite que la lumière pour pouvoir faire le tour.

L'univers est donc un peu comme un ballon, qu'on gonfle. Si vous dessinez des points sur ce ballon, et que vous le gonflez, vous allez voir que ces points s'écartent les uns des autres, et d'autant plus qu'ils sont éloignés. C'est pareil pour l'univers, où les points représentent des galaxies.

L'espace-temps et l'univers

Pour imaginer maintenant le big bang, il va falloir imaginer l'espace-temps. On va simplifier et prendre un espace-temps à deux dimensions : une dimension d'espace et une de temps. Notre espace temps peut donc se dessiner comme un diagramme. Chaque point du diagramme qu'on dessine représente un évènement : c'est la donnée d'un endroit et d'une date.

Maintenant, imaginez que cet espace-temps soit une feuille de papier. On peut parfaitement en faire un cylindre, en reliant les deux côtés de la ligne d'espace. Ainsi, on a un univers fermé : si on cherche à en faire le tour, on revient à son point de départ.

Mais cet univers n'est pas en expansion : en effet, sa taille ne change pas avec le temps. Pour décrire un univers en expansion, il faut faire de notre feuille de papier un cône. Eh bien dans ce cas, la pointe du cône, c'est le big bang : le moment où l'espace tout entier était réduit à un point unique. Cela montre aussi qu'a priori, parler de ce qu'il y avait "avant" le big bang n'a pas vraiment de sens, puisque quand on imagine un cône, a priori, il s'arrête là. Mais si ça se trouve, le big-bang n'est pas le commencement, on n'en sait rien...

La question qui se pose, c'est maintenant de savoir quelle est la vitesse d'expansion de l'univers, et ce qui va lui arriver dans le futur. Tout dépend de la masse de l'univers : s'il est trop lourd, il finira par s'effondrer sur lui-même et subit ce qu'on appelle déjà un "Big Crunch", soit un "Grand Crac"! L'espace-temps dans ce cas n'aurait pas la tête d'un cône, mais plus celle d'une sphère...

S'il est trop léger, il va grandir de plus en plus vite.

S'il a pile la masse critique, il devrait continuer à grandir plus doucement. Il semble d'ailleurs vu la vitesse d'expansion actuelle, que la masse de notre univers soit étrangement proche de la masse critique...ce qu'on ne sait pas encore expliquer.