Que s'est-il passé avant le Big Bang? La période d'inflation (si elle l'était vraiment). Que savons-nous de ce qui s'est passé avant l'inflation?
Rien.
Bien sûr, il existe de nombreux arguments soutenus par une approche scientifique sur ce qui s'est passé auparavant. Mais ils sont nombreux, ils se contredisent, et aujourd'hui nous n'avons pas de données qui pourraient aider à savoir lesquels de ces arguments sont vrais. Il n'y a même pas de théorie dominante, dont la plupart des scientifiques estimeraient la plus grande probabilité. C'est juste que rien n'est connu. Il peut même s'avérer que le processus d'inflation continue jusqu'à ce jour, et il se poursuit dans la plus grande partie de l'Univers, s'arrêtant parfois dans ses petites sections (grandes, par rapport à la partie de l'Univers que nous observons, mais petites par rapport à l'Univers dans son ensemble).
Et après l'inflation, il y a eu un Big Bang chaud. Dans un
article précédent expliquant la confusion associée au Big Bang, il a été expliqué que l'Univers ne se développe pas "en quelque chose" - il n'a pas de "l'extérieur". Examinons maintenant de plus près le Big Bang lui-même, qui n'était en fait pas une «explosion», mais une expansion de l'espace, malgré le fait que d'innombrables livres, vidéos, articles et déclarations décrivent souvent. Examinons les différences entre l'explosion de quelque chose dans l'espace et l'agrandissement de l'espace lui-même.
Fig. 1Dans la fig. 1 montre la situation avant et après l'explosion. Initialement, dans cet exemple, il y a un certain espace avec une graine au milieu, dont le rôle est joué par une bombe, une grenade, une étoile, une autre forme d'énergie stockée. L'espace et la semence existent à l'avance. Puis quelque chose se produit et la graine explose. Le contenu de la graine subit une certaine transformation - par exemple, une réaction chimique ou nucléaire se produit - avec la libération d'énergie. Cela crée une température et une pression énormes à l'intérieur de la graine. Les forces associées à la température et à la pression comprimées font que l'intérieur de la graine se dilate vers l'extérieur sous la forme d'une boule de matière chaude. L'énergie s'en échappe à grande vitesse, avec une température initialement égale à celle qui était à l'intérieur de la graine, puis la pression et la température chutent progressivement, tandis que l'intérieur de la graine se dilate vers l'extérieur dans l'espace qui existait autour d'elle, dans lequel elle se trouvait à l'origine.
Notez que la cause de l'explosion était une réaction qui a créé une pression et une température extrêmement élevées à l'intérieur d'une toute petite région. C'est le déséquilibre entre la pression et la température énormes à l'intérieur de la graine et la basse pression et la température à l'extérieur qui fait exploser la graine à l'extérieur. Et tout à l'intérieur s'éloignait de l'emplacement d'origine à grande vitesse. La vitesse de retrait du point de départ ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière, il existe donc des restrictions sur la vitesse à laquelle ils peuvent s'éloigner les uns des autres.
Dans la fig. La figure 2 montre le processus (qui, en principe, aurait pu précéder le moment indiqué à gauche) de l'expansion de l'espace. Entre l'image de gauche et l'image de droite, l'espace a doublé, ce qui peut être vu le long des lignes de la grille. Tout ce qui est à l'intérieur de l'espace et maintenu par des forces puissantes - chaises, tables, chats et personnes - ne se dilate pas. Développe uniquement l'espace dans lequel ils se trouvent tous. En bref, il y a plus d'espace, donc il y a plus d'espace pour les objets à l'intérieur.
En même temps, les objets ne bougent pas! Ils ne sont pas poussés par la pression ou la température, personne ne les frappe. C'est juste que l'espace entre eux et autour d'eux grandit, apparaît de nulle part, et rend la distance entre eux plus qu'avant. Et cette augmentation est uniforme (pour une expansion uniforme). Dans l'image de droite, la distance entre le chat et la table a doublé, tout comme la distance entre le chat et la chaise. C'est ce qui se passe lorsque l'univers double de taille.
Fig. 2Un tel changement d'espace est possible selon la théorie de la gravité d'Einstein, mais pas selon l'ancienne théorie de Newton. Avec Einstein, l'espace n'est pas seulement un endroit où tout se passe; c'est une chose en soi, capable de croître, de se contracter, de se déformer, de fluctuer et de changer de forme. (Plus précisément, l'espace et le temps font tout ensemble). Les ondulations de l'espace-temps sont appelées ondes gravitationnelles.
Puisque l'espace se dilate et que les objets ne bougent pas, la théorie de la relativité n'impose pas de restrictions sur le taux de croissance de la distance entre les objets, c'est-à-dire sur le taux d'apparition d'un nouvel espace entre eux. La distance entre deux objets peut augmenter plus vite que la vitesse de la lumière. Il n'y a pas de contradiction avec la théorie de la relativité.
Les gens parlent souvent en utilisant des phrases inexactes et générales, quelque chose comme «la théorie de la relativité prétend que rien ne peut bouger plus vite que la lumière». Mais les mots «rien» et «bouger» sont ambigus, et la science nous dit que l'utilisation de mots inexacts peut entraîner des problèmes. Les mots d'Einstein, si vous les lisez, souffrent souvent d'ambiguïté et sont facilement mal compris, bien qu'il ait essayé de parler avec certitude. Mais les équations d'Einstein ne sont pas ambiguës. L'énoncé exact de la théorie de la relativité est que si deux objets se croisent au même endroit dans l'espace et qu'un observateur se déplace avec l'un d'eux, la vitesse de l'autre objet du point de vue de cet observateur ne sera pas supérieure à la vitesse de la lumière. Mais cela ne contredit pas ce que je déclare: que la distance entre deux objets situés à des endroits différents peut augmenter plus rapidement. Et c'est exactement ce qui se passera dans un univers en expansion uniforme, si deux objets sont suffisamment éloignés l'un de l'autre.
Notez également que la cause de l'expansion de l'univers, contrairement à une explosion, n'est pas la température ou la pression. J'ai spécialement dessiné des objets, des tables et des chaises ordinaires, afin que vous puissiez voir que par rapport à l'explosion qui endommage ou détruit des objets normaux, l'expansion les laisse intacts, ils s'éloignent simplement les uns des autres. L'expansion peut se produire dans un univers très chaud - et aux premiers stades de l'histoire de notre univers, c'était pendant le Big Bang chaud. Mais l'expansion peut aller dans un univers très froid. On soupçonne que cela s'est également produit pendant la période d'inflation cosmique. Et, bien sûr, notre Univers est assez froid aujourd'hui, cependant, il n'est pas seulement en expansion, mais en expansion avec accélération.
L'ère du Big Bang chaud, dans les dernières étapes de notre vie, a commencé à un moment donné sous la forme d'un grand espace rempli d'une soupe de particules chaude et dense, qui s'est d'abord dilatée et refroidie très rapidement, puis l'a fait plus lentement et lentement, pour un moment qui est venu il y a plusieurs milliards d'années. Il n'a pas commencé comme un objet ponctuel qui a explosé dans un espace vide. Comment le Big Bang chaud pourrait-il commencer après l'inflation, nous examinerons dans les articles suivants.