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Vous êtes nuls en physique? Vous vous trompez tout le temps quand vous faites des calculs? Are you bad at physics? Do you get it wrong all the time when doing calculations?

Et bien, ce que je vais vous raconter aujourd'hui devrait vous rassurer. Well, what I'm going to tell you today should reassure you. On va parler de la plus grosse erreur de toute l'histoire de la physique.

Elle concerne l'expansion de l'univers et vous allez voir qu'elle est vraiment grosse. It concerns the expansion of the universe and you will see that it is really big.

C'est quelque chose dont vous avez forcément déjà entendu parler, This is something you must have heard of before,

on vit dans un univers qui est en expansion. we live in an expanding universe.

C'est-à-dire que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres. That is, all galaxies are moving away from each other.

Ça on le sait pour deux très bonnes raisons, comme souvent en physique, We know that for two very good reasons, as often in physics,

la première c'est qu'on peut l'observer et la deuxième c'est qu'on peut le calculer. the first is that we can observe it, and the second is that we can calculate it.

Les observations ont été faites pour la première fois dans les années 30 The sightings were first made in the 1930s

par l'astronome américain Edwin Hubble.

Vous savez c'est celui qui a, bien plus tard, laissé son nom au télescope spatial. You know, he's the one who later gave his name to the space telescope.

Alors à l'époque, Hubble n'avait pas de télescope spatial mais il a été le premier At the time, Hubble didn't have a space telescope, but he was the first to use one.

à pouvoir observer le mouvement des galaxies to observe the movement of galaxies

et à se rendre compte que toutes les galaxies s'éloignaient les unes des autres and realized that all the galaxies were moving away from each other.

et qu'elles s'éloignaient d'autant plus vite qu'elles étaient distantes. and that they moved away all the more quickly as they were distant.

Ce phénomène d'éloignement est à l'origine de l'idée de l'expansion de l'univers

et je vous ai dit qu'on ne l'observe pas seulement mais qu'on peut aussi le calculer. and I've told you that we can not only observe it, but also calculate it.

Pour faire ça on utilise les équations d'Einstein de la relativité générale

et on les applique au cas de l'univers dans son ensemble. and we apply them to the case of the universe as a whole.

Ces équations permettent de calculer à quelle vitesse les galaxies s'éloignent These equations can be used to calculate the speed at which galaxies are moving away from us.

et elles sont en parfait accord avec ce qu'observait Hubble puisqu'elles disent que les galaxies and they are in perfect agreement with what Hubble observed, since they say that galaxies

s'éloignent avec une vitesse qui est proportionnelle à leur distance. move away at a speed proportional to their distance.

Alors il faut quand même raconter quelque chose à propos l'expansion de l'univers. So you still have to tell something about the expansion of the universe.

Vous savez, on présente souvent Einstein comme le type qui avait toujours raison You know, Einstein is often portrayed as the guy who was always right.

qui ne s'est jamais trompé etc... who was never wrong etc ...

Et bien s'il y a un point sur lequel Einstein c'est bien planté, c'est l'expansion de l'univers. Well, if there is one point that Einstein is firmly planted on, it is the expansion of the universe.

Plusieurs années avant les observations de Hubble, Einstein s'était déjà rendu compte Several years before Hubble's observations, Einstein had already realized

que ses propres équations pouvaient conduire à l'idée d'un univers qui ne soit pas statique. that his own equations could lead to the idea of a universe that is not static.

C'est-à-dire qui soit éventuellement en expansion ou en contraction. In other words, one that may be expanding or contracting.

Et ça pour lui c'était un truc totalement inconcevable

donc il s'est dit que sa théorie était forcément fausse et il a cherché à modifier ses équations so he figured his theory had to be wrong and tried to modify his equations.

pour qu'elles puissent donner un univers qui soit statique. to create a static universe.

Alors qu'est-ce qu'il a fait? Il a rajouté un terme à ses équations So what did he do? He added a term to his equations ¿Y qué hizo? Añadió un término a sus ecuaciones

et en fait ça c'était une connerie parce que ça ne marchait même pas. and actually that was bullshit because it didn't even work. y de hecho era una gilipollez porque ni siquiera funcionaba.

Quelques années plus tard, une fois que les observations de Hubble ont été bien établies, A few years later, once Hubble's observations were well established,

il a dû reconnaître qu'il s'était planté, il a accepté l'expansion de l'univers he had to admit that he had messed up, he accepted the expansion of the universe tuvo que admitir que se había equivocado, aceptó la expansión del universo

et il a supprimé le terme supplémentaire qu'il avait ajouté. and deleted the additional term he had added.

Et même un peu plus tard il a appelé ça: la plus grosse erreur de sa vie. And even a little later he called it the biggest mistake of his life.

Alors maintenant qu'on sait que l'univers est en expansion, une question qu'on peut se poser, So now that we know the universe is expanding, there's a question we can ask ourselves,

c'est: Est-ce que ça va durer encore longtemps? it is: Is it going to last much longer?

Est-ce que ça va continuer comme ça? Est-ce que ça va s'arrêter à un moment donné? Will it go on like this? Will it stop at some point?

Pour essayer de répondre à cette question on peut utiliser les équations d'Einstein

et ce que nous disent ces équations, c'est que l'expansion de l'univers ne peut que décélérer. and what these equations tell us is that the expansion of the universe can only decelerate. y lo que estas ecuaciones nos dicen es que la expansión del universo sólo puede ralentizarse.

Alors il y a quand même deux cas de figure possibles: So there are still two possible scenarios:

soit elle va décélérer suffisamment jusqu'à s'arrêter puis repartir en arrière. or it will decelerate sufficiently until it stops and then starts back up.

C'est-à-dire que l'univers va se mettre à se contracter That is to say that the universe will start to contract

et qu'il va finir dans ce qu'on appelle parfois un Big Crunch, par opposition au Big Bang. and that it will end up in what is sometimes called a Big Crunch, as opposed to a Big Bang.

Soit l'expansion va ralentir mais continuer éternellement Either the expansion will slow down but continue forever

de plus en plus lentement mais sans jamais s'inverser more and more slowly but without ever reversing

et l'univers va devenir de moins en moins dense et de plus en plus froid. and the universe will become less and less dense and more and more cold.

Ça c'est le scénario qu'on appelle parfois le Big Chill, le grand refroidissement. This is the scenario that is sometimes called the Big Chill, the great cooling.

Alors même si tout ça n'aura lieu que dans plusieurs milliards d'années, So even though this will only happen in billions of years,

on a quand même envie de savoir dans laquelle des deux situations on se trouve. we still want to know which of the two situations we're in.

Est-ce qu'on va finir en Big Crunch ou est-ce qu'on va finir en Big Chill? Will we end up with a Big Crunch or a Big Chill?

En fait pour savoir ça, il faut connaître la densité moyenne de l'univers. In fact to know that, you have to know the average density of the universe.

Si on est au-dessus d'une certaine valeur, ce sera un Big Crunch If we are above a certain value, it will be a Big Crunch Si superamos cierto valor, será un Big Crunch.

et en dessous ce sera un Big Chill. and below it will be a Big Chill.

Et ce qu'il y a d'étonnant, c'est que chaque fois qu'on a des observations astrophysiques And the amazing thing is that every time we have astrophysical observations Y lo sorprendente es que cada vez que tenemos observaciones astrofísicas

qui nous permettent de mesurer la densité de l'univers, that allow us to measure the density of the universe,

on s'aperçoit qu'on est à chaque fois à la limite entre les deux scénarios. we realize that we are each time at the limit between the two scenarios.

Un coup un petit peu au-dessus, un coup un petit peu en dessous. One stroke a little above, one stroke a little below. Un poco por encima, un poco por debajo.

Enfin ça, c'était avant 1997, Well that was before 1997,

parce qu'en 1997 a eu lieu une observation extraordinaire because in 1997 an extraordinary observation took place

qui a complètement changé la donne. which completely changed the situation. que cambió por completo el juego.

Alors qu'est-ce qu'il s'est passé en 97? Il y a deux équipes d'astronomes qui, indépendamment, So what happened in '97? There are two teams of astronomers who, independently,

ont fait une observation incroyable. made an incredible observation.

Ils ont mesuré que l'expansion de l'univers était en fait en train de s'accélérer.

C'est-à-dire qu'on n'est dans aucun des deux scénarios que je vous ai décrits, In other words, we're not in either of the two scenarios I've described,

mais on est dans un troisième scénario qui est plutôt comme ça: but we're in a third scenario which is more like this:

Donc ça, c'est assez bizarre puisque je vous ai dit tout à l'heure que So that's pretty weird since I told you earlier that

d'après les équations d'Einstein, l'expansion de l'univers ne peut que décélérer according to Einstein's equations, the expansion of the universe can only decelerate

et là on a des observations qui nous disent qu'en fait elle est en train de s'accélérer. and here we have observations that tell us it's actually accelerating.

Alors comment c'est possible? So how is this possible?

En fait c'est possible d'expliquer ça avec les équations d'Einstein In fact, it's possible to explain this with Einstein's equations.

à une condition, c'est de rajouter ce fameux terme qu'Einstein avait introduit on one condition, it is to add this famous term that Einstein had introduced

et qu'il avait fini par supprimer en disant que c'était la plus grande erreur de sa vie, which he had finally deleted, calling it the biggest mistake of his life,

ce terme qu'on appelle la constante cosmologique.

Et si on ajoute ce terme aux équations d'Einstein, And if we add this term to Einstein's equations,

ça colle parfaitement avec les observations d'un univers en expansion accélérée. it fits perfectly with the observations of a rapidly expanding universe.

Alors si on est vraiment dans ce cas de figure, le destin de l'univers So if this is really the case, the fate of the universe

n'est pas vraiment meilleur que dans les autres cas is not much better than in other cases

puisque l'univers va continuer à s'étendre de plus en plus vite a medida que el universo continúa expandiéndose más y más rápido

et il va finir dans ce qu'on appelle parfois le Big Rip, le grand déchirement. and he'll end up in what's sometimes called the Big Rip.

Cette modification qu'Einstein avait introduite dans ses équations This modification, which Einstein introduced into his equations

et qu'il avait fini par supprimer en disant que c'était la plus grande erreur de sa vie, which he had finally deleted, calling it the biggest mistake of his life,

finalement, elle va être indispensable pour expliquer l'expansion accélérée de l'univers finally, it will be indispensable in explaining the accelerated expansion of the universe

donc ça vaut le coup de se pencher un petit peu plus sur ce terme. so it's worth taking a closer look at this term. por lo que merece la pena analizar más detenidamente este término.

C'est donc quelque chose qu'on appelle la constante cosmologique

et une manière de l'interpréter c'est de dire que le vide possède une énergie. and one way of interpreting this is to say that the vacuum has energy.

Je suis d'accord, c'est un petit peu contre-intuitif parce que à priori, I agree, it's a little bit counter-intuitive because a priori,

le vide, c'est le vide donc on ne voit pas très bien pourquoi il aurait une énergie the vacuum is the vacuum, so it's not easy to see why it should have energy

mais bon, c'est quelque chose qu'on observe expérimentalement, donc à la limite, pourquoi pas? but hey, it's something that we observe experimentally, so in the end, why not?

Et grâce aux observations astrophysiques on peut même calculer la valeur de l'énergie du vide And thanks to astrophysical observations, we can even calculate the value of vacuum energy.

et on trouve que cette énergie du vide elle vaut environ 10 puissance -13 joules par centimètre cube. and we find that this vacuum energy is worth about 10 power -13 joules per cubic centimeter.

Alors à la limite, je veux bien admettre que le vide possède une énergie, So in the limit, I'm willing to admit that the vacuum has energy,

si c'est une idée qui colle avec les observations astrophysiques, pourquoi pas. if it's an idea that fits with astrophysical observations, why not.

Mais il y a quand même quelque chose de pas très satisfaisant dans cette idée, But there's still something unsatisfying about the idea,

c'est: cette énergie, d'où est-ce qu'elle vient? it is: this energy, where does it come from?

Or, il se trouve qu'il y a une théorie qui a une réponse toute prête à cette question Now, as it happens, there's a theory that has a ready-made answer to this question

et cette théorie c'est la mécanique quantique. and this theory is quantum mechanics.

La mécanique quantique c'est la théorie qui permet de décrire Quantum mechanics is the theory that makes it possible to describe

le comportement des particules au niveau microscopique

et il y a une idée qui est absolument centrale en mécanique quantique

c'est ce qu'on appelle le principe d'incertitude de Heisenberg.

Ce principe vous en avez peut-être déjà entendu parler, You may already have heard of this principle,

il dit qu'une particule au niveau microscopique

ne peut pas avoir à la fois une position et une vitesse parfaitement définies. cannot have both a perfectly defined position and a perfectly defined speed.

Et une des conséquences du principe d'incertitude de Heisenberg, And one of the consequences of Heisenberg's uncertainty principle,

c'est que les particules ne peuvent jamais avoir une énergie qui soit complètement nulle, is that particles can never have completely zero energy,

il y a toujours un petit quelque chose qui reste, un petit minimum d'énergie. there's always a little something left, a little bit of energy.

Ce principe s'applique aussi aux champs électromagnétiques et une des conséquences de ça, This principle also applies to electromagnetic fields and one of the consequences of that,

c'est que le vide n'est jamais vide, il y a toujours un tout petit peu d'énergie, is that the vacuum is never empty; there's always a tiny bit of energy,

associé à un tout petit peu de champ électromagnétique. associated with a tiny bit of electromagnetic field.

Donc en mécanique quantique, le vide possède une énergie.

Est-ce que ce n'est pas formidable ça?

On observe l'energie du vide en cosmologie à travers l'expansion accélérée de l'univers We observe the energy of the void in cosmology through the accelerated expansion of the universe

et la mécanique quantique nous permet d'expliquer

d'où vient cette énergie au niveau microscopique. where this energy comes from at the microscopic level.

Le problème c'est que, si on fait le calcul de la valeur de l'énergie du vide en mécanique quantique. The problem is that, if we calculate the value of vacuum energy in quantum mechanics.

Ce qu'on trouve c'est, 10 puissance 107 joules par centimètre cube, une valeur monstrueuse. What we find is 10 to the power of 107 joules per cubic centimeter, a monstrous value.

Et je vous rappelle, tout à l'heure on a dit que la valeur observée expérimentalement And I remind you, earlier we said that the value observed experimentally

grâce à l'expansion de l'univers c'était 10 puissance -13 joules par centimètre cube thanks to the expansion of the universe, it was 10 power -13 joules per cubic centimetre

Ça veut dire que la valeur trouvée par la mécanique quantique This means that the value found by quantum mechanics

est 10 puissance 120 fois trop grosse, is 10 power 120 times too big,

c'est-à-dire mille milliards de milliards de milliards de milliards de that is to say trillions of billions of billions of billions of

milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de milliards de

milliards de milliards de milliards de fois trop grosse. billions of billions of billions of times too big.

Je pense qu'on peut dire sans problème I think we can say without problem

qu'il s'agit de la plus grosse erreur de prédiction de toute l'histoire des sciences. the biggest prediction error in the history of science.

Alors là, vous vous attendez certainement à ce que je vous explique qu'on a facilement trouvé So there, you certainly expect me to explain to you that we easily found

d'où vient cette incohérence et que les chercheurs ont résolu le problème. where did this inconsistency come from and that the researchers solved the problem.

Et bien, non, personne n'en sait rien. Well, no, nobody knows.

Et sachez que c'est même un des problèmes les plus cruciaux aujourd'hui, en physique fondamentale, In fact, it's one of the most crucial problems in fundamental physics today,

d'expliquer pourquoi l'énergie du vide observée expérimentalement en cosmologie est aussi petite, explain why the vacuum energy observed experimentally in cosmology is so small,

alors que le calcul théorique en mécanique quantique est aussi gros. whereas the theoretical calculation in quantum mechanics is just as big.

Et pour répondre à cette question vous voyez qu'il faut manier à la fois And to answer this question you see that you have to handle both

l'infiniment grand et l'infiniment petit, unifier mécanique quantique et relativité générale. the infinitely large and the infinitely small, unify quantum mechanics and general relativity.

Donc pour répondre correctement à cette question il est vraisemblable So to answer this question correctly it is likely

qu'il faille disposer d'une théorie du tout that it is necessary to have a theory of everything

et aujourd'hui, on la cherche toujours. and today, we're still looking for it.

Merci d'avoir suivi cette vidéo.

J'espère que vous ne commettrez jamais d'erreur aussi grosse. I hope you never make such a big mistake.

N'hésitez pas à partager la vidéo pour m'aider à faire connaitre la chaîne. Please feel free to share the video to help me spread the word about the channel.

Vous pouvez aussi aller voir mes vidéos précédentes,

notamment celle sur Stephen Hawking et celle sur la théorie des cordes. including the one on Stephen Hawking and the one on string theory. en particular el de Stephen Hawking y el de la teoría de cuerdas.

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et sur mon blog qui s'appelle "Science Étonnante".

Merci et à bientôt!

Sous-titres: Warteks Subtitles: Warteks