Initiation à la cosmologie. 5e édition

Résumé : Dès l'aube de l'humanité, chaque culture s'est forgée une conception du ciel, en a dessiné des images. Le long chemin qui a conduit du cercle, figuration de la perfection divine chez les Grecs, à l'écume des bébés-univers jaillie de l'inflation chaotique est pavé des principes de symétrie et d'harmonie qui ont guidé les cartographes du ciel. Au-delà de leur importance physique et métaphysique, ces représentations de l'Univers ont toujours inspiré une puissante émotion esthétique, que la qualité et les dimensions du Livre permettent de dégager pour le plus grand plaisir des lecteurs. Cet ouvrage explore le foisonnement de l'iconographie céleste mais aussi les écrits les plus variés. La diversité des conceptions et des représentations illustre la richesse des civilisations et des modes de pensée, et permet de retracer les cheminements historiques souvent entremêlés des sciences, des arts, des religions et des philosophies. Choisies pour leur double rôle illustratif et démonstratif, les très nombreuses images proviennent de plusieurs sources : manuscrits, estampes, imprimés conservés pour la plupart à la Bibliothèque nationale de France ; clichés astronomiques récents ; visualisations de diverses structures cosmiques au moyen de simulation par ordinateur ; schémas et diagrammes. Pour illustrer les diverses facettes du progrès des connaissances, les auteurs, deux astrophysiciens, confrontent l'iconographie antique, médiévale ou postérieure, et les images offertes par la science contemporaine. La maquette du Livre, très originale, adapte la forme au discours : dépliants, pliages asymétriques, permettent confrontations et juxtapositions, lectures multiples. Ainsi apparaissent de manière subtile une continuité des réflexions théoriques, une omniprésence de certains thèmes, le retour parfois inattendu des même approches. L'ouvrage s'articule autour de quatre grands thèmes : l'Harmonie du monde présente et analyse les divers systèmes du monde ; l'Uranométrie est axée sur les procédés de mesure et de représentation du ciel ; l'Heptaméron expose de manière comparée les récits de la Création ; enfin, les Habitants du ciel traitent des rapports de l'homme et du ciel sous leurs aspects religieux, mythiques ou scientifiques.

Depuis l'Antiquité, cette entité mystérieuse a suscité interrogations et controverses, sans jamais jouir d'un consensus. Assimilé à l'espace, il a servi de référence pour repérer positions et mouvements. Baptisé éther, il a ensuite joué le rôle de transmetteur de la lumière, de la gravitation ou de l'électromagnétisme... Aujourd'hui, la physique quantique le considère comme un nouvel état de la matière, permettant de rendre compte de l'accélération de l'expansion de l'Univers. La dialectique du vide est féconde : c'est bien souvent l'analyse des paradoxes qu'il suscite qui contribue aux progrès de la physique. Cela reste-t-il vrai pour la physique contemporaine ?

Selon la conception des astrophysiciens, l'univers est le résultat d'une longue évolution. Depuis son origine - le big-bang -, dans des conditions extrêmes de température, de densité, de pression, il est le siège d'une expansion qui entraîne les galaxies, les quasars et tous les astres du cosmos. Les cosmologistes s'interrogent sur les causes et les caractéristiques de cette expansion, mais aussi sur la manière dont sont apparues les galaxies, les étoiles, les planètes et finalement toute la matière qui nous environne. Ils ont compris que l'origine de toutes les structures, aussi bien les immenses galaxies que les atomes dont nous sommes constitués, devait être recherchée dans les premières phases de l'évolution de l'univers. Ils en sont arrivés, pour comprendre la physique surprenante de ces premiers instants, à incorporer les résultats les plus récents de la physique des particules à la cosmologie, prédisant des épisodes stupéfiants dans l'histoire de l'univers, dont la richesse conceptuelle n'est pas encore épuisée. L'ouvrage de Marc Lachièze-Rey présente le modèle de big-bang, c'est-à-dire l'évolution et les caractéristiques de l'univers, tel que les cosmologistes le conçoivent aujourd'hui, y compris les plus récentes améliorations amenées par la physique des particules. Marc Lachièze-Rey, chargé de recherches au CNRS, travaille au Centre d'études nucléaires de Saclay. Astronome et astrophysicien, il s'intéresse à la cosmologie, et plus particulièrement à la répartition et à la formation des galaxies.

Deux visions distinctes animent la physique contemporaine: la physique quantique et la relativité générale. Mais ces deux domaines montrent de profondes divergences, en particulier à propos de leurs conceptions de l'espace et du temps: il semble nécessaire d'élaborer une nouvelle physique, plus unifiée. L'ouvrage présente les diverses pistes explorées aujourd'hui. Il décortique non seulement les géométries sur lesquelles elles se fondent, mais surtout leurs partis pris et leurs arguments; il présente les nouvelles visions de l'Univers qu'elles impliquent et les confronte avec les observations cosmologiques; il fait le point sur leurs possibilités de prédiction à l'heure de la mise en service du LHC. Ces approches sont en pleine évolution. Les deux principales; les théories des cordes et la gravité quantique, occupent le devant de la scène, mais d'autres, moins connues du grand public, évoluent, lentement. L'arrivée d'une nouvelle physique commence à se profiler... mais elle ne semble pas pour demain. Cette nouvelle édition que nous propose ici Marc Lachièze-Rey est largement modifiée par rapport à la première édition (2003); elle se situe à la pointe de l'actualité et au c?ur des controverses qui agitent la communauté scientifique.