Loi et ordre

Par expérience personnelle, sans doute savez-​vous que toute chose tend vers le désordre. Comme peut le constater quiconque a une maison, tout ce qu’on laisse sans soin a tendance à se détériorer ou à se décomposer. Les scientifiques appellent ce phénomène “ la seconde loi de la thermodynamique ”, et nous en vérifions les effets tous les jours. Reléguez une voiture ou une bicyclette neuve dans un coin, et elle deviendra un morceau de ferraille. Abandonnez une maison, et elle tombera en ruine. Qu’en est-​il de l’univers ? Lui aussi est soumis à cette loi. Vous pourriez donc penser que l’ordre existant dans tout l’univers devait à la longue céder le pas au désordre total.

Or, il semble que ce ne soit pas le cas, comme l’a découvert le mathématicien Roger Penrose en étudiant l’état de désordre (ou entropie) de l’univers observable. Une interprétation logique de ces découvertes amène à la conclusion que l’univers était dans un état ordonné à son début et qu’il est resté extrêmement organisé. L’astrophysicien Alan Lightman a fait remarquer que les scientifiques “ trouvent curieux que l’univers ait été créé dans un état aussi hautement ordonné ”, ajoutant qu’“ aucune théorie cosmologique concluante ne pourra se dispenser en dernier lieu d’expliquer ce problème d’entropie ”, de dire pourquoi l’univers n’est pas devenu chaotique.

En fait, notre existence va à l’encontre de cette loi reconnue. Dès lors, comment se fait-​il que nous soyons en vie sur terre ? Comme nous l’avons déjà dit, il s’agit là d’une question essentielle à laquelle nous devrions vouloir une réponse.

Appendice

“ Les briques de l’architecture universelle ”

C’est l’expression qu’une encyclopédie scientifique récente employait pour parler des éléments chimiques. Sur la terre, ils sont d’une extraordinaire diversité ; certains sont rares, d’autres existent en quantité abondante. Les éléments comme l’or attirent le regard. D’autres, comme l’azote ou l’oxygène, sont des gaz invisibles. Chaque élément correspond à un certain type d’atome. La structure des atomes et leur mode d’interaction sont des modèles d’efficacité, et ils montrent une organisation impressionnante relevant de la classification systématique.

Il y a 300 ans, on ne connaissait que 12 éléments : l’antimoine, l’argent, l’arsenic, le bismuth, le carbone, le cuivre, l’étain, le fer, le mercure, l’or, le plomb et le soufre. À mesure qu’ils en découvraient de nouveaux, les savants ont constaté que les éléments suivaient un ordre précis. Comme il y avait des trous dans la classification, des scientifiques comme Mendeleïev, Ramsay, Moseley et Bohr ont émis l’hypothèse qu’il existait des éléments encore inconnus dont ils ont décrit les caractéristiques. La découverte ultérieure de ces éléments a confirmé leurs prédictions. Comment ces hommes avaient-​ils pu deviner l’existence de formes de matière inconnues à l’époque ?

Les éléments suivent naturellement un ordre numérique correspondant à la structure de leur atome. C’est là une loi avérée. Cela explique qu’on trouve dans les manuels scolaires un tableau périodique des éléments sous forme de lignes et de colonnes : hydrogène, hélium, et ainsi de suite.

“ Dans l’histoire de la science, peu de systématisations rendent compte aussi bien et de façon aussi générale de l’ordre du monde physique que le concept périodique. [...] Quels que soient les nouveaux éléments qu’on puisse découvrir dans l’avenir, ils trouveront forcément une place dans le système périodique, se conformant à son agencement et présentant les caractéristiques propres à leur famille. ” — McGraw-Hill Encyclopedia of Science & Technology.

Quand les éléments sont rangés en lignes et en colonnes dans le tableau périodique, on constate une remarquable relation entre ceux d’une même colonne. Par exemple, dans la dernière colonne apparaissent l’hélium (n^o 2), le néon (n^o 10), l’argon (n^o 18), le krypton (n^o 36), le xénon (n^o 54) et le radon (n^o 86). Tous ces gaz émettent une lumière brillante quand ils sont soumis à une décharge électrique, d’où leur utilisation dans les tubes d’éclairage. Par ailleurs, contrairement à certains autres gaz, ils réagissent difficilement avec divers éléments.

On le voit, l’univers se caractérise par une harmonie et un ordre proprement stupéfiants, et ce jusqu’à l’échelle subatomique. À quoi doit-​on cet ordre, cette harmonie et cette diversité parmi les composants fondamentaux de l’univers ?