Reconstituer l’univers en laboratoire

 

Dès le début, l’univers contient en germe les conditions requises pour l’émergence d’un être vivant et conscient. Comme le physicien anglo-américain Freeman Dyson l’a exprimé avec éloquence : « L’univers savait quelque part que l’homme allait venir. » 

Comment s’est-on aperçu de ce réglage extrêmement précis de l’univers en vue de l’apparition d’une vie consciente ? Il faut savoir que les propriétés de l’univers sont déterminées par une quinzaine de nombres appelés « constantes fondamentales de la nature » ainsi que par son état physique au moment de sa naissance – ce qu’on appelle les « conditions initiales ». Prenons l’exemple d’une balle que je jette en l’air. Je peux déterminer exactement où et à quel moment elle va atterrir, si je connais les lois physiques (ici la loi de la gravité, déterminés par la constante gravitationnelle) ainsi que les conditions initiales, c’est-à-dire le point et l’instant précis où la balle a quitté ma main, la force avec laquelle je l’ai lancée, etc. Selon la théorie déterministe, détenir les constantes physiques et les conditions initiales permet de déterminer toutes les propriétés de l’univers. Les constantes de la nature sont, par exemple, la vitesse de la lumière, la masse de l’électron, sa charge électrique, la constante de gravitation, qui détermine l’intensité de la force gravitationnelle, ou encore la constante de Planck qui détermine la taille des atomes. Nous avons pu mesurer expérimentalement ces nombres avec une très grande précision, mais nous n’avons pas de théorie pour expliquer la valeur qu’elles ont plutôt qu’une autre. Par exemple, nous ne savons pas pourquoi la lumière voyage à 300 000 kilomètres par seconde au lieu de 3 mètres par seconde ou cent vingt millions kilomètres par seconde. Or ces constantes déterminent non seulement la masse et la taille des galaxies, des étoiles, des planètes, mais aussi de toute autre chose dans l’univers, y compris les êtres vivants : la hauteur de l’Everest, les contours délicats d’une pétale de rose, le long cou d’une girafe ou la fine taille d’une femme. La réalité autour de nous serait toute autre si ces constantes avaient des valeurs différentes. Ces constantes, comme leur nom l’indique, ne varient ni dans l’espace ni dans le temps. Quant aux conditions initiales, il s’agit entre autres de la densité de matière et d’énergie de l’univers, ou encore de son taux d’expansion au moment du Big Bang. 

Bien sûr, nous ne pouvons pas recréer l’univers en laboratoire. L’expérience a eu lieu une fois pour toutes. Mais les astrophysiciens peuvent jouer aux dieux créateurs en construisant des modèles d’univers, chacun avec sa propre combinaison de constantes et de conditions initiales, grâce à la puissance des ordinateurs modernes. La question à mille euros qu’ils se sont posée pour chaque modèle d’univers est : héberge-t-il la vie et la conscience après une évolution de 13,7 milliards d’années ? La réponse est des plus surprenantes : la vaste majorité des univers possède une combinaison perdante de constantes physiques et de conditions initiales et se retrouve dépourvue de vie et de conscience –sauf le nôtre, dont la combinaison est gagnante et dont nous représentons, en quelque sorte, le gros lot. La plupart des univers sont stériles parce qu’ils sont incapables de fabriquer des étoiles massives. Sans celles-ci, les éléments lourds comme le carbone, briques de la vie, ne pourraient pas exister. Et sans éléments lourds, la vie et la conscience ne seraient pas possibles. Car il ne faut oublier que nous sommes des poussières d’étoiles. La composition chimique actuelle des étoiles et des galaxies est de 75% en hydrogène, de 23% en hélium, et de 2% en éléments lourds. Ces éléments lourds jouent un rôle extrêmement important, parce que ce sont eux qui permettent à la complexité de se construire. Pendant les trois premières minutes de son histoire, l’univers n’avait pu produire que des noyaux d’hydrogène (formés d’un seul proton) et d’hélium (formés de deux protons et deux neutrons). Des éléments plus complexes n’ont pas pu être fabriqués après les trois premières minutes de l’univers parce que celui-ci se diluait inexorablement, empêchant les protons et les neutrons de se rencontrer et de s’unir pour former des noyaux d’atomes plus complexes, tel le carbone, l’oxygène ou l’azote. Parce que l’hydrogène est trop simple et que l’hélium est trop stable pour réagir chimiquement, si l’univers n’avait pas inventé les étoiles qui, par leur alchimie nucléaire fabriquent les éléments lourds, les acides aminés, les molécules d’ADN n’auraient pas fait leur apparition, la complexité n’aurait pas pu se construire, et l’univers serait dépourvu de vie et de conscience. L’univers aurait été bien morne et triste : il ne contiendrait que des nuages d’hydrogène et d’hélium et n’aurait formé ni galaxies, ni étoiles, ni planètes, ni hommes. Et surtout, il n’aurait jamais généré cet objet le plus complexe qui soit connu dans l’univers, le cerveau humain composé de quelque cent milliards de neurones, autant que le nombre d’étoiles dans une galaxie, ou de galaxies dans l’univers observable !

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