1 Séminaire pluridisciplinaire de sciences et technologies GEST – D – 314 Année académique 2009-2010 Séances 11 et 12.

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1 1 Séminaire pluridisciplinaire de sciences et technologies GEST – D – 314 Année académique 2009-2010 Séances 11 et 12

2 2 "From the Big Bang to the Big Brain" Le paradigme de lévolution Cosmologie (origine de lUnivers) Evolution de lunivers (cosmogonie) Evolution terrestre Evolution biologique Evolution humaine Le cerveau humain Evolution culturelle

3 3 Le paradigme de lévolution Du monde clos à l Univers infini –mais statique En matière de vivant, le fixisme (Linné) Darwin: Origine des espèces (1859) –la "théorie" de lévolution –en fait une "enquête" sur le passé (Hérodote) indices ou preuves? intime conviction Mais lUnivers reste statique

4 4 Cosmologie Les origines de la cosmologie moderne Le "modèle standard Le rayonnement de fond diffus La nucléosynthèse La baryosynthèse Linflation Le Big bang… et avant? Problèmes actuels

5 5 Les origines de la cosmologie moderne Les modèles cosmologiques de la relativité générale (Einstein, 1916) –Einstein (1917): lunivers statique et la constante cosmologique –de Sitter (1917): une autre solution un univers en expansion –Friedman (1922-4): des univers ouverts, fermés ou plans (densité critique) Hubble (1929): l univers est en expansion –Lemaître (1931): l"atome primordial"

6 6 Le "modèle standard" "After the Bang" (ATB) –10 -43 s: le "temps de Planck" (ħG / c 5 ) –la grande unification Les "brisures de symétrie" –10 -34 s: séparation des forces forte et électrofaible, linflation –10 -11 s: séparation des forces faible et é-m Lère du rayonnement –10 -6 s: ère hadronique: la baryosynthèse –10 -3 s: ère leptonique –à la fin des "trois premières minutes" (S. Weinberg), la nucléosynthèse est terminée L ère de la matière –après 300 000 ans, séparation du rayonnement de fond diffus, "fossile" de l ère précédente

7 7 Le rayonnement de fond diffus Lorigine La découverte (1964) –première "preuve" du Big bang Les premières mesures Le satellite COBE Lanisotropie Le satellite W-MAP Le satellite Planck – Surveyor

8 8 La nucléosynthèse Années 1940 - 50 (G. Gamow) 1 s : des protons et des neutrons (3 pour 1) des photons (10 9 pour un neutron) et des électrons, neutrinos et antiparticules p + n d (instable) 100 s : début de la nucléosynthèse d + d t d + t He 4 (stable) ; et un peu de Li 5 3 min : fin de la nucléosynthèse (densité insuffisante) 1 He pour 12 H abondance (en poids) He 0.25 autre "preuve" du Big bang mais densité totale 0.01 à 0.1 densité critique Il manque de la masse!

9 9 La baryosynthèse 10 -6 s : ère hadronique –la purée primordiale (quarks, électrons, neutrinos et antiparticules, gluons et photons) –lemprisonnement des quarks (baryosynthèse): protons, neutrons et antiparticules le problème de lantimatière –pourquoi nen reste-t-il presque plus? –déséquilibre (initial?): 10 9 +1 baryons pour 10 9 antibaryons –annihilation des 10 9, reste 1 et cest de la matière 10 -3 s : ère leptonique –0,5 s : fuite des neutrinos (primordiaux) –annihilation des antileptons –1 s : décroissance des neutrons ( p / n 3 )

10 10 Linflation Années 80 (A. Guth) Les problèmes à résoudre –le problème de lhorizon: uniformité à grand échelle de lunivers –le problème des fluctuations: inhomogénéités locales –le problème de planéité: densité critique La première brisure de symétrie –transition de phase –dégagement dénergie Le mécanisme de linflation –des champs de Higgs –ou dautres "inflatons" Des traces?

11 11 Le Big bang… et avant? De quoi sagit-il exactement? Des spéculations –Un univers avant le Big bang? ( ! ) –Lunivers comme fluctuation du vide A lorigine: le vide (quantique) qui nest pas un néant –Des univers multiples? Physique et métaphysique –Théorie du Tout –Principe anthropique

12 12 Problèmes actuels La masse manquante –la matière noire –l énergie noire L accélération cosmique –les supernovae de type Ia Le lien entre les deux

13 13 Evolution de lunivers La structure de lunivers La période obscure La formation des étoiles et des galaxies Vie et mort des étoiles Le système solaire –Le Soleil –Les planètes –La Terre et la Lune

14 14 Evolution terrestre La structure de la Terre La tectonique des plaques Evolution de latmosphère Evolution du climat Lapparition de la vie –Définition de la vie –Origine chimique de la vie

15 15 Evolution biologique Les grandes transitions –Le premier réplicateur –La cellule et sa membrane –Le code génétique –Les eucaryotes –La reproduction sexuée –Le développement des organismes pluricellulaires –Les organismes sociaux Les grandes extinctions Le catalogue des espèces actuelles

16 16 Evolution humaine Des Primates non humains à lHomme –La bipédie… et l oreille interne Out of Africa (1) –Le feu –La nourriture –Le sommeil Out of Africa (2) –Homo Sapiens –Neandertal et Cro-Magnon (nous...) –Le langage… et le pharynx

17 17 Le cerveau humain Le système le plus complexe de l Univers Son anatomie et organisation Son évolution Les systèmes auxiliaires Le mécanisme fondamental Les principales fonctions La conscience

18 18 Les principales fonctions Sensation Perception Attention (perception sélective) Mémoire Motricité Langage (latéralisation) Fonctions intégratrices Emotions

19 19 Evolution culturelle Evolution psychologique –Reconnaissance des visages –Partage des émotions. Empathie –Détection des tricheurs Evolution technique –Paléolithique, néolithique, moderne –Les types de civilisation Les memes –Les genes de la culture?