A la recherche de l'espace et du temps perdus

Qu'est-ce que l'univers ? Est-ce une chose qui répond aux mêmes lois que n'importe quel objet physique ou plutôt un concept qui porte l'idée de totalité ? De l'aube de la civilisation à nos jours, notre conception de l'univers a beaucoup évolué, passant d'une vision géocentrique et anthropocentrique à celle d'un Monde dépourvu de centre et où l'Homme n'est qu'un grain de poussière. Pour la cosmologie moderne, l'univers est définitivement un objet physique, doté d'une température, d'une structure, d'une histoire qui commence parle Big Bang et se termine peut-être par un Big Crunch. Cet ouvrage tente de livrer simplement l'état de nos connaissances actuelles sur l'univers. Il s'adresse à un large public, curieux et prompt à la réflexion. Après avoir resitué le concept d'univers dans une perspective historique, il dessine la vision qu'en donnent la relativité générale et la cosmologie moderne, les succès du modèle standard de la cosmologie qui remonte jusqu'à quelques fragments de nanosecondes après le Big Bang, les mystères du vide et de son incroyable potentiel créatif, les questions sans réponses que cachent encore la matière et l'énergie noires, et aussi les échecs face au "mur" infranchissable de la singularité originelle. Il donne quelques clés pour appréhender les enjeux de la gravitation quantique et ses conséquences cosmologiques : pourquoi a-t-elle vu le jour et pour répondre à quelles questions ? Tout au long de ce voyage à travers le cosmos, de l'infiniment petit à l'infiniment grand, ce livre ne perd toutefois pas de vue l'une des principales questions qui l'ont motivé : quel est le sens de cet objet insolite qu'est l'univers ?

Résumé : L'espace et le temps se trouvent au coeur de notre expérience quotidienne du monde qui nous entoure et pourtant il nous est bien difficile d'en donner une définition parfaitement claire. Très tôt dans l'histoire de l'humanité, les mathématiques se sont emparées de ces notions : dès le IVe siècle avant J.-C., le mathématicien grec Euclide jetait les bases de ce qui allait être la géométrie et notre vision de l'espace pour les deux mille cinq cents ans à venir. Mais, au début du XXe siècle, les théories de la relativité restreinte et générale ainsi que la mécanique quantique allaient bouleverser cette vision classique. D'absolus et euclidiens, l'espace et le temps ont fusionné dans un espace-temps relatif et courbe, extensible comme une baudruche que les forges du Big Bang auraient gonflée en quelques fragments de nanosecondes. Quelles nouvelles représentations de l'espace et du temps nous a légué ce dernier siècle de physique dominé par la physique quantique et la cosmologie ? Ce livre tente d'expliquer en quoi les théories physiques du XXe siècle (la relativité restreinte et générale, la mécanique quantique, la théorie du Big Bang, le modèle standard, etc.) ont affecté notre conception de l'espace et du temps. Cette seconde édition a été enrichie par un chapitre consacré à la flèche du temps. De plus, elle a été mise à jour en prenant en compte les tous derniers développements dans le domaine de la cosmologie et de la physique théorique comme la mise en évidence des ondes gravitationnelles, la recherche de la nature de la matière noire, la théorie des supercordes, la gravité quantique à boucles, l'entropie des trous noirs, le rayonnement de Hawking, etc.

Quelle est la nature du temps ? Les philosophes et les scientifiques se sont frottés à cette question depuis plus de deux millénaires sans y apporter de réponse définitive et convaincante. Plutôt que de chercher vainement à répondre à cette interrogation, ce livre se propose de traquer le temps par ses manifestations : le présent ou le temps de notre conscience ; la durée ou la mesure de la quantité de temps ; l'ordre du temps ou la direction de sa flèche et la "dynamique" du temps ou ce qui fait qu'il "passe". Peut-on donner à ces quatre éléments constitutifs du temps une origine objective dont la physique serait en mesure de rendre compte ? Quels sont les statuts objectifs du passé, du présent et du futur ? Quels nouveaux éclairages apporte la science à la question de la nature du temps ? Au travers des manifestations du temps, ce livre soulève la question centrale de l'existence du temps : le temps existe-t-il comme entité objective ou est-il une grandeur émergeant de processus microscopiques ou encore n'est-il qu'une illusion, fruit de notre conscience ? Pour répondre à ces questions, cet ouvrage explore les points de vue des penseurs et des hommes de science ainsi que les idées nouvelles issues des théories contemporaines. Parviendrons-nous un jour à démonter les mécaniques du temps ?