Lorsque les astrophysiciens étudient le Big Bang et la formation
des structures de l'Univers, de façon théorique ou à
l'aide de simulations numériques, ils doivent analyser l'influence de différents paramètres comme par exemple
la proportion de matière sombre. De manière plus générale,
il leur est possible d'étudier l'influence de différents facteurs dans l'évolution de l'Univers. Ils peuvent
ainsi altérer des constantes fondamentales, par exemple la constante de gravitation, ou bien changer des conditions
initiales comme la densité moyenne de matière. Ceci leur permet d'analyser comment l'Univers se serait développé
si ces paramètres avaient été différents.
Ce genre d'étude comparative a conduit à une conclusion extrêmement surprenante. La plupart des univers virtuels
ainsi créés en faisant varier constantes fondamentales et conditions initiales sont incapables d'aboutir à
la vie, du moins à une forme de vie similaire à la nôtre. Seuls les univers ayant des paramètres très proches
des valeurs réelles permettent à la vie de se développer.
Les quatre forces
Nous pouvons illustrer ceci en passant en revue la façon dont quelques processus astrophysiques seraient
altérés si l'intensité des quatre forces fondamentales
était différente.
Si la force de gravitation était plus puissante, elle serait capable d'accumuler plus de gaz
lors la formation stellaire et seules des étoiles
massives se formeraient. Or, ces dernières ont une durée de vie beaucoup plus courte que
notre Soleil. La vie n'aurait donc pas à sa disposition les milliards d'années qui lui ont été
nécessaires pour se développer sur Terre. Au contraire,
si la force de gravitation était plus faible, seules des étoiles peu massives se formeraient.
Il n'y aurait pas d'explosion de supernova et
aucun élément plus lourd que l'hydrogène ou l'hélium
n'apparaîtrait. Or, une vie uniquement fondée sur ces deux éléments est très difficile à imaginer.
Si l'interaction électromagnétique était plus forte, les liens entre noyaux et électrons à l'intérieur
des atomes seraient plus solides et plus difficiles à défaire. Or, c'est en partageant certains
de leurs électrons que les atomes créent des liaisons chimiques et s'organisent en molécules.
Si cela devenait trop difficile, toute chimie serait impossible, ce qui empêcherait la vie de
se développer. Si l'interaction électromagnétique était plus faible, les liens entre électrons
et noyaux seraient moins solides. Ceci rendrait les atomes très fragiles et empêcherait probablement
la chimie de la vie.
Si l'interaction nucléaire forte était plus puissante, protons et neutrons seraient beaucoup plus disposés à s'associer. Ils formeraient systématiquement des éléments lourds. Il n'y aurait par exemple pas d'hydrogène, donc pas d'eau, ce qui défavoriserait sérieusement la chimie de la vie. Si cette interaction était moins intense, protons et neutrons seraient moins enclins à s'assembler. Il n'y aurait pas d'élément plus lourd que l'hydrogène, donc pas de vie.
Enfin, dans le cas de l'interaction nucléaire faible, le problème se poserait principalement
après le Big Bang, à l'époque où une partie des neutrons se désintègrent
en protons, juste avant la nucléosynthèse primordiale.
Si l'interaction faible était plus puissante, plus de neutrons seraient transformés en protons
et il y aurait par conséquent moins d'hélium dans l'Univers. Ceci empêcherait plus tard la formation
de certains éléments lourds nécessaires à la vie. Au contraire, si l'interaction était plus
faible, les neutrons ne se désintégreraient pas et la nucléosynthèse primordiale conduirait
à un Univers rempli d'hélium. L'hydrogène, ingrédient indispensable à la vie, serait absent.
La vie, but de l'Univers ?
La liste ne s'arrête pas là et d'autres coïncidences troublantes peuvent être mises en évidence. Elles montrent toutes qu'un Univers avec des constantes fondamentales ou des conditions initiales différentes du nôtre n'aurait pas aboutit à la vie telle que nous la connaissons.
Ce résultat constitue une grande surprise. Tout au long de l'histoire de l'astronomie, l'homme
a peu à peu perdu sa place centrale dans l'Univers. Ni sa planète,
ni son étoile, ni sa galaxie n'avait une importance
particulière. Mais il semble soudain que l'Univers a exactement les propriétés requises pour
que l'homme - ou plus généralement la vie - puisse apparaître.
Que faut-il penser de cette étonnante conclusion ? Certains auteurs voient dans ces coïncidences troublantes la preuve que la vie était le but ultime de l'Univers. Pour eux, ce dernier possède les propriétés nécessaires à l'apparition de la vie car telle est sa raison d'être, une hypothèse qui porte le nom de principe anthropique.
Le principe anthropique a pour défaut de ne rien expliquer et de conduire à des interprétations plus religieuses
que scientifiques. Une autre explication, sans doute plus rationnelle, est fournie par la théorie des univers
parallèles. Cette théorie, née à la fin des années 1950 fut introduite pour essayer d'expliquer un autre
casse-tête de la physique, l'expérience du chat de Schrödinger.
