particules élémentaires. L’étonnement que l’on a <strong>de</strong>vant <strong>de</strong> telles valeurs serait dissipé en rendant compted’un fait premier qui les aurait fixées : “il est difficile <strong>de</strong> rendre compte <strong>de</strong> la présence d’un nombre pur(d’ordre <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>ur très différent <strong>de</strong> l’unité) dans l’ordre <strong>de</strong>s choses ; mais cette difficulté serait enlevée sinous pouvions la connecter avec le nombre <strong>de</strong> particules dans le mon<strong>de</strong> – un nombre que l’on présume avoirété décidé par pur acci<strong>de</strong>nt” 24 . Ainsi, chez Eddington, le nombre <strong>de</strong> particules dans l’univers, N, joue un rôledéterminant vis-à-vis <strong>de</strong>s constantes <strong>de</strong> la nature. Il tenta donc d’en donner une évaluation précise (qu’ilpensait pouvoir être exacte) : . Ce nombre est parfois appelé “nombre d’Eddington”.Ne connaissant pas encore les interactions faibles et fortes, Eddington construisit <strong>de</strong>s rapports sansdimension à partir <strong>de</strong>s constantes d’alors : la constante gravitationnelle G, la vitesse <strong>de</strong> la lumière dans levi<strong>de</strong> c, la masse <strong>de</strong> l’électron me, la masse du proton mN, la charge <strong>de</strong> l’électron e, et la constante <strong>de</strong> Planck h(on utilise souvent ). A partir <strong>de</strong> ces constantes, il évalua trois rapports sans dimensionsindépendants :<strong>Le</strong> paramètre que nous avons introduit est la constante <strong>de</strong> structure fine : elle représente enélectrodynamique quantique la force d’interaction entre photons et électrons, et est aujourd’hui connue avecune précision absolument remarquable (jusqu’à 12 chiffres après la virgule). <strong>Le</strong> <strong>de</strong>rnier rapport est celui <strong>de</strong>sforces électromagnétique et gravitationnelle. A ceci, Eddington ajouta <strong>de</strong>s paramètres tirés <strong>de</strong> l’observationcosmologique : le nombre <strong>de</strong> particules dans l’univers N, la constante <strong>de</strong> Hubble H0, et la constantecosmologique introduite par Einstein Λ. A partir <strong>de</strong> ces paramètres il construisit un <strong>de</strong>rnier rapport :Cette expression s’interprète comme le rapport du rayon <strong>de</strong> courbure <strong>de</strong> l’univers sur la moyennegéométrique <strong>de</strong>s longueurs d’on<strong>de</strong> du proton et <strong>de</strong> l’électron. De ces quatre rapports, Eddington nota qu’ilsétaient répartis, à quelques centaines près, autours <strong>de</strong>s valeurs , , et , et non passur <strong>de</strong>s valeurs arbitraires parmi l’ensemble <strong>de</strong>s réels. <strong>Le</strong> nombre <strong>de</strong> particules dans l’univers lui semblaitdonc être le lien entre les valeurs du mon<strong>de</strong> microscopique et celles du mon<strong>de</strong> macroscopique 25 .Aussi, bien que son travail paraisse plus tenir <strong>de</strong> la numérologie que du véritable travail scientifique, il estintéressant <strong>de</strong> noter la volonté d’unifier, <strong>de</strong>rrière un principe premier, fut-il aléatoire, les diverses régularitésphysiques qui peuvent au premier abord paraître digne d’étonnement. Son travail est aujourd’hui relégué au24A.S. Eddington, The mathematical theory of relativity, Cambridge University Press, Londres, 1923, p 167. (“It isdifficult to account for the occurrence of a pure number (of or<strong>de</strong>r greatly different from unity) in the scheme of things;but this difficulty would be removed if we could connect it with the number of particles in the world—a numberpresumably <strong>de</strong>ci<strong>de</strong>d by pure acci<strong>de</strong>nt”)25Une revue plus détaillée <strong>de</strong> sa méthodologie se trouve p 226 <strong>de</strong> The Anthropic Cosmological Principle, op.cit..22
ang <strong>de</strong> curiosité. Cependant, un autre physicien et mathématicien mo<strong>de</strong>rne, Paul Dirac, a su approcher ceproblème <strong>de</strong>s grands nombres <strong>de</strong> manière neuve.o L’hypothèse <strong>de</strong> DiracPour Dirac, la primauté <strong>de</strong> ces trois valeurs (1, 10 39 et 10 79 ) parmi les nombres sans dimensions ne <strong>de</strong>vait pasêtre eclaircie par <strong>de</strong>s exploits combinatoires couverts <strong>de</strong> mysticisme, à la manière d’Eddington, mais plutôten utilisant différents mo<strong>de</strong>s d’explication. <strong>Le</strong> nombre sans dimension qui va jouer un rôle important va cettefois être lié à l’âge <strong>de</strong> l’univers (ou âge <strong>de</strong> Hubble), t0 :Ce rapport correspond à celui <strong>de</strong> l’âge <strong>de</strong> l’univers sur le temps d’interaction <strong>de</strong> la lumière au niveauatomique. C’est, pour Dirac, le véritable rapport à prendre en compte dans les raisonnements sur les grandsnombres. Il proposa que tout nombre sans dimension dont la valeur approchait 10 40 <strong>de</strong>vait être égal à N1 :c’est l’ “hypothèse <strong>de</strong>s grands nombres” (Large Number Hypothesis, ou LNH). Il la formula ainsi :“Deux très grands nombres sans dimensions quelconques qui existent dans la Nature, quelque soit laquantité qu’ils représentent, sont connectés par une relation mathématique, dans laquelle les coefficientssont <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> gran<strong>de</strong>ur <strong>de</strong> l’unité” 26Aussi, cette hypothèse fait rentrer une nouvelle donnée en compte : l’âge <strong>de</strong> l’univers. En reprenant lesnombres sans dimension précé<strong>de</strong>nts, Dirac en conclut que la constante <strong>de</strong> gravitation G <strong>de</strong>vait varier aussiavec le temps, d’après son hypothèse <strong>de</strong>s grands nombres (et en tenant compte du fait qu’une variation <strong>de</strong>squantités e, mN ou me avec le temps aurait <strong>de</strong>s conséquences trop importantes sur la mécaniquemicroscopique pour être vraiment pensables). On <strong>de</strong>vait donc avoir :Bien que la prédiction que les constantes fondamentales puissent varier ne soit pas nouvelle en physique àcette époque 27 , elle donna un souffle nouveau à la recherche en cosmologie, en y développant l’idée que lesconstantes puissent changer au cours du temps.o Apparition <strong>de</strong> l’anthropomorphismeA la fin <strong>de</strong>s années 1950 et au début <strong>de</strong>s années 1960, Robert Dicke et Carl Brans, astrophysiciens àl’université <strong>de</strong> Princeton, développèrent une théorie <strong>de</strong> la gravitation avec une constante G variant au coursdu temps, et qui redonnait la théorie <strong>de</strong> la relativité générale d’Einstein lorsque ces variations tendaient vers26Dirac, P.A.M., Nature 139, 323 (1937). (“Any two of the very large dimensionless numbers occurring in Nature areconnected by a simple mathematical relation, in which the coefficients are of the or<strong>de</strong>r of magnitu<strong>de</strong> unity”Ò)27On citera l’exemple <strong>de</strong> Lord Kelvin (alors encore sous le nom <strong>de</strong> Thomson) et Tait qui, en 1874, publièrent un articledans Natural Philosophy où ils prétendaient avoir observé une diminution <strong>de</strong> la vitesse <strong>de</strong> la lumière <strong>de</strong> 8 km s -1 siècle -123
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ConclusionNous voici arrivés au te
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