Jean 8, 23 : « Et il leur dit : vous êtes d’en bas ; moi, je suis d’en haut : vous êtes de ce monde ; moi, je ne suis pas de ce monde. » Quel est ce monde dont nous parle le Christ ? Lorsque les scientifiques veulent comprendre l’Univers, se rapprochent-ils de ces mondes d’en bas et d’en haut ?

Par Pierre Guillemin | Photos : DR

Astrophysique et astronomie, quelle différence ?

L’astrophysique est une branche de l’astronomie. L’objectif est de comprendre les objets de l’Univers (étoiles, planètes, galaxies, composition de l’espace intersidéral) grâce à des moyens issus de la physique. Ainsi, des études portant sur le spectre lumineux ou électromagnétique, densité, composition chimique de ces mêmes objets célestes formeront les axes d’investigation des scientifiques. 

L’astronomie est la science de l’observation des corps célestes : leurs mouvements, leurs origines, leurs états (naissance, vie, mort des étoiles par exemple) et aussi leurs propriétés physiques et chimiques incluant les résultats de l’astrophysique.

La plus ancienne des sciences

L’archéologie a montré que, déjà à l’âge de bronze, les premières civilisations observaient le ciel, repéraient certaines constellations, admettaient le cycle des saisons, identifiaient les équinoxes et les solstices.

Dès le III^e siècle av. J.-C., Aristarque de Samos (310 av. J.-C. – 230 av. J.-C.) élabore la théorie héliocentrique de l’Univers (les planètes tournent autour du soleil) mais cette idée fut déclarée hérétique en contredisant la vision géocentrique (pensée d’Aristote) de l’Univers liée à la distinction entre une Terre centre du monde jugée imparfaite et un monde extérieur synonyme de perfection qui s’articule autour de notre planète. 

La question de la forme de la Terre et donc des planètes par extrapolation est résolue dès l’Antiquité, même si le refus de l’évidence dura jusqu’à la fin du Moyen-Age. Rappelons que les voyages de Christophe Colomb, de Magellan à la fin du XV^e et au début du XVI^e siècle ont pour but de (re)démontrer que la Terre est une sphère (qui n’est d’ailleurs pas parfaite !). Il semblerait que Thalès de Milet (de -625 à -547) ait été le premier à s’être réellement posé la question de la forme de la Terre. Mauvaise pioche toutefois puisqu’il supposait une Terre en forme de disque plat sur une vaste étendue d’eau. C’est ensuite Pythagore (de -580 à -495) et Platon (de -428 à -348) qui lui (re)donnent une forme sphérique jugée plus rationnelle. Et enfin Aristote (de -384 à -322) qui en apporte quelques premières preuves observationnelles comme la forme arrondie de l’ombre de la Terre sur la Lune lors des éclipses. Un fait qui ne paraît alors pas réellement choquer son monde.

Il ne faudra d’ailleurs ensuite pas attendre bien longtemps avant qu’Eratosthène (de -276 à -194) n’en calcule la circonférence. Il avait remarqué qu’à midi, le jour du solstice d’été, il n’y avait aucune ombre du côté d’Assouan. En mesurant l’ombre d’un bâton planté à Alexandrie au même moment et en connaissant la distance qui sépare les deux cités, il déduit la circonférence de la Terre avec une précision assez étonnante : 39’375 kilomètres contre quelque 40’000 kilomètres pour les estimations actuelles.

Observer, étudier, comprendre

En cherchant à mieux décrire l’Univers, les astronomes et les astrophysiciens se sont souvent trouvés dans une situation difficile, vitale parfois, face à une vision religieuse de cet Univers. Cependant, l’Eglise n’a jamais fermé la porte à l’exploration scientifique bien au contraire : citons les travaux de Boèce (début du VI^e siècle), de saint Bède le Vénérable (VIII^e) qui établit les règles scientifiques pour le calcul des dates des fêtes et le calcul du temps (calculs liés à l’observation de la course des planètes, la Lune en particulier) ou de Gerbert d’Aurillac (pape Sylvestre II). D’un point de vue philosophique, l’opposition de l’Eglise est davantage liée à son rôle au sein de l’humanité plutôt qu’à la négation systématique du fait scientifique. Certes, Copernic et Galilée sont les exemples les plus célèbres de cette contradiction entre l’observation objective de l’Univers et la croyance issue d’une lecture littérale des textes religieux. Mais, parallèlement, le pape Grégoire XIII crée en 1578 l’Observatoire du Vatican et en confie la gestion aux Jésuites astronomes et mathématiciens du Collège Romain avec pour premier objectif la réforme du calendrier qui aboutira en 1582 au calendrier grégorien à la suite des travaux de Christopher Clavius.

Mais l’observation ne suffit pas à élaborer une vision scientifique : il faut développer la ou les théories pour que l’observation ne soit plus considérée comme le résultat d’un hasard, mais comme le résultat de lois, de développements mathématiques et finalement obtenir une relation de cause à effet. C’est Isaac Newton qui, en formulant la loi de l’attraction des corps (la loi de la gravitation) associée à ses lois du mouvement, permet finalement de donner une explication théorique au mouvement des planètes. 

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Et maintenant ?

En étudiant l’Univers, plus les scientifiques avancent dans leurs recherches, leurs observations, leurs théories, plus de questions se posent. En particulier, comment pouvons-nous comprendre la naissance de l’Univers (si tant est qu’il y ait eu naissance) et son évolution ? 

Parmi ces questions, celle de la matière noire occupe une place très importante dans les recherches modernes. En effet, dans le cadre de la théorie de la gravitation d’Einstein, un des paramètres fondamentaux est la matière, incluant la matière noire, qui jouerait un rôle essentiel dans la création des grandes structures (le squelette de l’Univers). Cette matière noire expliquerait pourquoi notre Univers se compose de galaxies, d’amas de galaxies, mais aussi de vides immenses. Mais, si on ne la détectait pas, il faudrait alors revoir la théorie de la gravitation d’Einstein. Pour comprendre le concept de matière noire, il faut la définir par rapport à la matière ordinaire et à l’antimatière :

• La matière ordinaire compose tout ce qui nous entoure, comme les atomes de notre corps, les étoiles ou les planètes. Selon ses propriétés, de charge électrique, de masse, et bien d’autres se rapportant à sa nature quantique, elle peut interagir avec les quatre interactions fondamentales (voir encadré).

• La matière noire est une matière hypothétique qui ressentirait la gravitation et n’interagirait que par interaction faible avec la matière ordinaire.

• L’antimatière : à chaque particule correspond une antiparticule. Leurs propriétés sont quasiment identiques. Une particule et son antiparticule ont la même masse, mais des charges électriques opposées.

La question qui se pose est de savoir quelle est la place de la Terre dans ce vaste champ d’investigation. Elle est unique puisque nous y vivons, mais est-elle unique parmi les autres planètes de l’Univers ? Comment s’exprime alors la volonté de Dieu, Créateur de l’Univers ? 

Jean 8, 23 : « Vous êtes d’en bas ; moi, je suis d’en haut. Vous êtes de ce monde ; moi, je ne suis pas de ce monde. »