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Les modèles de l’univers dans son ensemble

La cosmologie contemporaine est engagée dans un processus historique de construction de modèles, c’est-à-dire de formulations d’hypothèses à-priori, inventées, imaginées, qui tendent à se rapprocher, sans jamais l’atteindre, de la réalité indépendante.

Par Alain Nègre

Conformément à la méthodologie de la science moderne, la cosmologie ne s’intéresse qu’aux structures physiques de l’univers comme par exemple les trous noirs.

L’image ci-dessus représente la simulation de la fusion de trous noirs de 19 et 31 masses solaires, situés à trois milliards d’années-lumière de la Terre observés via des ondes gravitationnelles le 4 janvier 2017.

Premier modèle d’univers : Albert Einstein, 1917

Une théorie du tout s’est développée depuis 1917, l’année où Einstein a produit le premier modèle d’univers, directement issu des équations de la relativité générale, qu’il avait mis à jour un an plus tôt.

Les décennies suivantes ont vu le triomphe du modèle d’univers évolutif dit du « Big Bang » qui, pendant longtemps, ne s’intéressera pas à la présence en son sein d’êtres vivants et pensants.

Freeman Dyson fut le premier qui en 1979 affirma, formules à l’appui, la possibilité d’un maintien indéfini de la vie dans le froid d’un univers en expansion indéfinie.[1]

Il fut suivi par John Barrow et Frank Tipler qui, en 1986, développèrent un modèle dynamique d’univers en contraction garantissant la colonisation de la vie dans tout l’univers et la possibilité d’un traitement d’information indéfini dans l’avenir lointain.

Tipler prédit l’existence d’une singularité finale, le point Oméga, doté de propriétés d’omniprésence, d’omniscience et d’omnipotence.[2]

L’intuition de John Wheeler

A cela s’ajouta l’intuition de John Wheeler qui, à partir de son expérience de la double fente à choix retardé, représentait l’univers comme un circuit auto-excité dans lequel « l’observateur conscient » contribue à la création continue non seulement du présent et de l’avenir mais aussi du passé.[3]

En fait, l’accent n’était pas mis sur la conscience de l’observateur mais sur le trait essentiel de l’acte de mesure qui est l’amplification (ou enregistrement) de l’objet quantique observé. L’observateur conscient est équivalent à l’information qui selon Wheeler est un concept encore peu compris par la physique contemporaine.

ll appelait de ses vœux un nouveau concept plus englobant qui illustrerait mieux un développement cyclique dans lequel les vastes domaines d’incertitude de l’univers n’existent que lorsqu’ils sont « enregistrés » dans une « réalité indépendante ». Cette réalité est encore hors d’atteinte de la physique contemporaine.

Roger Penrose, entre univers cyclique et conscience

Roger Penrose a également développé un concept d’univers cyclique  et s’est aussi intéressé à la conscience. Celle-ci ne serait pas (encore) accessible à la physique d’aujourd’hui mais s’accompagnerait du phénomène de réduction de la fonction d’onde.

À rebours de l’interprétation de Copenhague, les états quantiques seraient réels tout comme le serait la réduction ou effondrement de la fonction d’onde appelée « Réduction Objective »[4]. Ce mécanisme, déclenché par l’interaction gravitationnelle, fait actuellement l’objet d’expériences de laboratoire.[5]

L’effondrement de la fonction d’onde doterait ainsi l’univers physique d’une « proto-conscience » diffuse. La conscience réflexive en tant que telle pourrait alors émerger d’un très grand nombre d’effondrements synchronisés dans les microtubules qui sont de petites structures cylindriques allongées de quelques nanomètres de diamètre à l’intérieur du cytosquelette des neurones cérébraux.

Quant à l’origine de la conscience, Penrose pense qu’elle a ses racines à l’échelle de Planck (10-35 mètre) lorsque l’espace-temps perd sa structure et devient la « mousse quantique ».

A cette très petite échelle, illustrée par l’image de droite ci-dessus, il fait l’hypothèse d’un domaine abstrait de formes platoniciennes qui pourraient émerger à l’échelle des cellules du cerveau.

La conscience aurait pu apparaître au Big Bang

La conscience aurait pu apparaître au Big Bang et peut-être même avant, dans les « éons » qui précèdent l’actuelle phase d’univers de son modèle cyclique conforme.[6]

On s’aperçoit ici que le champ des phénomènes physiques et des événements cosmologiques de cette enquête dépasse le domaine des phénomènes physiques bien maîtrisés dans les laboratoires qui ne permettent de décrire que les événements postérieurs à l’âge d’un centième de seconde (10−2s).

Deux catégories de modèles spéculatifs

Selon leurs degrés d’acceptabilité dans la communauté des physiciens, on peut distinguer deux catégories de modèles spéculatifs.

Ceux qui n’ont pas encore obtenu de preuves expérimentales

D’une part, ceux qui, bien qu’étant falsifiables, c’est-à-dire testables, n’ont, jusqu’à présent, pas encore obtenu de preuves expérimentales. Parmi eux il y a :

  • les modèles d’inflation, rajoutés au modèle standard afin de le guérir de certains défauts tels que les paradoxes de l’horizon, la courbure et les particules reliques.Ce sont des modèles qui ont permis d’expliquer un grand nombre d’observations. Ils sont inutiles dans le modèle de Penrose car ils font double emploi avec l’expansion accélérée de la fin de l’éon précédent.
  • les modèles qui, lancés vers le futur lointain, concernent le devenir de la matière ordinaire avec ou sans désintégration du proton, l’évaporation des trous noirs… Et peut-être aussi ces modèles d’une hypothétique phase ultime où ne subsisteraient que des atomes de positronium (électrons + positons) avant leur grande annihilation dans un feu d’artifice de photons à haute énergie gamma.
  • les différentes possibilités d’univers cycliques. Penrose pense que son modèle cyclique peut être testable grâce au fond d’ondes gravitationnelles qui pourrait contenir les ondes émises par des particules de matière noire dont l’existence découlerait de son modèle. Ces ondes n’ont pas été détectées pour le moment.[7]

Des modèles extrêmement spéculatifs…

D’autre part, ceux des modèles parfaitement rationnels, reposants sur des lois physiques connues aujourd’hui mais extrêmement spéculatifs dans la mesure où ils n’offrent aucune possibilité de test ou d’observation.

Ils abordent les thèmes de survie de la vie et de la conscience dans le futur profond selon divers cas envisagés pour la « fin » de l’univers.

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Notes

[1] Freeman Dyson, « Time without end : Physics and biology in an open universe » Reviews of Modern Physics, Vol. 51, No. 3, July 1979.

[2] John D. Barrow, Frank J. Tipler, Marie-Odile Monchicourt, L’homme et le cosmos : le principe anthropique en astrophysique moderne, Paris, Imago, 1984.

[3] John Wheeler, « Genesis and Observership » Foundational Problems in the Special Sciences, edited by R. E. Butts and K. J. Hintikka, Reidel, Dordrecht, 1977.

[4] Stuart Hameroff, Roger Penrose, Conscience dans l’univers. Un réexamen de la théorie ‘RO Orch’.

[5] Article de Dirk Bouwmeester : Quantum effects are not weird.

[6] Roger Penrose, Les cycles du temps, Paris, Odile Jacob, 2013.

[7] Daniel An, Krzysztof A. Meissner, Pawel Nurowski and Roger Penrose, Apparent evidence for Hawking points in the CMB Sky.

Alain Nègre

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