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Dans quoi l'Univers s'étend-il ?

Allez, admettez-le, vous avez eu cette question. « Puisque les astronomes savent que l'Univers est en expansion, dans quoi s'étend-il ? Qu'y a-t-il en dehors de l'Univers ? » Demandez à n'importe quel astronome et vous obtiendrez une réponse insatisfaisante. Nous vous donnons la même réponse insatisfaisante, mais l'expliquons vraiment, afin que votre insatisfaction ne vous hante plus.

La réponse courte est que c'est une question absurde, l'Univers ne s'étend en rien, il s'étend juste.

La définition de l'Univers est qu'il contient tout. Si quelque chose était en dehors de l'Univers, il ferait aussi partie de l'Univers. En dehors de ça ? Univers encore. En dehors de ça ? Aussi plus d'univers. C'est l'Univers jusqu'en bas. Mais je sais que vous allez trouver cette réponse insatisfaisante, alors maintenant je vais vous casser la tête.

Soit l'Univers est infini, continu pour toujours, soit il est fini, avec un volume limité. Dans les deux cas, l'Univers n'a pas d'avantage. Lorsque nous imaginons l'Univers en expansion après le Big Bang, nous imaginons une explosion, avec un jet de matière provenant d'un seul point. Mais cette analogie n'est pas exacte.

Une meilleure analogie est la surface d'un ballon en expansion. Pas le ballon en 3 dimensions, juste sa surface en 2 dimensions. Si vous étiez une fourmi rampant à la surface d'un énorme ballon et que le ballon était tout votre univers, vous verriez le ballon essentiellement plat sous vos pieds.

Imaginez que le ballon se gonfle. Dans toutes les directions où vous regardez, d'autres fourmis s'éloignent de vous. Plus ils sont loin, plus ils s'éloignent rapidement. Même si cela ressemble à une surface plane, marchez dans n'importe quelle direction assez longtemps et vous reviendrez à votre point de départ.

Vous pouvez imaginer un cercle en pleine croissance et vous demander dans quoi il s'étend. Mais c'est une question absurde. Il n'y a aucune direction dans laquelle vous pourriez ramper qui vous ferait sortir de la surface. Votre cerveau de fourmi bidimensionnel ne peut pas comprendre un objet tridimensionnel en expansion. Il peut y avoir un centre au ballon, mais il n'y a pas de centre à la surface. Juste une forme qui s'étend dans toutes les directions et s'enroule sur elle-même. Et pourtant, votre voyage pour faire un tour autour du ballon prend de plus en plus de temps à mesure que le ballon se gonfle.

Pour mieux comprendre comment cela se rapporte à notre univers, nous devons augmenter les choses d'une dimension, d'une surface 2D intégrée dans un monde 3D à un volume 3D intégré dans un univers 4D. Les astronomes pensent que si vous voyagez dans n'importe quelle direction assez loin, vous reviendrez à votre position de départ. Si vous pouviez regarder assez loin dans l'espace, vous regarderiez l'arrière de votre propre tête.

L'Univers 1,6 milliard d'années après le Big Bang. Crédit image : Paul Bode et Yue Shen

Et ainsi, à mesure que l'Univers s'étend, il vous faudrait de plus en plus de temps pour parcourir l'Univers et revenir à votre position de départ. Mais il n'y a aucune direction dans laquelle vous pourriez voyager qui vous mènerait à l'extérieur ou « hors » de l'Univers. Même si vous pouviez vous déplacer plus vite que la vitesse de la lumière, vous reviendrez simplement à votre position de départ plus rapidement. Nous voyons d'autres galaxies s'éloigner de nous dans toutes les directions tout comme notre fourmi verrait d'autres fourmis s'éloigner à la surface du ballon.

Une grande analogie vient de ma co-animatrice d'Astronomy Cast, le Dr Pamela Gay. Au lieu d'une explosion, imaginez que l'Univers en expansion est comme une miche de pain aux raisins qui monte dans le four. Du point de vue de n'importe quel raisin sec, tous les autres raisins secs s'éloignent dans toutes les directions. Mais contrairement à une miche de pain aux raisins, vous pouvez voyager dans n'importe quelle direction à l'intérieur du pain et éventuellement revenir à votre raisin de départ.

N'oubliez pas que toute notre compréhension est basée sur les 3 dimensions. Si nous étions des créatures en 4 dimensions, cela aurait beaucoup plus de sens. Pour une explication beaucoup plus approfondie, je vous recommande fortement de regarder mon bon ami, Zogg l'extraterrestre expliquer comment l'Univers n'a pas d'avantage. Après avoir regardé ses vidéos, vous devriez parfaitement comprendre les topologies possibles de notre Univers.

J'espère que cela vous aidera à comprendre pourquoi il n'y a pas de réponse à « dans quoi l'Univers s'étend-il ? Sans bord, il ne s'étend à rien, il s'étend juste.

Vous pouvez également écouter notre épisode de podcast expliquant cela ici –
Dans quoi l'univers s'étend-il – Afficher les notes et la transcription

FERNER

Dans quoi l'Univers s'étend-il ?

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