La théorie de la genèse

(Selon le principe d'évolution des forces)

 La théorie de la genèse vise à expliquer l’origine et l’évolution du cosmos. Tout en reconnaissant le processus d’expansion de l’univers, elle diffère du modèle standard du big bang car elle nous situe dans un univers infini dans le temps et dans l'espace. La masse, la gravitation et la vitesse de la lumière ne sont plus des constantes immuables. Selon cette théorie, ces valeurs évoluent dans le temps.

Méthodologie

La théorie de la genèse est un modèle cosmologique qui s'appuie sur l'hypothèse que l'univers est infini. La technique utilisée consiste à identifier les propriétés spécifiques aux valeurs infinies à l'aide d'un nouvel outil mathématique. Ces propriétés seront par la suite appliquées au modèle, ce qui impose de fortes contraintes à sa géométrie. Cette façon de procéder ne semble autoriser qu'une solution unique.

Les nombres polarisés

Pour amorcer le raisonnement, il faut considérer les nombres réels comme étant polarisés, c'est à dire qu'ils possèdent une polarité (ou direction) qui sera notée (+) pour les nombres positifs ou (-) pour les nombres négatifs. À cette polarité, s'adjoint une valeur numérique absolue. Cette exigence d'une polarité fait en sorte que le zéro neutre n'existe pas. Il est remplacé par +0 et -0 qui sont considérés comme deux nombres distincts. Prenons un exemple :

Lors du départ d'une course automobile, quatre participants positionnent leur véhicule sur la ligne de départ. Tout à coup, une mascotte se pointe avec un tacot et positionne son véhicule sur la ligne de départ, mais en sens inverse. La position des véhicules des quatre participants sera +0, car ceux-ci sont orientés correctement selon la convention. Par contre, la position du véhicule de la mascotte sera -0, car son véhicule pointe dans la direction opposée et ne peut qu'occuper une position négative par rapport à la ligne de départ.

On peut poser que +0 = -0 car le symbole (=) fait référence à la valeur numérique qui est évidemment nulle pour ces deux nombres. Par contre, la liste des nombres entiers ressemblera à ceci :

ou encore à ceci :

pour bien montrer que les valeurs +0 et -0 se superposent numériquement.

Comment deux nombres distincts peuvent-ils être égaux ?

Supposons deux pièces de monnaie de même valeur. Elles sont égales en ce sens qu'on peut utiliser indifféremment l'une ou l'autre pour toute transaction monétaire. L'oeil averti du numismate décèlera cependant que ces deux pièces ne sont pas identiques. Par exemple, si l'année de fabrication diffère, l'une pourra être qualifiée de récente et l'autre d'ancienne. Il en est de même pour les deux zéros : +0 fait partie des nombres positifs alors que -0 fait partie des nombres négatifs. Si on les confond, c'est simplement parce qu'on ignore le fait qu'ils soient distincts. Les jumeaux identiques connaissent bien ce phénomène. Lorsqu'un observateur réalise qu'il existent en fait deux personnes semblables et non une seule, cet observateur cesse généralement de confondre les deux individus.

La fonction mathématique inverse

La fonction mathématique inverse est fréquemment utilisée dans cette théorie qui s'appuie essentiellement sur le champ d'application de cette fonction pour les valeurs limites. Généralement, la fonction inverse s'exprime sous la forme f(x)->1/x ou encore f(x)->x^-1 pour tout x différent de 0 (La notation "->" est utilisée préférablement au symbole "=" pour éviter toute ambiguïté).

Ce qui semblait être une fonction non définie en zéro prend alors un tout autre aspect :

Cette fonction illustre clairement que +0 et -0 sont des valeurs égales, mais distinctes (+0 est localisé sur la courbe des nombres positifs et -0 sur la courbe des nombres négatifs). La fonction f(x)->1/x ne saurait être définie pour une valeur de zéro neutre, mais ce problème est résolu par la polarisation des zéros.

La fonction f(x)->1/x est dite réflexive, c'est à dire que pour tout f(x) défini en x, on doit observer que f(f(x))->x (l'inverse de l'inverse est l'identité). Si on accepte que cette fonction soit définie pour les valeurs +oo et -oo, on accepte également que les nombres +0 et -0 existent, car le zéro neutre  ne répond pas à ce critère (la polarité de f(x) doit correspondre à celle de x).

Les nombres polarisés conduisent à une arithmétique plus définie pour les valeurs limites. La division, par exemple, autorise les opérations suivantes (le symbole "=" signifie "est égal et de même polarité") :

où (+0 <= +n <= +oo) et (-oo <= -n <= -0). La fonction f(x)->1/x n'est donc q'un cas particulier des équations en caractères gras du précédent tableau. Les opérations partiellement définies sont :

Une propriété spécifique : +infini = -infini (1)

On observe également que +infini et -infini sont des valeurs distinctes mais égales, car si +0 = -0, alors f(+0)=f(-0) et +infini = -infini (1).

Ce résultat plutôt inattendu semble être une propriété spécifique aux valeurs limites. Tout comme pour une valeur nulle, une valeur infinie n'est pas affectée par sa polarité (positif ou négatif). Pour toute autre valeur numérique, cette propriété ne s'applique pas, notamment pour les valeurs très grandes ou très petites.

Un univers infini

Si on applique cette propriété aux 3 dimensions spatiales de l'univers (présumées infinies), cela signifie que peu importe la direction que l'on observe, le point situé à l'horizon (infini) a exactement la même valeur. Il semble que l'observation confirme cette hypothèse, car l'étude du fond de rayonnement cosmologique nous révèle que celui-ci est fortement isotrope (homogène), comme si celui-ci originait du même point spatial. Cette origine se situe donc à une distance infinie, ce qui est incompatible avec un début de type big bang car le produit d'une vitesse finie (vitesse de la lumière) par une durée finie ne peut fournir une distance infinie. Inversement, si les dimensions de l'univers sont finies, alors celui-ci ne possède pas cette propriété du point spatial original.

En résumé, l'univers est infini dans l'espace et dans le temps, c'est à dire qu'il n'a ni commencement ni fin. Même si l'observation semble contredire cette affirmation, nous verrons plus loin que cette perception est occasionnée par un effet relativiste : le ralentissement du temps.

Le facteur d'échelle (R)

Dans le texte de cette théorie, nous considérons que l'expansion de l'univers a pour effet d'étirer les distances. On peut imaginer un ruban à mesurer dont les graduations sont imprimées sur un élastique. Dans le passé, l'élastique était moins tendu et les graduations qui indiquent aujourd'hui les mètres, n'étaient alors espacées que de 0,5 mètres, ce qui correspond à un facteur d'échelle (R=0,5). Dans le futur, l'élastique sera plus tendu et un facteur d'échelle (R=2) correspond à l'époque où les graduations métriques seront deux fois plus espacées qu'aujourd'hui. Pour faciliter la lecture du document et les calculs, nous utilisons le facteur d'échelle (R=0,5) dans les exemples. Selon cette théorie, cette époque date d'environ 15 milliards d'années. Le mètre était alors deux fois plus court, la surface du mètre carré, quatre fois moindre et le volume du mètre cube, huit fois moindre que maintenant.

Le cadre de référence spatio-temporel

Définition : Un cadre de référence spatio-temporel est un ensemble de valeurs qui définissent les unités pour un observateur. Ces valeurs sont reliés entre elles par des lois élémentaires :

• Loi #1 : Les forces, la vitesse de la lumière et les autres constantes dites "fondamentales", sont constantes selon les unités d'un même cadre de référence spatio-temporel.
• Loi #2 : Toute quantité d'énergie est conservée selon les unités d'un même cadre de référence spatio-temporel.
• Loi #3 : Tout cadre de référence spatio-temporel évolue dans le temps selon les forces auxquelles il est soumis.

Quantification d'un cadre de référence spatio-temporel

Un cadre de référence spatio-temporel peut être quantifié de façon relative en fonction de celui que nous habitons (ici et maintenant). Pour quantifier le cadre, on utilise le facteur d'échelle (R) dont la valeur (R=1) correspond au cadre de référence (ici et maintenant). Les cadres de références distants et passés correspondent à un facteur d'échelle inférieur à 1. Les cadres de références futurs ou fortement accélérés correspondent à un facteur d'échelle supérieur à 1.

On peut également quantifier un cadre de référence de façon absolue. La vitesse réelle de la lumière observée dans ce cadre de référence (selon les unités de ce cadre) sert alors d'indice de mesure. Les quantifications relatives et absolues sont reliées entre elles par l'équation c"=cR (22) où c est la vitesse de la lumière dans le cadre de référence (ici et maintenant) et c" la vitesse réelle de la lumière observée dans le cadre de référence étudié.

Conversion des unités entre les cadres de référence

Les unités d'un cadre de référence sont perçues différemment lorsqu'elles sont observées à partir d'un autre cadre de référence. Cette théorie comporte les équations qui permettent de convertir les unités d'un cadre à l'autre.

Lorsqu'on observe des objets distants appartenant à un lointain passé, on constate que les distances semblent plus courtes à cette époque. Ces objets observés appartiennent donc à un cadre de référence différent du nôtre (R<1). Pour reconstituer la réalité à laquelle ces objets appartenaient, il est requis d'ajuster également les autres unités de ce cadre de référence (temps, masse, énergie, ect...).

Notre horloge, en particulier, distorsionne nos observations de sorte que notre perception d'aujourd'hui ne correspond pas à la réalité d'autrefois.

L'expansion de l'univers

Selon la loi #3, pour qu'un cadre de référence soit modifié, il faut qu'un force soit exercée sur ce cadre. Dans cette théorie, nous considérons l'expansion de l'univers comme une force primaire. Cette force dilate non seulement l'espace, mais également le temps qui s'écoule de plus en plus lentement. En conséquence, le passé est comprimé dans l'espace et dans le temps. Cette compression du temps se traduit par un âge apparent de l'univers d'environ 15 milliards d'années, ce qui est conforme aux observations. Nous démontrerons que l'âge réel de l'univers est infini.

La force d'expansion dilate l'espace et le temps mais ne déplace pas la matière dans l'espace. Les galaxies, par exemple sont en expansion apparente, sans déplacement réel de ces dernières. Le texte sur le principe d'évolution des forces propose qu'une rotation de l'univers soit le moteur de la force d'expansion. On peut comparer l'espace à une pâte à pizza en expansion qui tournoie dans les mains du pâtissier. Si les grains de sésames (les galaxies) qu'elle contient s'éloignent les uns des autres, c'est à cause de la rotation de la pâte.

Le ralentissement du temps (un phénomène paradoxal)

À cause d'un effet relativiste, les variations des valeurs réelles reliées au temps sont inversées ou modifiées par rapport à nos observations (vitesse de la lumière, taux d'expansion, fréquence, accélération, âge de l'univers, ect...). Ce phénomène paradoxal est décrit dans le texte traitant du ralentissement du temps. Dans le texte qui suit, nous utilisons le terme apparent pour qualifier les valeurs calculées selon la vitesse actuelle d'écoulement du temps. On peut se demander à quoi correspondent ces valeurs pour un observateur en évolution dans le temps, ce qui correspond en fait à sa réalité. Nous utilisons donc le terme réel pour qualifier ces valeurs.

La géométrie de l’univers, son isotropie et le principe de Mach

Selon les équations du modèle (valeurs réelles), l'univers possède une géométrie ouverte, c'est à dire qu'il sera continuellement en expansion. Le taux réel d'expansion est croissant, tout comme la vitesse réelle de la lumière et son accélération réelle. Ce phénomène est provoqué par le ralentissement du temps car selon les unités de notre cadre de référence (ici et maintenant), l'univers est plat (de type R³) et fini.

Selon cette théorie, l'univers est isotrope (homogène) dans l'espace, mais en évolution dans le temps. Cette évolution temporelle conduit à une métrique variable de type sphérique inflationnaire. En supprimant une des trois dimensions de l'espace, on peut se représenter l'univers comme la surface d'un ballon qui se gonfle, dispersant la matière qui y serait dessinée. La vitesse de la lumière est telle qu'à n'importe quel endroit sur la surface du ballon et en n'importe quel temps, l'horizon correspond à l'époque ou le ballon était complètement dégonflé (point original). Donc, malgré le fait que l'univers soit infini dans le temps et dans l'espace, nous y avons accès dans sa totalité, incluant son origine (l'époque antérieure au découplage matière-rayonnement n'est pas visible). Cette origine unique et accessible (selon la vitesse de la lumière) explique l'uniformité du fond de rayonnement cosmologique ainsi que le principe de Mach, voulant qu'un pendule conserve sa direction en fonction d'une balise. Cette balise, c'est l'origine de l'univers qui nous entoure.

La vitesse de la lumière

La vitesse de la lumière est la vitesse à laquelle nous nous éloignons de l'origine. Tel que mentionné précédemment, cette vitesse d'éloignement n'est qu'apparente car elle est occasionnée par la dilatation de l'espace, tout comme l'éloignement apparent des galaxies. Selon cette conception des choses, c'est nous qui voyageons à la vitesse de la lumière et non les photons. Lorsqu'ils sont émis, les photons ne sont pas soumis à la force d'expansion, car ils n'ont aucune masse. Ils demeurent donc immobiles par rapport à l'origine et c'est nous qui les rencontrons dans notre voyage spatio-temporel. C'est pour cette raison qu'aucun éther n'est requis pour permettre à l'onde lumineuse de voyager. En appliquant le principe d'équivalence d'Einstein à ce raisonnement, on constate que notre énergie cinétique est fournie par l'équation E=½mc² (8) ce qui concorde parfaitement avec cette théorie, car la force nucléaire ne compte que pour la moitié de l'énergie de la matière.

Pourquoi c+v=c (9) ?

La vitesse de la lumière est perçue comme étant constante, quelles que soient les positions et vitesses relatives de l'émetteur ou du récepteur. Cette théorie propose l'explication suivante:

Puisque l'origine de l'univers se situe à une distance infinie, nos déplacements locaux (par rapport à d'autres objets) n'affectent en rien notre position par rapport à cette origine car :

distance infinie + distance finie = distance infinie (10) et

distance infinie - distance finie = distance infinie (11)

Les photons étant immobiles par rapport à l'origine (et non l'émetteur ou le récepteur), il est normal que nous percevions cette vitesse comme étant constante. Ici encore, cette propriété est spécifique aux valeurs infinies. Le fait que c+v soit égal à c nous confirme que les photons sont positionnés par rapport à une balise infiniment distante et que cette balise s'éloigne de nous à la vitesse c.

La vitesse apparente de la lumière est en décroissance

Selon la loi #1 de cette théorie, la vitesse de la lumière n’est constante que selon nos unités de distance. Si on considère les distances réelles, la vitesse apparente de la lumière doit donc décroître d’un facteur inverse à l’expansion de l’univers (c'=c/R) (21). Une section ultérieure traitant des fondements mathématiques du modèle comporte une démonstration qui conduit au même résultat, mais en s'appuyant sur la loi #2 : La conservation de l'énergie. Conséquemment, la masse de toute matière augmente d’un facteur quadratique et le temps ralentit également de façon quadratique, en accord avec la théorie de la relativité et le principe de conservation de l’énergie.

Prenons un exemple : À l’époque où les distances étaient deux fois plus courtes (R=0,5), la vitesse apparente de la lumière était deux fois plus élevée que maintenant (600 000 km/s). La masse des particules était quatre fois (deux au carré) moindre et le temps s’écoulait quatre fois (deux au carré) plus rapidement. L’espace était huit fois (deux au cube) plus compact en volume, mais seulement deux fois (8/4) plus dense en masse volumique (selon le volume actuel de l'espace).

Cela signifie que si on disposait d'un télescope suffisamment puissant pour observer les habitants de ce monde lointain et passé, ceux ci nous sembleraient être 2 fois plus petits et 4 fois plus légers que maintenant. De plus ils bougeraient et parleraient 4 fois plus rapidement, comme dans un film accéléré.

Si on recule davantage dans le temps, la vitesse apparente de la lumière, la température apparente et la densité apparente tendent vers l’infini alors que l’espace et la masse de l’univers tendent vers zéro. Les équations du modèle ont été regroupées dans la section traitant des fondements mathématiques du modèle.

La formation des grandes structures de l'univers (le processus de dissociation)

La théorie de la genèse est également un modèle cosmologique qui explique simplement la formation des grandes structures de l'univers par un processus de dissociation. Ce processus met en jeu deux forces qui s'opposent : la gravitation croissante, en raison d'une augmentation de la masse et l'expansion de l'univers (en décroissance apparente). C'est ce processus qui déchira la matière et engendra successivement les superamas de galaxies, les amas de galaxies, les galaxies et finalement les amas globulaires.

Supposons un nuage quelconque de matière en expansion : 

Comme le nuage est plus dense au centre, la gravité y est plus efficace et le nuage conserve une partie de sa matière. La force d'expansion disperse par contre la matière périphérique qui se déchire en petits nuages qui s'éloigneront à jamais. Tant que la gravité est suffisamment faible, ce processus se répétera, dissociant les nuages résultants. Plus la gravité est élevée, plus le nuage central conserve la matière et prend la forme d'une sphère. C'est la raison pour laquelle les superamas de galaxies sont de forme quelconque, les galaxies de forme elliptiques et les amas globulaires très ronds.

Dans le cas des galaxies et des amas globulaires, les nuages centraux ont mis plus de temps à s'éroder, permettant à la gravité d'augmenter significativement. C'est ce qui explique la si forte densité d'étoiles au cœur de ces structures. Selon cette théorie, les grandes structures de l'univers sont encore aujourd'hui en expansion.

Le processus de dissociation est confirmé par plusieurs observations :

• La forme des amas globulaires et des galaxies elliptiques.
• La distribution des étoiles dans les amas globulaires et les galaxies elliptiques.
• La distribution des amas globulaires dans le halo de la voie lactée.
• La distribution et la taille des galaxies dans certains amas de galaxies.
• Les nuages satellites autour des galaxies.
• La taille et la masse estimée des galaxies très éloignées.

Lorsque la gravité était absente

Si on recule davantage dans le temps, la force de gravité devient négligeable et c'est la force électromagnétique qui entre en jeu pour réduire l'isotropie de l'expansion (la matière s'agglutine comme de la colle). Toute la matière légère est dispersée sous forme de mousse par la force d'expansion et aucun noyau central n'est possible. Or, c'est exactement ce qu'on observe à très grande échelle: d'immenses bulles vides et de la matière filamentée, un peu comme une éponge. Cette structure spongieuse est caractéristique de la matière légère. Selon les valeurs réelles de ce modèle, le processus de dissociation est très lent car le taux d'expansion est croissant.

L’énigme des quasars

La matière centrale de certains nuages a eu le temps de s’effondrer en partie et d’amorcer les réactions thermonucléaires dans un contexte de faible gravité, engendrant des étoiles mastodontes. C’est un peu comme l’eau qui tombe du ciel lorsqu’il fait froid : normalement, cela produit des cristaux de neige (étoiles) ou de jolis flocons (amas globulaires) mais sous certaines conditions, cela peut également produire d’énormes grêlons (quasars).

Ce modèle est évidemment simplifié : ces objets se sont par la suite condensés et occupent désormais le centre des galaxies. Certains de ces objets denses ont émis des jets de matières qui sont par la suite devenus les bras des galaxies spirales, engendrant une nouvelle génération d’étoiles.

Les rapides variations de luminosité observées chez les quasars et autres objets lointains s’expliquent facilement : le temps s’écoulait alors plus rapidement. Si on observe pendant une heure un quasar situé dans un espace où les distances étaient 5 fois plus courtes (R=0,2), on observe en fait 25 heures (5 au carré) de son évolution. De plus, la vitesse apparente de la lumière à cette époque était également 5 fois plus élevée, ce qui autorise un volume énorme pour cet objet. On peut supposer que lorsque le combustible nucléaire venait à manquer, la réaction "supernovae" était contenue, grossissant un noyau central dur (probablement des neutrons agglutinés) et rapatriant le combustible frais des couches extérieures. C'est la raison pour laquelle le spectre des quasars serait similaire à celui de certaines supernovae.

Les quasars et autres types d'étoiles géantes, telles les blazars et QSO, ont produit une grande quantité d'hélium dans le passé, ce qui explique l'abondance actuelle de cet élément et de certains autres éléments légers.

Le principe d'évolution des forces

Dans le processus de dissociation, il est mentionné que la force de gravité augmente tandis que la force d'expansion diminue (en apparence). La vitesse de la lumière agit donc comme pivot de cette évolution de deux forces opposées. Cette évolution pourrait également affecter les autres forces. On observe, par exemple, que l'hydrogène primitif était ionisé (les électrons étaient dissociés des protons). On peut supposer que la force électromagnétique est en croissance et qu'elle était insuffisante à l'époque pour maintenir les électrons en orbite autour des protons.

Selon cette théorie il est imprudent d'affirmer que des valeurs comme la constante gravitationnelle, la charge de l'électron ou la constante de Planck sont invariables, car l'observation de ces valeurs ne s'étale pas sur une durée suffisante pour le confirmer. De plus, cette théorie propose que nos observations distantes soient distorsionnés, ce qui nous est suggéré par un phénomène relativiste : la contraction des longueurs. Il faut donc chercher à comprendre les lois qui régissent cette évolution et comment ces forces sont reliées entre elles pour faire évoluer le cosmos. Le texte suivant en propose une ébauche : Le principe d'évolution des forces.

Que nous réserve l’avenir ?

À court terme, la théorie de la genèse prévoit que l'observation du ciel profond nous révélera de grandes structures en expansion. Les amas de galaxies seront donc plus denses et les galaxies plus petites. Dans ces structures, les étoiles seront plus grosses et moins nombreuses que présentement. À titre d'exemple, voici une photo prise par le télescope spatial Hubble en 1994 à une distance conventionnelle estimée à 11 milliards d'a.l. On y dénombre 18 structures d'étoiles d'environ 2 000 a.l. dans un espace de 2 000 0000 d'a.l. Selon cette théorie, il s'agit là d'une pouponnière de galaxies en formation, autrement dit, un amas de galaxies en expansion.

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/96/29/A.html

À long terme, nous avons de bonnes raisons d’être optimistes, car la masse des particules étant en croissance, la formation d’une étoile demande de moins en moins de matière (en nombre de particules) pour se former. Les planètes géantes telles Jupiter et Saturne s'allumeront donc un jour pour devenir de véritables étoiles.

©: Paul Talbot, septembre 1998, révisé le 03/29/99

Le texte de cette théorie est lui-même en évolution et est hébergé sur http://pages.infinit.net/talbot/