Et la querelle sur les origines de l’univers repart de plus belle chez les astrophysiciens 

Atlantico : Depuis la "proposition de l'absence de frontière", que Hawking et son collaborateur, James Hartle, ont entièrement formulée dans un article de 1983, où ils dérivent une formule décrivant l'ensemble du système ; la "fonction d'onde de l'univers", qui englobe à la fois le passé, le présent et l'avenir, rendant caduque toute transition depuis un temps antérieur, d’autres physiciens se posent la question des origines de l’univers. Pouvez-vous nous expliquer la théorie de Neil Turok et Job Feldbrugge qui remettrait en question la proposition du Big-Bang de Hartle-Hawking ?

Jocelin Morisson : Depuis qu’elle a été proposée, la théorie du Big Bang pose plusieurs problèmes, du type « qu’y avait-il avant ? », « d’où vient l’énergie initiale ? » ou encore « comment cette bulle d’énergie a-t-elle abouti au cosmos ordonné que nous connaissons et non à un chaos absolu ? » Ces questions ont été en partie résolues par la théorie de l’inflation cosmique, d’Alan Guth, qui dit que l’univers a connu une inflation initiale énorme avant que la gravité n’entre en jeu et ordonne la matière, puis par Hawking, qui a éliminé la question de l’avant Big Bang avec la théorie que vous évoquez, l’Univers sans bord, ou sans frontière. Avec Hartle, ils ont proposé que l’Univers ait la forme d’un volant de badminton, dont l’extrémité est le point d’une surface sphérique et s’étend progressivement. Mais, à cette extrémité, il n’y a pas de temps parce que le temps se transforme en espace, nous disent les équations de la relativité. Et s’il n’y a pas de temps, il n’y a pas d’avant, et donc il n’y a pas de commencement de l’Univers ! Le temps n’apparaît que… plus tard, après un temps nul puis un temps « imaginaire ». L’expansion initiale est uniquement spatiale. Turok et ses collègues pensent que cette proposition avait le mérite de la simplicité mais restait « profondément ambiguë ». Leur contestation du modèle est essentiellement mathématique ; ils réfutent notamment l’idée d’un temps « imaginaire » (au sens mathématique) et proposent finalement un modèle à deux univers symétriques. L’univers miroir, ou jumeau, est composé d’antimatière et la flèche du temps y est inversée. On représente cela comme deux volants de badminton qui se touchent à leurs extrémités, ce qui continue de poser le problème d’une « singularité » au point de jonction.

L’idée d’un univers sans commencement serait-elle révolutionnaire ? Pourquoi ?

Elle évite de se poser la question d’un avant, d’une origine, d’un créateur…, et Hawking l’a proposée en 1981 devant l’Académie pontificale des sciences ! Cette question n’a tout simplement plus de sens puisque le temps n’existait pas, et l’Univers existe alors de toute éternité, comme dans les cosmogonies de nombreuses traditions primordiales mais aussi les spiritualités d’Inde et d’Asie. Cette question de l’origine de l’Univers est donc scientifique mais a des implications philosophiques et métaphysiques énormes. Si le temps lui-même est apparu en lien avec l’évolution entropique de l’Univers, comment penser qu’il n’y a pas quelque chose « avant » ? Nous touchons aux limites du langage et donc de la pensée. En tout cas le temps lui-même n’est plus considéré comme une donnée fondamentale de l’Univers.

Aujourd’hui, avons-nous connaissance d’une théorie de l’univers qui s’accorde au mieux avec les recherches actuelles en termes d’astrophysique et de cosmologie ?

Plusieurs modèles restent en concurrence. On parle beaucoup d’un univers-hologramme, avec notamment la conjecture de Juan Maldacena. Elle interprète la théorie des cordes en répartissant les 10 dimensions de son cosmos en deux parties indépendantes à 5 dimensions chacune, situées de part et d’autre d’une surface frontière à 4 dimensions. Une des parties du cosmos serait notre univers et l’autre partie se trouverait à l’intérieur, ou plutôt au-delà de l’horizon des trous noirs, voire du Big Bang lui-même si l’on considère aussi ce dernier comme un trou noir. L’idée d’un hologramme renvoie aussi à celle d’une « projection » à partir d’une surface qui serait un écran d’informations. D’autres parlent d’un univers cyclique, en perpétuel renouvellement, et donc sans origine là non plus, dans lequel l’information et la matière suivent un cycle constant à travers des trous noirs et des trous blancs. Turok a également proposé l’hypothèse d’un « grand rebond », qui suppose qu’un univers précédent s’est contracté dans un grand effondrement (big crunch) avant le Big Bang de l’Univers que nous connaissons. Toutes ces réflexions restent très ouvertes et doivent pourvoir s’appuyer sur des mathématiques solides et être confirmées par les observations. Les experts comptent notamment sur l’aboutissement d’une théorie quantique de la gravitation qui permettrait de trancher entre les différents modèles.