{"id":110302,"date":"2025-12-14T18:07:30","date_gmt":"2025-12-14T18:07:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/politique\/erreurs-ayant-faconne-la-cosmologie"},"modified":"2025-12-14T18:58:17","modified_gmt":"2025-12-14T18:58:17","slug":"erreurs-ayant-faconne-la-cosmologie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/cotedivoire\/toutes-les-actualites\/erreurs-ayant-faconne-la-cosmologie","title":{"rendered":"Erreurs ayant fa\u00e7onn\u00e9 la cosmologie"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – C\u00f4te d’Ivoire. <\/strong><\/span>Si l’art de douter est une qualite\u0301 majeure chez un scientifique, Einstein l’a pratique\u0301 avec une ardeur singulie\u0300re. A\u0300 lui seul, il est a\u0300 l’origine d’une grande partie des de\u0301couvertes majeures qui animent encore aujourd’hui la cosmologie, soixante-dix ans apre\u0300s sa mort: la constante cosmologique et l’expansion de l’Univers, les trous noirs, les ondes gravitationnelles… Autant de phe\u0301nome\u0300nes qu’il a tour a\u0300 tour pre\u0301dits, conteste\u0301s, puis parfois renie\u0301s.<\/p>\n

Pour Olivier Minazzoli, astrophysicien a\u0300 l’universite\u0301 Co\u0302te d’Azur et spe\u0301cialiste de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale – qu’il cherche a\u0300 prolonger avec une the\u0301orie de la \u00ab\u00a0relativite\u0301 intrique\u0301e\u00a0\u00bb -, cette ambivalence est la marque me\u0302me du ge\u0301nie exploratoire d’Einstein: \u00ab\u00a0Pour re\u0301volutionner un champ disciplinaire, il faut oser des choses folles, et c’est pre\u0301cise\u0301ment ce qu’il a fait. Une fois sa the\u0301orie de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale acheve\u0301e, il en a explore\u0301 toutes les limites, cherchant sans cesse jusqu’ou\u0300 elle pouvait tenir. Cela explique a\u0300 la fois ses de\u0301couvertes et ses ‘erreurs’. \u00a0\u00bb Des erreurs presque toujours fe\u0301condes, car elles ouvriront la voie aux grandes avance\u0301es d’aujourd’hui.<\/p>\n

Si Einstein doutait de l’existence des trous noirs ou des ondes gravitationnelles, c’est surtout qu’il ne disposait pas des connaissances dont nous be\u0301ne\u0301ficions de\u0301sormais. Il ignorait encore l’existence des galaxies, des naines blanches et de tout le bestiaire d’e\u0301toiles compactes capables de produire ces phe\u0301nome\u0300nes extre\u0302mes. Il e\u0301tait, en somme, si en avance sur son temps qu’il n’a peut-e\u0302tre eu qu’un tort: ne pas en avoir pleinement conscience.<\/p>\n

La constante cosmologique<\/b><\/p>\n

La constante cosmologique est un des concepts les plus fascinants de la cosmologie, et pour cause. Sa biographie est e\u0301loquente: elle est introduite par Einstein sur un malentendu, efface\u0301e et renie\u0301e par son cre\u0301ateur ; elle revient en force a\u0300 l’ore\u0301e des anne\u0301es 2000, soupc\u0327onne\u0301e d’e\u0302tre a\u0300 la man\u0153uvre dans l’acce\u0301le\u0301ration de l’expansion de l’Univers sous la forme d’une myste\u0301rieuse e\u0301nergie noire…<\/p>\n

Elle apparai\u0302t pour la premie\u0300re fois dans un article de 1917 publie\u0301 dans Annalen der Physik. Il est souvent dit qu’Einstein l’a introduite dans les e\u0301quations de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale afin qu’elles de\u0301crivent un univers statique. Ainsi, elle s’opposerait en quelque sorte a\u0300 la gravitation qui menacerait de faire s’effondrer l’Univers sous sa propre masse. Pour Olivier Minazzoli, ce n’est pas si simple. \u00ab\u00a0Si l’on relit l’article de 1917, on s’aperc\u0327oit que la motivation d’Einstein est diffe\u0301rente. Ce qui le ge\u0302ne, ce n’est pas tant que l’Univers soit statique, mais qu’il soit vide. \u00a0\u00bb<\/p>\n

En effet, Einstein e\u0301tait influence\u0301 par les travaux du philosophe et physicien autrichien Ernst Mach (1838-1916), ce qui le conduisit a\u0300 e\u0301noncer ce qu’il nomma le \u00ab\u00a0principe de Mach\u00a0\u00bb. Celui-ci postule que la vitesse (plus exactement l’inertie) d’un corps de\u0301pend de la pre\u0301sence et de la re\u0301partition de la matie\u0300re dans l’Univers. Autrement dit, dans un cosmos vide, il serait impossible de dire si un corps bouge ou non: le mouvement et l’inertie ne peuvent se de\u0301finir que par rapport aux autres masses. \u00ab\u00a0Or, les e\u0301quations de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale sans constante admettent des solutions du vide, ce qui contredit le principe de Mach \u00ab\u00a0, explique Olivier Minazzoli.<\/p>\n

Par ailleurs, un autre proble\u0300me pre\u0301occupait Einstein: les limites de l’Univers. Il imaginait un univers fini mais sans bord, a\u0300 l’image de la surface d’une sphe\u0300re si l’on raisonne a\u0300 deux dimensions d’espace seulement, pour e\u0301viter toute frontie\u0300re ou\u0300 la matie\u0300re cesserait brusquement d’exister.<\/p>\n

Pour e\u0301viter le vide et l’infini, il ajouta a\u0300 ses e\u0301quations un nouveau terme – la constante cosmologique -, dont l’effet est aussi d’induire une re\u0301pulsion a\u0300 grande e\u0301chelle, contrebalanc\u0327ant l’attraction gravitationnelle et permettant ainsi a\u0300 l’Univers de rester statique et ferme\u0301 sur lui-me\u0302me. \u00ab\u00a0La staticite\u0301 de l’Univers est rendue possible par la constante cosmologique, mais ce n’e\u0301tait pas son objectif premier. Il voulait surtout obtenir un univers fini, sans bord, ou\u0300 le vide de matie\u0300re n’existe pas. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Quoi qu’il en soit, la belle construction d’Einstein s’effondre rapidement. Peu apre\u0300s la publication de son article, le physicien ne\u0301erlandais Willem de Sitter de\u0301couvre une solution des e\u0301quations d’Einstein dans le vide, c’est-a\u0300-dire sans aucune matie\u0300re, et pourtant compatible avec la constante cosmologique. De\u0300s lors, elle ne re\u0301sout plus le proble\u0300me qu’elle devait corriger. Einstein finit par l’abandonner, d’autant plus que l’expansion de l’Univers, mise en e\u0301vidence par Edwin Hubble en 1929, rendait caduque l’ide\u0301e d’un cosmos fige\u0301.<\/p>\n

L’histoire aurait pu s’arre\u0302ter la\u0300. Pourtant, la constante cosmologique fait son retour inattendu dans les anne\u0301es 1990, quand deux e\u0301quipes d’astronomes de\u0301couvrent que l’expansion de l’Univers s’acce\u0301le\u0300re. Le terme abandonne\u0301 d’Einstein redevient alors central: il fournit une explication naturelle a\u0300 cette acce\u0301le\u0301ration, sous la forme d’une e\u0301nergie du vide ou e\u0301nergie noire. \u00ab\u00a0C’est l’un des exemples les plus frappants d’une ‘erreur’ devenue fe\u0301conde \u00ab\u00a0, souligne Olivier Minazzoli.<\/p>\n

Mais rien n’est jamais de\u0301finitif: les re\u0301sultats re\u0301cents de la mission Desi, qui cartographie l’Univers sur des milliards d’anne\u0301es afin de mesurer l’action de l’e\u0301nergie noire, laissent entrevoir qu’elle pourrait ne pas e\u0302tre constante dans le temps. Plus d’un sie\u0300cle apre\u0300s son introduction, l’aventure de la constante cosmologique continue…<\/p>\n

L’espace-temps<\/b><\/p>\n

Einstein est intimement lie\u0301 a\u0300 la notion d’espace-temps pris comme un tout, ou\u0300 il n’existe plus de distinction entre l’espace et le temps. Pourtant, il est d’abord comple\u0300tement passe\u0301 a\u0300 co\u0302te\u0301… En 1905, lorsqu’il publie sa the\u0301orie de la relativite\u0301 restreinte, il n’en parle pas du tout, comme le remarque E\u0301ric Gourgoulhon physicien a\u0300 l’observatoire de Paris et spe\u0301cialiste de la relativite\u0301. \u00ab\u00a0Il raisonne encore avec trois dimensions d’espace et une de temps, traite\u0301es se\u0301pare\u0301ment, me\u0302me s’il abolit de\u0301ja\u0300 la notion de temps absolu he\u0301rite\u0301e d’Isaac Newton [comme si une seule horloge universelle rythmait le temps dans tout l’Univers].\u00a0\u00bb<\/p>\n

L’ide\u0301e d’unifier l’espace et le temps viendra de son ancien professeur de mathe\u0301matiques a\u0300 l’E\u0301cole polytechnique de Zurich (Suisse), Hermann Minkowski. En 1908, il montre que la relativite\u0301 restreinte se comprend mieux si l’on conside\u0300re un continuum a\u0300 quatre dimensions, ou\u0300 espace et temps se fondent dans une me\u0302me trame ge\u0301ome\u0301trique. \u00ab\u00a0La notion d’espace-temps est vraiment ne\u0301e a\u0300 ce moment-la\u0300, insiste E\u0301ric Gourgoulhon. Einstein s’est montre\u0301 re\u0301ticent au de\u0301part, y voyant un simple formalisme mathe\u0301matique, avant de l’adopter lorsqu’il a compris qu’il en avait besoin pour construire la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale. \u00a0\u00bb En effet, sans espace-temps, pas de relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale… Car la the\u0301orie de\u0301crit la gravitation comme une de\u0301formation de cet espace-temps par la masse et l’e\u0301nergie.<\/p>\n

Si Einstein n’a pas commis d'\u00a0\u00bberreur\u00a0\u00bb en e\u0301tablissant la relativite\u0301 restreinte, il est tout de me\u0302me passe\u0301 a\u0300 co\u0302te\u0301 d’une ide\u0301e qui deviendra emble\u0301matique de son \u0153uvre quelques anne\u0301es plus tard. \u00ab\u00a0Abolir le temps unique de Newton e\u0301tait de\u0301ja\u0300 un saut conceptuel immense. Il ne pouvait pas tout inventer a\u0300 la fois \u00ab\u00a0, reconnai\u0302t en souriant E\u0301ric Gourgoulhon. Quant a\u0300 Hermann Minkowski, il ne verra pas toutes les conse\u0301quences de son ge\u0301nial apport a\u0300 Einstein: il meurt brutalement en janvier 1909, a\u0300 44 ans.<\/p>\n

Les trous noirs<\/b><\/p>\n

En avril 2019, l’image d’un anneau de feu entourant un disque infiniment sombre fait le tour du monde. Il s’agit de la premie\u0300re \u00ab\u00a0photo\u00a0\u00bb d’un trou noir, M87*, re\u0301alise\u0301e par la collaboration internationale Event Horizon Telescope. Cette vision directe de l’astre mythique aurait sans aucun doute stupe\u0301fait Einstein: il n’a jamais cru a\u0300 son existence.<\/p>\n

Les trous noirs sont pourtant une conse\u0301quence directe de ses travaux: ils apparaissent naturellement dans les solutions possibles des e\u0301quations de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale, publie\u0301es en 1915. L’anne\u0301e suivante, le physicien allemand Karl Schwarzschild parvient a\u0300 re\u0301soudre ces e\u0301quations tre\u0300s complexes dans le cas particulier d’un espace-temps si courbe\u0301 qu’il forme une sphe\u0300re d’ou\u0300 rien, pas me\u0302me la lumie\u0300re, ne peut s’e\u0301chapper. C’est ce que l’on appellera par la suite \u00ab\u00a0l’horizon des e\u0301ve\u0301nements\u00a0\u00bb.<\/p>\n

Mais pour Einstein, c’est une curiosite\u0301 qui n’a rien a\u0300 voir avec un astre re\u0301el. \u00ab\u00a0Au c\u0153ur de ces solutions, il y a une singularite\u0301 ou\u0300 la courbure de l’espace-temps tend vers l’infini. Or, les physiciens n’aiment pas beaucoup les infinis. Pour Einstein, c’e\u0301tait le signe d’une the\u0301orie incomple\u0300te \u00ab\u00a0, rappelle E\u0301ric Gourgoulhon.<\/p>\n

Einstein admettait donc la beaute\u0301 mathe\u0301matique de la solution de Karl Schwarzschild, mais pensait qu’aucun corps ce\u0301leste ne pouvait atteindre une densite\u0301 aussi extre\u0302me. Il s’y tient pendant pre\u0300s d’un quart de sie\u0300cle. En 1939, il publie me\u0302me un article pour tenter de le de\u0301montrer: selon lui, une e\u0301toile en effondrement gravitationnel, seul me\u0301canisme envisage\u0301 pour former un trou noir, ne peut le devenir. D’apre\u0300s ses calculs, la vitesse des particules a\u0300 sa surface finirait par atteindre celle de la lumie\u0300re, bloquant le processus. \u00ab\u00a0Alors la\u0300, c’est vraiment une erreur de raisonnement, presque de de\u0301butant, s’amuse E\u0301ric Gourgoulhon. Einstein a approxime\u0301 l’effondrement d’une e\u0301toile comme e\u0301tant une succession d’e\u0301tats d’e\u0301quilibre. Mais une e\u0301toile qui s’effondre n’est jamais en e\u0301quilibre, c’est un re\u0301gime dynamique. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Ironie du calendrier: la me\u0302me anne\u0301e, les physiciens ame\u0301ricains Robert Oppenheimer et Hartland Snyder font la de\u0301monstration inverse. Ils montrent qu’une e\u0301toile suffisamment massive peut s’effondrer sous son propre poids, apre\u0300s avoir e\u0301puise\u0301 son carburant, jusqu’a\u0300 former une re\u0301gion d’ou\u0300 la lumie\u0300re ne peut plus s’e\u0301chapper. C’est la premie\u0300re description comple\u0300te de la formation d’un trou noir, confirmant que la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale pre\u0301dit de tels objets. Mais ce re\u0301sultat passe inaperc\u0327u. Le monde est au bord de la guerre, et Robert Oppenheimer sera biento\u0302t occupe\u0301 par le projet Manhattan et la bombe atomique.<\/p>\n

Par ailleurs, la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale e\u0301tait un peu passe\u0301e de mode. \u00ab\u00a0Dans les anne\u0301es 1945-1950, elle est tre\u0300s peu enseigne\u0301e a\u0300 l’universite\u0301, se de\u0301sole Olivier Minazzoli. Il n’y en avait pratiquement que pour la physique des particules. Il faudra attendre le de\u0301but des anne\u0301es 1950, avec notamment les travaux d’Yvonne Choquet-Bruhat (1923-2025), pour de\u0301montrer que les e\u0301quations de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale pouvaient e\u0302tre re\u0301solues de manie\u0300re cohe\u0301rente mathe\u0301matiquement. \u00a0\u00bb<\/p>\n

Dans les anne\u0301es 1960, Roger Penrose et Stephen Hawking de\u0301montrent que les singularite\u0301s ne sont pas des artefacts mathe\u0301matiques, mais une conse\u0301quence ine\u0301vitable de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale. Peu apre\u0300s, les astronomes de\u0301couvrent des sources de rayons X et des quasars – ces foyers de rayonnements intenses produits par la matie\u0300re chauffe\u0301e a\u0300 l’extre\u0302me avant d’e\u0302tre engloutie par un trou noir -, signes indirects de ces astres invisibles qu’Einstein jugeait impossibles.<\/p>\n

Depuis une vingtaine d’anne\u0301es, les observations re\u0301ve\u0300lent que la plupart des galaxies, dont la no\u0302tre, abritent en leur centre un trou noir supermassif. En 2015, les de\u0301tecteurs Ligo enregistrent pour la premie\u0300re fois les ondes gravitationnelles issues de la fusion de deux trous noirs. Enfin, quatre ans plus tard, l’horizon du monstre de la galaxie M87 se dessine sur les e\u0301crans du monde entier. Ce que le fondateur de la relativite\u0301 refusait d’admettre devient l’une des plus e\u0301clatantes confirmations de sa the\u0301orie.<\/p>\n

Les ondes gravitationnelles<\/b><\/p>\n

De\u0300s 1916, Einstein montre que la de\u0301formation de l’espace-temps sous l’effet d’une masse – par exemple une e\u0301toile – peut se propager sous forme d’ondes lorsque cette masse acce\u0301le\u0300re. Un concept fascinant: ces ondulations de l’espace-temps ne sont rien d’autre que la gravitation en mouvement. Mais il finira par douter de leur re\u0301alite\u0301 physique. Dans les anne\u0301es 1930, il s’interroge: ces ondes transportent-elles de l’e\u0301nergie, ou ne sont-elles qu’un artefact mathe\u0301matique? \u00ab\u00a0Pendant longtemps, la question de savoir si les ondes gravitationnelles transportent de l’e\u0301nergie a e\u0301te\u0301 un vrai proble\u0300me \u00ab\u00a0, rappelle E\u0301ric Gourgoulhon.<\/p>\n

En 1936, Einstein publie avec Nathan Rosen un article concluant que ces ondes ne peuvent pas exister. Les solutions qu’ils obtiennent pre\u0301sentent des singularite\u0301s, ce qu’Einstein interpre\u0300te comme un signe d’incohe\u0301rence de sa propre the\u0301orie. L’e\u0301pisode donne lieu a\u0300 un e\u0301pisode assez cocasse. L’article est soumis a\u0300 Physical Review, qui le confie pour relecture a\u0300 un physicien – pratique courante aujourd’hui, mais encore nouvelle pour Einstein, frai\u0302chement arrive\u0301 d’Allemagne. Le rapport du cosmologiste Howard Percy Robertson signale une erreur: un simple changement de coordonne\u0301es fait disparai\u0302tre les singularite\u0301s proble\u0301matiques. Vexe\u0301, et sans lire l’avis du cosmologiste, Einstein e\u0301crit une lettre furibonde a\u0300 la revue, affirmant qu’il n’avait \u00ab\u00a0pas autorise\u0301 \u00a0\u00bb une telle relecture. Il ne publiera plus jamais dans Physical Review.<\/p>\n

Howard Percy Robertson avait pourtant raison. Einstein s’en rendra compte et corrigera son article, le faisant parai\u0302tre dans une autre revue. Il admettra finalement la possibilite\u0301 the\u0301orique des ondes gravitationnelles, tout en doutant qu’elles puissent un jour e\u0302tre de\u0301tecte\u0301es: leur effet lui paraissait infinite\u0301simal. Une me\u0301fiance compre\u0301hensible a\u0300 l’e\u0301poque – mais qu’un sie\u0300cle plus tard, les de\u0301tecteurs Ligo et Virgo feront voler en e\u0301clats.<\/p>\n

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