D’où vient la matière ?

Fluctuations quantiques, design et fondements de l’univers

L’origine de la matière demeure l’un des problèmes les plus fondamentaux de la science moderne. Comment expliquer l’apparition du premier atome, du premier proton, du premier électron, dans un univers primitif qui, selon certains modèles naturalistes, aurait émergé d’une simple fluctuation quantique du vide ?

Dans un article publié dans Design and Catastrophe, le physicien Alfredo Takashi Suzuki examine de manière incisive cette hypothèse largement admise dans certains milieux scientifico-philosophiques ¹. Son analyse montre que le scénario naturaliste, loin d’apporter une explication satisfaisante, se heurte à des obstacles logiques, physiques et mathématiques insurmontables.

Dans cet article, nous allons développer et approfondir cette critique, en exposant non seulement les objections de Suzuki, mais aussi les dimensions structurelles de la matière dont il n’a pu traiter par manque d’espace rédactionnel. Cette exploration nous permettra de mieux comprendre la complexité extraordinaire de la matière et les raisons profondes pour lesquelles son origine pointe vers une planification délibérée plutôt que vers le hasard.

Qu’entend-on par “design” dans la nature ?

Suzuki commence son analyse par une précision conceptuelle essentielle : selon le dictionnaire Merriam-Webster, le mot design signifie « une planification délibérée et intentionnelle » ². Cette définition implique deux éléments fondamentaux, c’est-à-dire une intelligence capable d’anticipation et une intention orientée vers un but.

Pour illustrer cette idée, Suzuki utilise une analogie simple mais percutante. Imaginons qu’une personne souhaite fabriquer une usine de grille-pain. Une telle entreprise nécessite un cahier des charges, des machines adaptées, des matériaux sélectionnés, une séquence d’opérations cohérente et des paramètres industriels précis. Rien ne peut être improvisé. Avant même la première étape de fabrication, toutes les spécifications doivent déjà être définies. Suzuki affirme que cette logique s’applique à la nature elle-même. La question devient alors : ce que nous observons dans la matière : stabilité, structures symétriques, lois constantes, résulte-t-il d’un design ou d’un accident ?

Une expérience de pensée : peut-on tirer quelque chose de rien ?

Pour analyser le scénario naturaliste, Suzuki propose une expérience de pensée en deux étapes.

Scénario A : un univers sans matière, sans énergie, sans espace, sans temps

Il s’agit d’un vide absolu. Dans ce cas, rien ne peut apparaître. Aucune loi physique ne peut agir, car il n’existe ni champ, ni énergie, ni structure permettant une dynamique. Par conséquent, parler d’une évolution ou d’une émergence dans un tel contexte n’a aucun sens scientifique.

Scénario B : un univers sans matière mais rempli d’énergie

Admettons maintenant qu’il existe un « vide quantique » doté d’énergie. Le naturalisme moderne invoque souvent ce type de modèle. Mais de quelle énergie parle-t-on ? Il ne peut s’agir d’énergie potentielle, puisqu’elle nécessite un objet et une position ; ni d’énergie nucléaire, puisqu’elle exige un noyau atomique ; ni d’une énergie associée à la matière, puisqu’il n’y en a pas encore. La seule option serait un rayonnement électromagnétique. Or, classiquement, un tel rayonnement ne peut exister sans charges oscillantes, absentes dans ce scénario.

Quantiquement, il ne reste que l’énergie du point zéro, c’est-à-dire les vibrations résiduelles du champ électromagnétique. C’est le socle minimal que le naturalisme peut invoquer. Mais même en partant de cette hypothèse généreuse, les difficultés surgissent immédiatement.

Première objection majeure : l’impossibilité de produire des paires matière-antimatière

La théorie naturaliste suppose que l’énergie du vide quantique peut produire des paires électron–positron et proton–antiproton par le mécanisme E = mc². Cependant, Suzuki rappelle un point fondamental : la production de paires nécessite une interaction entre le rayonnement et la matière. Or, dans ce scénario, aucune matière n’existe encore. Ainsi, aucune interaction n’est possible, aucune paire ne peut se former, et la création spontanée d’une paire violerait la conservation de la quantité de mouvement³.

Cette conservation constitue l’une des lois immuables de la physique moderne. Le processus proposé est donc interdit. Conclusion : le scénario naturaliste est bloqué dès le premier pas.

Deuxième objection majeure : la catastrophe de l’antimatière

Même si l’on concédait, contre la physique établie, que des paires puissent apparaître, une autre difficulté surgit immédiatement. Chaque production de matière s’accompagne obligatoirement d’une production égale d’antimatière ; ainsi, un électron produit s’accompagne d’un positron, et un proton d’un antiproton. Lorsque ces particules se rencontrent, elles s’annihilent en un éclair de lumière. Elles ne peuvent pas coexister durablement.

Le problème est simple : notre univers est fait uniquement de matière, et non d’un mélange symétrique matière–antimatière. Cette asymétrie, essentielle à l’existence même des atomes, demeure totalement inexplicable dans le cadre naturaliste.

Troisième objection : les spécifications précises de l’atome

Suzuki met ensuite en lumière un troisième obstacle, moins apparent mais plus profond. Pour qu’un atome d’hydrogène existe, la masse du proton, la charge du proton, la charge de l’électron, le spin de chaque particule, la distance moyenne proton-électron et les niveaux d’énergie quantifiés doivent être précisément réglés.

Si l’une de ces valeurs varie de manière minime, l’atome devient instable ou ne peut tout simplement pas exister. Cette observation rapproche la nature de l’industrie : les spécifications précèdent la structure. On ne peut pas d’abord fabriquer la matière et ensuite lui attribuer des propriétés cohérentes ; les propriétés doivent être là au départ.

L’atome : une architecture d’une sophistication vertigineuse

À ce stade, Suzuki conclut son analyse. Mais son argument peut être approfondi en examinant l’intérieur même de la matière, ce qu’il n’a pu développer par manque d’espace.

L’atome, souvent représenté comme une petite bille entourée d’un électron, est en réalité une architecture quantique d’une complexité extrême.

L’électron : une précision extrême

L’électron ne présente aucune sous-structure connue. Sa charge est exactement égale et opposée à celle du proton, à plus de trente décimales près, et sa masse est calibrée pour permettre des orbites stables. Une infime variation rendrait la chimie impossible.

Protons et neutrons : des systèmes composés

Contrairement à l’électron, les protons et neutrons sont constitués de trois quarks. Ces quarks sont maintenus ensemble par la force forte grâce à huit types de gluons. La stabilité du proton résulte d’un équilibre dynamique extrêmement précis entre les masses des quarks, l’intensité de la force forte, les échanges de gluons et l’énergie cinétique interne.

Le neutron possède les mêmes quarks, mais agencés différemment, ce qui modifie sa masse et son rôle dans l’univers.

Un problème philosophique majeur : aucune sous-particule ne peut anticiper sa fonction

Les quarks ne « savent » pas qu’ils devront un jour former un proton stable. Les gluons ne « savent » pas qu’ils devront calibrer leurs interactions pour produire une masse exacte. L’électron ne « sait » pas qu’il devra s’accorder parfaitement au proton pour permettre une orbite stable régie par l’équation de Schrödinger.

Pourtant, toutes ces particules indépendantes s’assemblent parfaitement pour former un système cohérent. C’est ce qu’on appelle le problème de la compatibilité a priori.

Paul Davies explique dans The Accidental Universe que les constantes physiques (charge électronique, masses des particules, constante de structure fine) doivent être réglées avec une extrême précision pour permettre l’existence d’atomes stables. Il discute de la manière dont ces constantes forment un ensemble cohérent qui ne peut être modifié sans entraîner l’effondrement de structures physiques fondamentales. Il s’agit d’un des premiers ouvrages à aborder explicitement la compatibilité a priori des paramètres fondamentaux ⁵.

John D. Barrow et Frank J. Tipler analysent dans The Anthropic Cosmological Principle les conditions nécessaires à la formation des particules, des atomes et des structures chimiques. Ils montrent que les constantes physiques ne sont pas indépendantes : elles forment un système de compatibilités mutuelles qui doivent exister simultanément pour qu’un univers avec matière stable soit possible. Leur ouvrage constitue une référence classique sur l’idée d’un « espace de paramètres extrêmement restreint » permettant la cohérence atomique ⁶.

Steven Weinberg, dans son article « Anthropic Bound on the Cosmological Constant », développe l’idée que certains paramètres fondamentaux doivent être calibrés en tenant compte des structures qui apparaîtront plus tard dans l’évolution de l’univers. C’est l’un des premiers articles de physique théorique à reconnaître explicitement qu’un paramètre physique ne peut être compris isolément, mais seulement dans un système de compatibilités qui rendent l’univers physiquement cohérent ⁷.

Luke A. Barnes, dans « The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life », offre une revue exhaustive des constantes physiques et montre que les particules élémentaires doivent posséder des propriétés précisément ajustées pour permettre l’existence de protons, de neutrons et, par extension, d’atomes stables. Il discute explicitement du problème de compatibilité a priori, montrant que les sous-particules de la matière doivent être compatibles avant même de former des structures plus complexes ⁸.

Leonard Susskind reconnaît dans The Cosmic Landscape, bien qu’opposé aux conclusions téléologiques, que les constantes fondamentales doivent former un « ensemble étroitement orchestré » pour que l’univers permette l’existence de structures matérielles. Il admet que les valeurs des paramètres doivent être comprises comme un système coordonné, ce qui constitue une forme de reconnaissance de la compatibilité a priori ⁹.

Robin Collins, dans son étude « The Teleological Argument: An Exploration of the Fine-Tuning of the Universe », présente une analyse philosophique solide du fine-tuning. Il décrit comment les particules élémentaires doivent non seulement exister, mais exister ensemble avec des propriétés complémentaires. Son exposé est l’un des plus clairs sur le caractère systémique et non accidentel des lois physiques ¹⁰.

Pourquoi ce niveau d’ajustement exclut-il le hasard ?

Imaginons un orchestre dont chaque musicien se présente sans partition, sans répétition, sans savoir quel instrument les autres jouent et sans connaître la tonalité. Et pourtant, dès la première seconde, l’ensemble produit une symphonie parfaite. C’est la situation de l’atome d’hydrogène.

Le naturalisme exige que les quarks apparaissent par hasard, que les gluons apparaissent par hasard, que l’électron apparaisse par hasard, que les constantes fondamentales tombent exactement sur les valeurs nécessaires, puis que tout cela se combine à la perfection.

Il ne s’agit pas seulement d’un événement improbable : c’est une chaîne de compatibilités successives qui relève du calcul intentionnel, non du chaos.

L’unité profonde entre science et design

Les objections scientifiques de Suzuki révèlent une réalité profonde : la matière n’est pas un assemblage fortuit, mais une structure informée.

Les lois, les constantes et les interactions fondamentales possèdent les caractéristiques d’un système conçu : anticipation, cohérence, précision, complémentarité et dépendance mutuelle.

Cette structure correspond remarquablement au concept de Logos évoqué dans l’Évangile selon Jean : « Au commencement était le Logos… »⁴. Le Logos désigne une rationalité ordonnatrice, une source d’information, une intelligence organisatrice, concept parfaitement cohérent avec ce que révèle le tissu de l’univers.

Conclusion

L’analyse d’Alfredo Takashi Suzuki, enrichie par l’étude de l’anatomie réelle de la matière, conduit à une conclusion forte : les fluctuations quantiques ne peuvent expliquer l’apparition de la matière ; la conservation du moment interdit la production spontanée de paires ; la symétrie matière–antimatière détruit toute possibilité de stabilité ; les spécifications atomiques exigent un calibrage préalable ; et les sous-structures de la matière démontrent un degré de sophistication qui dépasse toute explication naturaliste.

L’existence même du premier atome pointe non vers le hasard, mais vers une Intelligence. Non vers une fluctuation aveugle, mais vers un dessein intentionnel. Comprendre cela, c’est retrouver l’unité profonde entre la science moderne et l’intuition millénaire d’un univers porteur de sens, d’ordre et de beauté.

Par Jean-Robert Gardère et Daniel Capitanu

Groupe Harmonie Science et Foi

Bibliographie

¹ Suzuki, Alfredo Takashi. « D’où vient la matière ? » dans : Design and Catastrophe. Andrews University Press, 2024.

² Merriam-Webster Dictionary, entrée « design ».

³ Peskin, M.E., Schroeder, D.V. An Introduction to Quantum Field Theory. Addison-Wesley, 1995.

⁴ La Bible, Jean 1:1.

⁵ Davies, Paul. The Accidental Universe. Cambridge University Press, 1982.

⁶ Barrow, John D., Tipler, Frank J. The Anthropic Cosmological Principle. Oxford University Press, 1986.

⁷ Weinberg, Steven. « Anthropic Bound on the Cosmological Constant ». Physical Review Letters, 1987.

⁸ Barnes, Luke A. « The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life ». Publications of the Astronomical Society of Australia, 2012.

⁹ Susskind, Leonard. The Cosmic Landscape. Little, Brown and Company, 2005.

¹⁰ Collins, Robin. « The Teleological Argument: An Exploration of the Fine-Tuning of the Universe ». Oxford Handbook of Philosophical Theology, 2009.