Les forces et les
symétries
Lors du big bang les symétries fondamentales se sont
brisées en donnant naissance presque simultanément à quatre forces et à
l’espace-temps de quatre dimensions. L’interaction de ces quatre forces
a donné naissance aux premières particules, à la fois forces et
matières. C’est dans cet espace-temps que les particules se sont
agglomérées, formant atomes, étoiles, planètes, galaxies et autres
objets du cosmos. Voici les quatre forces en question:
1. La gravitation, celle qui nous permet d’avoir les pieds sur terre;
2. La force nucléaire forte, celle qui maintient les particules du
noyau atomique et qui, entre autres, permet aux étoiles de
produire le carbone nécessaire à la vie;
3. La force électromagnétique, ou force chimique. Sans cette force, nous n’aurions pas de forme précise;
4. La force nucléaire faible : la radioactivité. C’est grâce à elle que le soleil nous irradie.
Ces quatre forces sont décrites par des symétries c.-à-d. des fonctions
d’onde, des objets mathématiques qui décrivent le comportement de la
matière et des forces dans l’espace-temps. Elles sont de nature
géométrique et interviennent à tous les niveaux d’organisation de
l’univers, de l’infiniment petit des particules à l’infiniment grand
des galaxies et autres objets cosmiques. Cela dure depuis
quelques 13,7 milliards d’années.
Einstein nous a apporté la théorie de la relativité générale, qui
décrit l’infiniment grand, avec l’idée que l’espace et le temps ne font
qu’un et que l’espace-temps est courbe. La mécanique quantique nous
décrit l’infiniment petit, et le modèle standard est sa référence.
Mais écoutons d’abord Carlo Rubbia, prix Nobel de physique et ancien
directeur du CERN, le laboratoire des particules, à Genève :
«La symétrie, à mon avis, c’est vraiment la chose la plus fondamentale
qui existe aujourd’hui dans la nature. Je crois que si nous avions la
possibilité d’expliquer les lois des symétries fondamentales, nous
aurions presque tout dit sur ce qu’est le monde. Et partant de cela,
nous pourrions construire les équations du monde. Or, ces symétries,
qui étaient parfaites dans un monde initial extrêmement simple et
uniforme, sont en train de se briser, sont en train de se modifier dans
l’évolution.
C’est une brisure spontanée d’abord. C’est un choix. C’est un choix
entre une solution possible et d’autres solutions aussi possibles. Et
la nature doit choisir l’une de ces solutions. C’est une cassure qui se
vérifie et qui est, dans un certain sens, reliée à l’évolution de
l’univers qui est le nôtre, qui passe d’un système extrêmement simple
et élémentaire, uniforme, à un système dans lequel il y a différence,
il y a modification, il y a des aspects différents, il y a richesse».
Aux
quatre forces fondamentales correspondent les quatre types de
symétries mentionnées plus haut et si chacune semble servir de
fondement aux valeurs éthiques que nous avons mentionnées plus haut
c’est pour une raison très particulière.
Selon David Gross, prix Nobel de
physique, il s’agirait de la même force, mais avec des charges
différentes. (Colloque Wright, Genève 17.11.2010)