Un début de l'Univers qui fait toujours débat

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L'Univers n'a peut-être pas commencé il y a 13,8 milliards d'années. Depuis la théorie des cordes jusqu'à la gravitation quantique à boucles, les tentatives se multiplient pour supprimer cette singularité initiale d'où le temps et l'espace auraient émergé. À la clé, une nouvelle physique et d'autres univers…

Cet article est extrait du mensuel Sciences et Avenir - La Recherche n°909, daté novembre 2022.

Qu'y avait-il avant le Big Bang ? De quoi bouleverser toute la physique, rien de moins. Car une "préhistoire" de l'Univers est pour l'heure incompatible avec la théorie qui décrit à merveille son évolution : la relativité générale. Selon elle, un "avant-Big Bang" est tout simplement impossible, comme le rappelle l'astrophysicien Marc Lachièze-Rey : "Notre univers décrit par les équations de la relativité générale est en expansion, conformément aux observations. En remontant dans le passé, il devient de plus en plus petit, chaud et dense jusqu'à parvenir à une singularité, que l'on appelle Big Bang. Cette singularité correspond à un instant '0', de taille nulle et de densité infinie. L'espace mais aussi le temps n'auraient existé qu'à partir de ce point. " S'interroger sur ce qu'il y avait "avant" n'aurait donc pas de sens. Autant se demander "ce que l'on trouve au nord du pôle Nord ", selon une formule couramment utilisée chez les cosmologistes.

Ouvrir une porte vers un avant-Big Bang

Alors, fin de l'histoire ? Non, ce serait plutôt le début. Car la singularité déplaît aux physiciens, mal à l'aise avec les zéros et l'infini qui sont plutôt l'apanage des mathématiciens. Par ailleurs, cette singularité est une prévision de la relativité générale destinée à décrire l'Univers à grande échelle, en interprétant la gravitation comme une déformation de l'espace et du temps sous l'effet de la matière et de l'énergie. Tandis que l'Univers tout près de sa naissance avait une taille de l'ordre de 10-35 mètre, voire moins… À ces échelles-là, il faut recourir à la physique quantique pour le décrire.

L'ennui, c'est que cette dernière ne correspond pas à une limite de la relativité générale lorsque la taille de l'Univers tend vers 0. "Au contraire, les deux théories semblent incompatibles, comme le notait déjà Albert Einstein, rappelle Marc Lachièze-Rey. Par exemple, quel est le champ de[...]

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