La naissance de l’Univers et l’apparition de la vie sont deux énigmes majeures que la science essaye de résoudre et qui interpellent. L’astrophysicien Jean Audouze et la biologiste Marie-Christine Maurel, présentent un état des connaissances sur l’histoire de l’Univers et de la vie dans les sept chapitres de leur livre.
La première partie est consacrée au cosmos et le premier chapitre explicite la structuration de l’Univers observable depuis l’échelle des atomes, jusqu’à celle des galaxies, des étoiles et des planètes. La matière observable est soumise à quatre forces fondamentales : la gravitation, la plus faible, l’interaction électromagnétique, et deux forces agissant à l’échelle atomique et subatomique, cette dernière étant responsable de la radioactivité. Les physiciens ont mis au point un modèle dit standard, qui rend compte de l’existence de toutes les particules élémentaires et de toutes les forces existant dans la nature, à l’exception de la gravitation. Ils recherchent une théorie alternative « unitaire » plus satisfaisante.
L’astrophysique dispose d’un grand nombre de données sur l’Univers, son expansion (mise en évidence par Edwin Hubble), l’existence d’un rayonnement « fossile », les éléments chimiques le constituant, etc., et aussi d’une théorie cosmologique qui explique son évolution, à l’aide de la relativité générale et de la physique quantique, l’objet du deuxième chapitre. On la doit à Alexandre Friedmann qui montra, en 1922, que l’Univers est en expansion. L’abbé Georges Lemaître fit ensuite l’hypothèse d’un instant initial, le Big Bang, il y a 13,7 milliards d’années, une idée que George Gamow développa à la fin des années 1940 ; elle fut définitivement adoptée après la découverte, en 1965, d’un rayonnement « fossile » dans le cosmos par Arno Allan Penzias et Robert Wilson, émis par les premiers atomes formés après le Big Bang. Celui-ci déclencha l’expansion de l’Univers en plusieurs étapes : en une fraction de seconde le cosmos « naît aux lois de la physique, il connaît alors une formidable expansion, une « inflation », puis entre 1 et 100 secondes survint la première nucléosynthèse d’atomes, l’hydrogène puis l’hélium, à une température de quelques dizaines de millions de degrés puis, pendant 300 000 ans, la matière ionisée émet et absorbe tout rayonnement, enfin après cette période, alors que la température baisse, les atomes acquièrent leur structure définitive, l’Univers devient transparent et observable.
Cette étape franchie, des grandes structures se forment dans l’Univers, décrites dans le troisième chapitre : des galaxies dont la nôtre, la Voie lactée, et des amas d’étoiles ; mais cette matière « froide », ne rayonnant pas dans l’infrarouge, n’est pas observable depuis la Terre — toutefois, le télescope James Webb mis sur orbite en 2022 commence à la détecter. Un diagramme dit de Hertzsprung-Russell, propo...
