© 1997 Ken Glasziou
© 1997 La Bibliothèque de la Confrérie des Hommes
L’histoire du Livre d’Urantia sur l’origine de notre système solaire est en contradiction avec les récits populaires et souvent dogmatiques des manuels scolaires. La pensée actuelle indique que toute explication des origines peut comporter un degré élevé d’incertitude.
À partir du XVIIe siècle, avec la proclamation par Isaac Newton de ses lois décrivant le mouvement des corps matériels et la gravité, une nouvelle ère s’ouvre dans l’étude des orbites des corps célestes. En utilisant les lois de Newton pour explorer la mécanique céleste, les astronomes ont rapidement montré que ces déclarations mathématiques d’une simplicité trompeuse semblaient capturer l’essence du fonctionnement réel de l’univers. Grâce à leur application, il a été possible d’imaginer un univers complètement déterministe dans lequel tout le passé et le futur étaient englobés dans ce cadre mathématique. L’horloge pouvait être reculée ou avancée facilement.
C’est peut-être une chance que bon nombre des propriétés connues du système solaire soient raisonnablement bien décrites par ces concepts newtoniens. Mais est-ce que cela est inévitable parce que le système solaire, et d’autres systèmes similaires, sont les seuls types de systèmes qui ont une stabilité suffisante pour exister pendant une période prolongée ? C’est une autre question.
La complexité de ce que l’on appelle le « problème des trois corps » est illustrée sur la figure 1, qui démontre les mouvements complexes possibles dans un système de seulement trois corps gravitationnels en interaction. Un examen de la figure 1 montre clairement que le point et l’angle d’entrée du petit corps dans le système modifieront considérablement la trajectoire qu’il suivra et qu’en fait, la complexité même de ce système simple est telle qu’il frise le imprévisible. L’imprévisibilité est encore mieux illustrée sur la figure 2 – l’effet boule de billard – dans laquelle il devrait être évident que même une modification infime des conditions initiales affecterait considérablement le comportement ultérieur du système. Pour l’astronome, c’est ce type d’imprévisibilité qui est inclus sous la rubrique « mouvement chaotique ».
Le développement du concept d’univers mécanique était en grande partie dû à un brillant mathématicien français, Pierre-Simon de Laplace, qui a formulé un système solaire mathématique idéalisé qui restait stable malgré de petites déviations dans les excentricités et les inclinaisons des orbites planétaires. Laplace a conclu que ces petites perturbations ne pouvaient pas s’accumuler pour perturber l’agencement du système solaire. Pour lui, la nature entière fonctionnait comme son système solaire : comme une horloge. Dans sa déclaration classique sur le déterminisme, il a dit : « Supposons une intelligence qui, à tout moment donné, connaisse toutes les forces qui animent la nature ainsi que les positions momentanées de toutes les choses qui composent l’univers, et qu’en outre elle soit suffisamment puissante pour effectuer un calcul basé sur ces données. Il inclurait alors dans la même formulation, les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux des plus petits atomes. Pour lui, rien ne serait incertain. Le futur et le passé seraient présents sous ses yeux.
Naturellement, les déclarations de Laplace (qui étaient étayées par son énorme traité en cinq volumes sur la mécanique céleste) ont suscité un large débat. Certains ont posé des questions telles que : « Imaginez un gros rocher en équilibre précaire au sommet d’un sommet de montagne. Renversé au moindre choc, le rocher pourrait facilement déclencher une avalanche massive au cours de sa descente sur le versant de la montagne. De telles instabilités existent-elles au sein du système solaire ? Laplace ne le pensait pas, mais lorsqu’il essaya d’apprivoiser le mouvement de la Lune, il ne parvint pas à rendre compte de tous les détails de son orbite. Alors, les multiples interactions gravitationnelles génèrent-elles également un comportement mathématique capricieux ?
Depuis l’époque de Newton, il n’était pas rare que de gros prix soient offerts pour la solution de problèmes mathématiques importants. C’est un tel concours pour remporter un gros prix en espèces, organisé pour célébrer le soixantième anniversaire du roi de Suède, le 21 janvier 1889, qui a incité les mathématiciens les plus éminents de l’époque à présenter leurs articles sur l’un des quatre sujets proposés par le comité du prix. Parmi eux se trouvait un autre mathématicien français, Henri Poincaré, le futur vainqueur, dont l’entrée incluait le problème des trois corps mentionné dans notre Fig.1. et a conclu que, même si les équations représentant trois corps en interaction gravitationnelle peuvent produire une relation bien définie entre le temps et la position, il n’existe aucun raccourci informatique polyvalent - aucune formule magique - permettant de faire des prédictions précises dans un avenir lointain. En d’autres termes, les séries issues de la théorie des perturbations divergent généralement. Ainsi, il y avait beaucoup de place pour l’imprévisible (« chaos ») dans un système newtonien, et la question de la stabilité ne pouvait pas être réglée en examinant les séries divergentes associées aux solutions des équations de mouvement du système solaire.
Malgré les découvertes de Poincaré, l’univers mécanique déterministe est resté fermement ancré dans la philosophie du XXe siècle. Un article publié en 1963 par Vladimir Arnol’d a prouvé que tout système solaire, malgré son potentiel de chaos, restera, à toutes fins pratiques, quasi-périodique, donc stable, à condition que les masses, les inclinaisons et les excentricités des planètes soient respectées. sont suffisamment petits.
La question majeure à se poser à propos de l’hypothèse d’Arnold est de savoir ce qui constitue une « suffisamment petite » ? Jusque dans les années 1970, les recherches sur les mouvements de Jupiter, Saturne, Uranus et Pluton ignoraient les effets possibles des planètes intérieures. La planète Mercure tourne autour du soleil en 88 jours alors que Pluton met un peu plus de 1 000 fois plus de temps. Tout calcul direct doit procéder par incréments suffisamment petits pour suivre chaque planète et comme il ne se passe pas grand-chose en quelques milliers d’années, l’évolution des orbites doit être suivie pendant plusieurs millions d’années pour fournir des informations significatives. En principe, un ordinateur suffisamment puissant pourrait effectuer les calculs nécessaires, mais en pratique, les intégrations numériques de l’ensemble du système solaire nécessitaient une telle quantité de temps informatique que la simplification et l’approximation devenaient essentielles. Jusqu’en 1983, personne n’avait voyagé plus de cinq millions d’années dans le futur du système solaire, et ceux qui avaient voyagé aussi loin n’avaient vu aucun signe d’irrégularité.
Un changement technologique survenu au début des années 80 était principalement dû à Gerard Sussman qui a eu l’idée de concevoir un ordinateur spécifiquement pour effectuer les calculs requis en mécanique céleste. Cela a été suivi d’un travail en collaboration avec l’astronome Jack Wisdom, pour concevoir des techniques mathématiques permettant d’exploiter la nouvelle technologie.
Parallèlement aux progrès de la technologie, de plus en plus de preuves de l’apparition du chaos (au sens mathématique du terme) dans la mécanique céleste du système solaire sont apparues. Wisdom et Sussman ont pu identifier des éléments de chaos dans l’orbite de Pluton, et Jacques Laskar, du Bureau des Longitudes de Paris, a réalisé une étude de l’ensemble du système solaire (à l’exception de Pluton) et a montré qu’en commençant avec aussi peu qu’un d’une différence de 100 mètres par rapport à la position de la Terre à un instant donné, il serait impossible de préciser où elle se trouverait sur son orbite 100 millions d’années plus tard. À l’Université de Toronto au Canada, Tremaine, Duncan et Quinn ont mené un travail important pour les lecteurs du Livre d’Urantia qui se sont intéressés au problème des planètes « manquantes ». Dans leurs études sur les orbites planétaires situées entre Uranus et Neptune, ils ont constaté que dans environ la moitié des cas étudiés, l’orbite devenait suffisamment chaotique pour garantir que, pendant une partie d’une période de cinq milliards d’années, tout corps planétaire sur cette orbite serait susceptibles d’être éjectés du système solaire.
En 1992, Wisdom et Sussman sont revenus dans la mêlée avec leur deuxième ordinateur sur mesure avec lequel ils ont pu retracer l’évolution de l’ensemble du système solaire sur des intervalles de 100 millions d’années. Ce faisant, ils ont confirmé les travaux antérieurs indiquant le mouvement chaotique de Pluton et le résultat plus général de Laskar selon lequel le système solaire, dans son ensemble, présente des éléments de comportement chaotique. Les modèles réalisés par Gerald Quinlan d’un système solaire hypothétique contenant uniquement les quatre planètes, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune, ont montré que dans ses simulations de plus de cinquante « systèmes solaires » ajustés de manière aléatoire, une majorité a mis en évidence le développement d’un système solaire chaotique. comportement.
Ces preuves récentes soulèvent la question de savoir si la répartition particulière des planètes dans notre système solaire fait partie d’un nombre limité de planètes capables de durer en raison de leur stabilité relative exceptionnelle. Les avis divergent quant à la possibilité d’accueillir une planète supplémentaire sans être déstabilisée. Certains chercheurs soupçonnent que toute planète supplémentaire risquerait d’être éjectée du système. D’autres spéculent qu’il y a plusieurs milliards d’années, le système solaire contenait en réalité des planètes supplémentaires, peut-être de la taille de notre Lune ou de Mars, qui auraient ensuite été éjectées.
L’une des conséquences les plus dramatiques de l’évolution chaotique des orbites planétaires est l’effet qu’elle peut imposer sur l’angle d’inclinaison de l’axe d’une planète. Pour la Terre, la Lune agit comme une influence stabilisatrice. Cependant, avec des planètes intérieures comme Mars et Vénus, les simulations indiquent que les angles d’inclinaison peuvent avoir évolué de manière chaotique. Si tel est le cas, une explication alternative est proposée pour la particularité de Vénus qui tourne autour de son axe dans une direction opposée à son mouvement orbital. Laskar et ses collègues soutiennent qu’en raison d’effets chaotiques, l’axe de rotation de Vénus aurait pu subir une inclinaison importante au point de se retourner, donnant ainsi une rotation contraire à son mouvement orbital. Si c’est le cas, Vénus est simplement « à l’envers ».
Parmi les remarques finales de son récent livre, Ivars Peterson demande : « Quel rôle le chaos a-t-il joué dans la formation du système solaire ? Le système solaire s’est-il stabilisé dans sa configuration actuelle (avec des planètes bien espacées suivant des orbites presque circulaires situées à peu près dans le même plan) au cours de ses premiers millions d’années ? Ou a-t-il progressivement évolué vers sa configuration actuelle au cours des cinq derniers milliards d’années ? Y a-t-il eu d’autres planètes qui ont été éjectées depuis ? Quelle est la véritable trajectoire de la Terre ? Se rapproche-t-il progressivement du soleil pour finalement être englouti, ou s’éloigne-t-il lentement dans les profondeurs de l’espace interstellaire ? Ce qui semble clair maintenant, c’est que le système solaire n’est pas, à l’échelle astronomique, une horloge simple et bien régulée.
Le Livre d’Urantia (LU 57:5.7) indique qu’il y avait en fait douze planètes présentes peu après la naissance du système solaire. Si le chaos dans le système solaire est une réalité, alors le nombre de planètes pourrait avoir diminué grâce à l’éjection de certaines. Mais il est peut-être encore possible de découvrir de nouvelles planètes. Une autre hypothèse est que ce qui était autrefois des planètes à part entière serait depuis devenu les lunes d’autres planètes – ou l’inverse. Notre lune est plus grande que la planète Pluton. Vraisemblablement, si elle s’échappait sur une orbite stable, elle serait alors classée comme planète.
À mesure que des ordinateurs plus grands et plus performants seront mis en ligne, peut-être que certains des problèmes découlant du récit du Livre d’Urantia sur l’évolution du système solaire seront clarifiés. L’une des suggestions les plus intéressantes venant de ceux qui soutiennent le concept de chaos est que le récit « classique » de la stabilisation de son système de configuration actuel au cours des premiers millions d’années pourrait être incorrect. Peut-être qu’une convergence entre le récit du livre et l’opinion scientifique pourrait encore se produire.
Attracteur étrange
Un attracteur étrange est un graphique de l’espace des phases qui trace la trajectoire d’un système en mouvement chaotique. Un système en mouvement chaotique est totalement imprévisible : étant donné la configuration du système à un moment donné, il est impossible de prédire avec certitude comment il finira à un moment ultérieur. Cependant, le mouvement du système chaotique n’est pas complètement aléatoire, comme en témoigne le schéma général de la trajectoire dans le graphique interactif ci-dessus. (Mathématiques dynamiques,© 2018 Juan Carlos Ponce Campuzano)