Un physicien part à la recherche de nos origines

Genesis: l’histoire de la façon dont tout a commencé Guido Tonelli (trad. Erica Segre et Simon Carnell) Profil (2021)

Le physicien Guido Tonelli a passé des décennies à construire des instruments complexes pour sonder les mystères de la matière. Dans le cadre de l’une des deux expériences principales au Grand collisionneur de hadrons près de Genève, en Suisse, il a attiré l’attention internationale devant un auditorium bondé en juillet 2012, lorsque le groupe a annoncé la découverte du très recherché boson de Higgs. qui donne de la masse à tous les autres.

Maintenant, Tonelli a tourné son regard du très petit au très grand: l’histoire de l’Univers. Son ambition englobe les connaissances scientifiques, l’art, la philosophie et la religion. Genèse Ce n’est pas seulement un livre sur le cosmos mesuré par des télescopes géants et des accélérateurs de particules. C’est aussi une histoire des interprétations de l’humanité sur le début et l’évolution de la création.

De nombreux autres physiciens, de Stephen Hawking à Janna Levin, ont exploré cet espace dans l’écriture populaire. La plupart servent un public anglophone. La contribution de Tonelli, un best-seller dans son Italie natale, a une saveur différente. Il combine l’approche humaniste qui sous-tend une grande partie de l’éducation italienne avec des faits scientifiques tirés d’une carrière d’expérimentateur pratique.

Tonelli soutient que la recherche des origines du cosmos découle du besoin d’enracinement des humains. Son titre biblique est d’accord avec l’idée que la compréhension scientifique actuelle fait partie d’une histoire culturelle beaucoup plus large. Et l’image de la création construite par la science du 21e siècle est aussi étonnante et mystérieuse que n’importe quel mythe ancien.

Son point de départ est celui d’Hésiode. Théogonie, poème d’environ 700 avant JC. C. sur la naissance des dieux grecs. Au début, il y avait le chaos. Tonelli utilise le «chaos» dans son sens originel, un abîme ou un vide si énorme qu’il pourrait tout avaler et tout contenir, plutôt qu’avec sa connotation plus moderne de désordre. Tout comme le silence peut être compris comme une superposition d’ondes sonores de phase opposée qui s’annulent, le vide peut contenir des quantités illimitées de matière et d’antimatière, mais avoir une énergie nette de zéro. L’Univers est né il y a 13,8 milliards d’années d’une fluctuation quantique aléatoire dans ce vide.

Une description complète est produite. D’abord, il y a eu l’inflation incroyablement rapide à travers laquelle l’Univers s’est agrandi. Puis est venu le refroidissement, dans lequel des hiérarchies de forces, de symétries, de particules, de trous noirs, d’étoiles et de galaxies ont émergé. Chaque chapitre représente un «jour» dans la genèse de Tonelli, capturant une phase importante alors que l’Univers a pris sa structure. Ici résident des phénomènes tels que la bariogenèse (le processus mystérieux qui a conduit à l’asymétrie entre matière et antimatière); la soupe primordiale de quarks et de gluons dont sont nés les éléments constitutifs des atomes; et le découplage de la matière du rayonnement.

Matière et mythologie

Tonelli fait référence à toutes sortes de mythologies et de sources littéraires. Il explique également scrupuleusement comment les scientifiques sont arrivés à leurs conclusions. Le chapitre sur le Big Bang décrit les travaux de chercheurs tels qu’Albert Einstein, Georges Lemaître et Henrietta Swan Leavitt, et fait référence à la divinité hindoue Shiva, la doctrine bouddhiste de la vacuité o Dans Śūnyataet la nouvelle de 1945 de Jorge Luis Borges «El Aleph». Bien que fascinants, les sauts conceptuels entre détail scientifique et références culturelles sont exigeants à suivre.

Les passages les plus marquants du livre sont les plus scientifiques. La description du boson de Higgs, et son importance fondamentale dans le développement de la structure de l’Univers et notre compréhension de celui-ci, est clairement le terrain de jeu de Tonelli. Il établit des liens profonds et lucides avec des concepts tels que la rupture de symétrie spontanée, le processus par lequel un système physique entre dans son état d’énergie le plus bas en ignorant apparemment tous les autres états possibles avec la même symétrie. Et les chapitres qui examinent la formation et la structure des étoiles et des galaxies sont fascinants: ce serait un plaisir de les écouter tout en regardant un ciel étoilé.

Cependant, Tonelli laisse un écart entre le très petit et le très grand. Considérant qu’une grande partie de son histoire concerne la transformation de la matière par phases, il est surprenant qu’elle ne fasse pas de lien explicite avec les branches de la physique développées pour comprendre ces phénomènes, comme la théorie des transitions de phase qui explique le réarrangement structurel lorsque l’eau devient de l’eau. glace. Cette omission expose un fossé culturel en physique. Mais certains physiciens pionniers, tels que Robert Brout, Murray Gell-Mann et Ken Wilson, ont réussi à relier la physique des particules à haute énergie à son cousin de la matière condensée «basse énergie». Tonelli perd un tour ici.

En fin de compte, cependant, son objectif est de combler un fossé beaucoup plus large: celui entre la science et les sciences humaines. Pour Tonelli, tout dans l’évolution de l’Univers, de la culture et de la condition humaine découle du besoin de comprendre nos origines. Les histoires nous permettent de comprendre le vide d’où tout est parti. Il est normal que votre propre histoire soit complexe, mystérieuse et parfois même désordonnée, un peu comme l’univers lui-même.

Conflit d’intérêts

L’auteur déclare qu’il n’a aucun conflit d’intérêts.