L’Univers est-il fini ou infini ?

Voilà une question qui, gamin, me taraudait, et je suis certainement pas le seul dans ce cas. L’Univers est-il fini ou infini ? A l’époque, deux hypothèses  se disputaient dans ma petite tête.

• S’il est infini, il doit pourtant bien avoir une fin, car rien ne peut être infini
• S’il a une fin, un mur, et que d’aventure je passe à travers ou tente de le creuser, que se passe-t-il ?

Mon moi enfant était loin de se douter que cette question a depuis toujours agité philosophes et savants.

La vérité, c’est que personne n’en sait rien, et ne peut affirmer l’une ou l’autre des hypothèses avec une totale certitude. En fait, la meilleure théorie physique que nous connaissons à l’heure actuelle, celle qui définit le mieux l’Univers dans lequel nous vivons – la Relativité Générale d’Albert Einstein – autorise ces deux possibilités. Même si pour Einstein, l’Univers était fini et statique  : on sait aujourd’hui qu’il est en expansion, et que cette expansion s’accélère.

Vous me direz : s’il est en expansion, c’est donc bien qu’il s’étend par rapport à sa taille actuelle, qui ne peut donc pas être infinie. En fait, il faut raisonner autrement : l’Univers n’est pas en expansion dans le sens où il s’étendrait dans un espace dans lequel il serait contenu, ce sont pas ses bords qui s’éloignent. Non : c’est la distance entre chaque point, entre chaque galaxie, qui s’étend. Pensez à un ballon de baudruche à la surface de laquelle vous auriez inscrit au crayon plusieurs points. En le gonflant, ces points s’éloignent les uns des autres. C’est la même chose pour l’Univers.

Je vous entends et j’entends déjà mon moi enfant me lancer :

S’il est fini, qu’y-a-t-il derrière ?

En posant cette question, vous réfléchissez en termes de géométrie spatiale ordinaire, celle que nous connaissons et expérimentons tous les jours. Si une porte est fermée, je peux l’ouvrir ou la défoncer à coups de pied. Je peux passer par dessus un mur, franchir un obstacle, une borne.

Mais l’Univers peut tout à fait être à la fois fini et non borné. Prenez la Terre : si d’aventure un courageux voyageur décidait d’en faire le tour en marchant ou nageant, il ne rencontrerait jamais aucun obstacle insurmontable, et finirait d’ailleurs par revenir à son point de départ. La Terre est finie et non bornée. Il peut en être de même pour l’Univers : une fois parvenu à l’une de ses extrémités, vous arrivez à l’autre extrémité.

En fait, aujourd’hui, les physiciens ne cherchent donc plus tant à savoir si l’Univers est fini ou infini (cette question est davantage d’ordre philosophique) mais  plutôt quelle forme il peut bien avoir. Ce domaine est celui de la topologie cosmique. Ils cherchent également à savoir si notre Univers est le seul, ou bien si comme certaines théories l’affirment il n’est qu’une bulle parmi une infinité d’autres Univers, tous composant le Multivers.

Il existe malgré tout une limite : celle de l’Univers observable. La lumière des galaxies et étoiles situées au-delà de cette frontière ne nous parviendra jamais. Car il faut se rappeler que regarder loin, c’est regarder vers le passé : la lumière, aussi rapide soit-elle, met un certain temps pour parvenir jusqu’à nos yeux :

• nous voyons ainsi le Soleil tel qu’il était il y a 8 minutes
• Jupiter telle qu’elle était il y a 45 minutes
• notre galaxie voisine Andromède il y a 2,55 millions d’années
• et la galaxie EGS-zs8-1 il y a 13,1 milliards d’années (doyenne des galaxies à ce jour) !

Au-delà, tout est noir : nous sommes remontés trop loin, jusqu’aux moments suivants le Big-Bang, où la lumière n’existait pas encore.

Si l’Univers tout entier est peut-être infini, en revanche l’Univers que nous sommes en mesure de voir est, lui, bien fini.