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Table des matières Page de copyright Préface par Arkadiusz Jadczyk Avertissemen

Table des matières Page de copyright Préface par Arkadiusz Jadczyk Avertissement Avant propos 1. La grande peur du commencement 2. À la recherche du Big Bang 3. Face au Mystère 4. Des équations à l'aube des temps 5. Vers la première seconde 6. Le Mur de Planck 7. Derrière le Mur de Planck 8. L'instant zéro 9. La création du monde Conclusion Épilogue et perspectives Annexes I. Note du directeur de thèse II. Rapport de thèse (Pr Shahn Majid) III. Rapport de thèse (Pr Roman Jackiw) IV. Construction de produits bieroisés cocycliques par twisting V. Commentaire sur l'approche topologique de la singularité VI. À propos du lagrangien VII. L'unification des quatre forces de l'Univers VIII. Le cône de lumière cosmologique Bibliographie sommaire © Editions Grasset & Fasquelle, 2004 978-2-246-79081-5 Le monde a été fait non dans le temps, mais avec le temps. Saint Augustin, Les Confessions, livre XI Préface de ARKADIUSZ JADCZYK Tous droits de traduction, de reproduction et d'adaptation réservés pour tous pays A la mémoire d'André Lichnerowicz et de Moshé Flato DES MÊMES AUTEURS DIEU ET LA SCIENCE, entretiens avec Jean Guitton, Grasset, 1991. PRÉFACE par Arkadiusz Jadczyk Traduction de Charlotte Riedberger 22 octobre 2002. C'est par une journée d'automne comme les autres qu'allait éclater, sans que personne l'ait prévu, l'étrange « affaire Bogdanov ». Tout a commencé par une mystérieuse lettre adressée par un physicien allemand à un certain Ted Newman, célèbre scientifique américain de l'université de Pittsburgh, l'un des grands fondateurs de la théorie des trous noirs (le célèbre « trou noir de Kerr-Newman »). Or, ces quelques lignes vont mettre le feu aux poudres. A peine quelques heures plus tard, le message du physicien allemand explose dans le monde entier, en un Big Bang à vous couper le souffle : John Baez, un mathématicien américain de l'université de Californie, à Riverside, venait de publier un article stupéfiant sur science.physics.research, un forum de discussion dont il était le modérateur et l'un des principaux contributeurs depuis sa création sur l'internet en 1993. Comme j'étais moi-même un collaborateur actif de ce forum scientifique, l'onde de choc m'a atteint à peine trois minutes plus tard ! Dès le premier instant, j'ai pris conscience de l'importance de cette discussion qui se développait partout dans le monde et j'ai tout de suite senti que son retentissement serait considérable. C'était comme une réaction en chaîne, susceptible à tout moment de s'emballer : des événements chaotiques, non linéaires, orchestrés par des forces souvent antagonistes, dont les conséquences étaient à peine prévisibles. Mais quels étaient les enjeux ? Qu'y avait-il de si brûlant, de si crucial au cœur de ce débat étonnant ? En réalité cinq articles, publiés par Igor et Grichka Bogdanov dans plusieurs revues de physique théorique (dont Annals of Physics aux Etats-Unis). Cinq articles qui proposent, grâce à des concepts mathématiques avancés, un modèle très intéressant de l'origine de l'Univers. Le 9 novembre 2002, cet événement fait les gros titres du célèbre quotidien le New York Times : « French Physicists' Cosmic Theory Creates a Big Bang of Its Own1 ». Dès le lendemain, les journaux internationaux les plus importants tels que Nature, The Economist, Courrier International, Le Monde, Die Zeit, la Pravda etc., allaient se faire les relais d'un formidable débat mondial : s'agissait-il d'un canular ? Ou les Bogdanov avaient-ils réellement découvert l'origine de l'Univers ? Pourquoi ces cinq articles ont- ils déclenché une telle tempête ? Pourquoi un tel impact ? Quel était le centre opérationnel de cette affaire, s'il y en avait un ? Igor et Grichka étaient-ils la cible des services secrets américains à cause de leurs découvertes ? Y avait-il quelque chose dans leurs travaux que certaines « agences » avaient intérêt à étouffer à jamais ? Peut-être. Curieusement, il y a toujours eu des sujets et des théories que la science conventionnelle a jugés « dangereux ». Au sommet de la liste figure aujourd'hui la question de l'origine de l'Univers. Plus précisément, les soi-disant « spéculations » concernant ce qui a pu se passer « avant le Big Bang », à des échelles inférieures au Mur de Planck (la frontière intérieure du monde physique). En voici un exemple : en 1997, John Baez a publié une liste intéressante de ce qu'il appelle sur son site « Questions ouvertes en physique2 ». Et bien sûr, la première des « questions dangereuses » est celle de l'instant zéro : « Que s'est-il passé au moment du Big Bang ou avant le Big Bang ? Y a-t-il vraiment eu une Singularité Initiale ? Peut-être que ces questions ont un sens, peut-être aussi n'en ont-elles aucun. » Pour autant, ce sont précisément ces mêmes questions que se sont posées Igor et Grichka Bogdanov. A-t-il existé, dans un lointain passé, une immense explosion cosmique, celle d'un atome primitif qui aurait soudain engendré l'Univers ? Y a-t-il un « instant zéro » au « tout début » de l'Univers ? Comment et de quoi le cosmos est-il né ? Y a-t-il eu « quelque chose » avant le Big Bang ? Ces questions ont-elles un sens ? La physique est-elle à même de répondre ? S'il y a eu un Big Bang, ce devait être une « Singularité ». Et cette Singularité devait être la plus importante de toutes, car elle était nécessairement à l'origine de l'Univers que nous connaissons. Soit. Mais comment résoudre le problème posé par cette Singularité ? La physique n'a rencontré ce qu'on appelle des solutions singulières que lors des difficiles tentatives de « mariage » entre les deux théories qui ont révolutionné la première moitié du XXe siècle : la relativité (théorie à grande échelle, celle de l'Univers) et la mécanique quantique (théorie à petite échelle, celle des atomes). Vers la fin des années vingt, les grands physiciens Dirac, Heisenberg et Pauli remportent un premier succès en formulant la théorie quantique relativiste de la lumière et de la matière : la fameuse « électrodynamique quantique » qu'on retrouve aujourd'hui dans de nombreux laboratoires. Or cette théorie conduit, en effet, à des catastrophes mathématiques : des solutions singulières inévitables, des « singularités ». Pire : le cauchemar se reproduit dans les années 1960-1970, lorsque le mathématicien Roger Penrose démontre, de façon tout à fait convaincante — et, à sa suite, Stephen Hawking et George Ellis - que les singularités se logent dans tout espace-temps possible, pour peu que cet espace-temps représente une solution des équations relativistes d'Einstein. Mais il n'y a pas que les « grands théorèmes de Singularité ». Les modèles cosmologiques représentant l'Univers en expansion débouchent, eux aussi, sur une singularité à l'« instant zéro ». Bien sûr, on a eu l'espoir de parvenir à construire, pourquoi pas, de meilleurs modèles, sans Singularité Initiale. Beaucoup s'y sont essayés, sans succès. Car les théorèmes de Singularité de Penrose, Hawking et Ellis anéantissent tout espoir de résoudre le problème sans remettre en question les lois fondamentales de l'Univers. Et c'est alors qu'Igor et Grichka Bogdanov se lancent à leur tour dans cette aventure hautement spéculative : traverser la barrière de Planck et atteindre le point zéro de l'Univers. Mais cette recherche est si transgressive, si spéculative, qu'elle va déclencher l'incroyable débat mondial dont nous avons déjà parlé. Or, il se trouve que mon propre mémoire de maîtrise en physique théorique concernait déjà la théorie du Big Bang et l'évolution de l'Univers d'après une variante originale du modèle cosmologique de l'univers en expansion de Friedmann-Lemaître. Ce modèle met en lumière une question très mystérieuse : celle d'une « Singularité Initiale » passée. John Wheeler, un éminent physicien de l'université de Princeton (celui qui a contribué dans les années cinquante à la construction de la première bombe à hydrogène américaine), en fera — avec d'autres — le commentaire suivant : « Quand on réfléchit aux fondements de la physique d'un point de vue cosmologique, il n'existe pas de question plus profonde que celle de savoir ce qui a pu "précéder" le "Big Bang", cet "état initial"de température, de pression et de densité infinies. Et malheureusement, en 1973, on est très loin d'approcher la solution du problème3. » Trente ans plus tard, aucun progrès décisif n'avait encore été accompli. C'est dans ce contexte qu'Igor et Grichka soutiennent leurs thèses et publient leurs articles scientifiques. Ils proposent d'appliquer ce qu'on appelle la «condition KMS » à l'état initial de l'Univers. Qu'est-ce que cela signifie ? Ici, le hasard a voulu que ma propre thèse de doctorat porte sur les états d'équilibre thermique des systèmes quantiques. En termes techniques, ces états doivent satisfaire la fameuse condition KMS (d'après les noms de trois physiciens, Kubo, Martin et Schwinger). Je connaissais donc bien les outils mathématiques très sophistiqués qui, seuls, permettent d'étudier les propriétés de ces états d'équilibre. Et j'ai donc pensé que je serais à même de comprendre les idées d'Igor et Grichka, d'en discuter avec eux, et peut- être même, de les aider. *** La physique repose sur un certain nombre de constantes fondamentales, comme on les appelle. L'une d'entre elles uploads/Ingenierie_Lourd/ avant-le-big-bang-by-bogdanov-igor-bogdanov-igor.pdf