La taille de l'univers

À ce jour, rien ne permet de trancher si l'Univers est fini ou infini. Certains théoriciens penchent pour un Univers infini, d'autres pour un Univers fini mais non borné. Un exemple d'Univers fini et non borné serait l'espace se refermant sur lui-même. Si on partait tout droit dans cet Univers, après un trajet, très long certes, il serait possible de repasser à proximité du point de départ.

Les articles populaires et professionnels de recherche en cosmologie emploient souvent le terme « Univers » dans le sens d'« Univers observable ». Nous vivons au centre de l'Univers observable, en contradiction apparente avec le principe de Copernic qui dit que l'Univers est plus ou moins uniforme et ne possède aucun centre en particulier. C'est simplement parce que la lumière ne se déplace pas à une vitesse infinie et que les observations que nous faisons proviennent donc du passé. En effet, en regardant de plus en plus loin, nous voyons des choses qui se sont passées à une époque de plus en plus proche du Big Bang. Et puisque la lumière se déplace à la même vitesse dans toutes les directions, tous les observateurs vivent au centre de leur Univers observable (sur Terre, nous avons pratiquement tous le même). On appelle « horizon cosmologique » la première lumière émise par le Big Bang il y a 13,7 milliards d'années. Il nous est impossible de voir plus loin.

On estime que le diamètre de cet Univers observable est de 100 milliards d'années lumière14. Celui-ci contient environ 7×1022 étoiles, répandues dans environ 1011 galaxies, elles-mêmes organisées en amas et superamas de galaxies14. Mais le nombre de galaxies pourrait être encore plus grand, selon le champ profond observé avec le télescope spatial Hubble.

Il est cependant possible que l’Univers que nous voyons ne soit qu'une infime partie d’un Univers réel beaucoup plus grand.

On pourrait raisonner que, l’Univers contenant par définition tout ce qui existe, y compris l’espace-temps (et c’est une précision essentielle), il ne peut avoir de « bord » tel que nous concevons intuitivement cette notion. En effet, l’existence d’un bord impliquerait qu’au-delà de ce bord, on ne serait plus dans l’Univers, ce qui serait absurde. Mais si l’Univers n’a pas de bord au sens intuitif de ce terme, alors son expansion n’est pas intuitive non plus : si elle l’était, dans quoi l’Univers serait-il en expansion ?

On voit ici les apparents paradoxes entraînés par l'utilisation de notions dites « intuitives »… qui ne sont que le reflet d'une perception locale de la réalité. Donner une définition précise à ces notions intuitives permet de faire disparaître ces paradoxes. On voit que ce problème échappe à nos raisonnements simplistes, qui se fondent sur des hypothèses fausses telles que « l'Univers est galiléen », ou « un espace courbe est nécessairement inclus dans un espace de dimension supérieure ». En définitive, une définition précise de la notion d'Univers permet de tenter de résoudre ces apparents paradoxes. Les paradoxes restants permettent de démontrer… que la définition donnée à l'Univers n'a pas de sens. On sait en fait aujourd'hui qu'une définition, même formelle, d'un ensemble n'implique

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