La dernière théorie de Hawking et Hertog : une nouvelle approche pour comprendre l’Univers et son origine

La publication récente du livre L’Origine du temps, la dernière théorie de Stephen Hawking, coécrit par le cosmologiste belge Thomas Hertog, relance le débat sur les fondements mêmes de la cosmologie et de la physique quantique. Selon Futura Sciences, cette théorie, développée en collaboration avec Stephen Hawking pendant près de vingt ans, propose une vision radicalement nouvelle de l’Univers, où les lois de la physique ne seraient pas immuables, mais émergeraient d’un état quantique primordial, lui-même hors de l’espace et du temps.

Ce modèle, baptisé modèle sans bord de Hartle-Hawking (en référence aux travaux menés en 1983 par James Hartle et Stephen Hawking), s’appuie sur une reformulation de la mécanique quantique via l’intégrale de chemin de Feynman. Une approche qui, selon Hertog, permettrait de réconcilier la relativité générale avec la physique quantique, tout en offrant une explication au « réglage fin » des constantes fondamentales de l’Univers, souvent évoqué dans les débats sur le multivers.

Un modèle issu des travaux pionniers des années 1980

En 1983, James Hartle et Stephen Hawking proposent une version quantique de la relativité générale, connue sous le nom de modèle sans bord. Ce modèle postule que l’Univers n’a ni commencement ni fin dans le temps imaginaire, une notion introduite pour éliminer la singularité initiale du Big Bang. Selon Futura Sciences, cette approche a été reprise et approfondie par Hawking et Hertog dans les années 2000, notamment grâce à l’utilisation de l’intégrale de chemin de Feynman, un outil mathématique permettant de décrire l’évolution quantique d’un système.

Cette intégrale considère toutes les histoires possibles de l’Univers, des plus classiques aux plus exotiques, et calcule leur probabilité. Dans ce cadre, les deux chercheurs ont montré que leur modèle pouvait prédire une phase d’inflation cosmique suffisamment intense pour expliquer la platitude et l’homogénéité de l’Univers observable, tout en évitant les écueils des théories du multivers infini.

L’inflation éternelle et le multivers : un débat relancé

Depuis les années 1980, les cosmologistes comme Andrei Linde ou Paul Steinhardt ont exploré l’idée d’une inflation éternelle, où des régions de l’Univers continueraient à s’étendre indéfiniment, donnant naissance à une infinité d’univers-bulles aux lois physiques différentes. Selon Futura Sciences, cette vision, popularisée par la théorie des cordes, implique l’existence d’un multivers où notre Univers ne serait qu’un parmi une myriade d’autres, avec des constantes fondamentales variables.

Cependant, les calculs menés par Hawking et Hertog remettent en cause cette abondance d’univers. En appliquant l’intégrale de Feynman à un modèle simplifié, ils ont découvert que la prise en compte des observations actuelles réduit drastiquement la probabilité d’un multivers infini. Comme l’explique Hertog dans son livre, « les interférences quantiques alignent nécessairement les constantes et les forces sur l’existence d’observateurs », suggérant que notre Univers pourrait être bien plus typique qu’on ne le pensait.

« Les calculs montrent que l’inflation éternelle ne produit pas un zoo d’univers possibles, mais plutôt un ensemble auto-cohérent où seuls les univers favorables à l’émergence de la vie émergent. » — Thomas Hertog, cosmologiste belge, dans L’Origine du temps

Une vision « top-down » de la cosmologie

L’approche développée par Hawking et Hertog s’inscrit dans une logique de cosmologie quantique top-down, par opposition aux méthodes classiques (bottom-up) qui tentent de reconstruire l’Univers à partir d’un état initial hypothétique. Selon Futura Sciences, cette méthode part des observations actuelles pour remonter le fil de l’histoire cosmique, en s’appuyant sur des outils comme la correspondance AdS/CFT (Anti-de Sitter/Conformal Field Theory), issue de la théorie des cordes.

Cette correspondance, qui établit un lien entre un espace-temps courbe en 10 dimensions et une théorie quantique sans gravité en 4 dimensions, permet de décrire l’Univers comme un hologramme. Dans cette vision, l’information contenue dans notre Univers observable pourrait être encodée sur une surface à trois dimensions, suggérant que l’espace-temps lui-même serait une émergence quantique. Une idée qui rejoint les travaux de Leonard Susskind ou Juan Maldacena sur le principe holographique.

Les implications philosophiques et scientifiques

La théorie de Hawking et Hertog a des répercussions bien au-delà de la physique. En proposant que les lois de la physique ne soient pas immuables, mais émergent d’un état quantique primordial, elle entre en dialogue avec des questions philosophiques anciennes. Comme le souligne Hertog, « l’observateur n’est plus un simple spectateur, mais un acteur de la réalité cosmique ». Cette vision, inspirée des idées de John Wheeler sur un « Univers participatif », suggère que la conscience ou l’observation pourrait jouer un rôle dans la structure même de l’Univers.

Sur le plan scientifique, cette théorie offre une alternative aux spéculations sur le principe anthropique, qui postule que l’Univers est « réglé » pour permettre l’émergence de la vie. Selon Hawking et Hertog, « il n’y a pas de finalité, mais une auto-consistance quantique qui sélectionne les univers viables ». Une perspective qui pourrait, à terme, rendre obsolètes les débats sur le multivers infini.

Cette théorie, bien que complexe, rappelle que la cosmologie moderne est à un carrefour. Entre les spéculations sur le multivers et les tentatives de réconcilier relativité et mécanique quantique, les travaux de Hawking et Hertog offrent une voie médiane, où l’Univers n’est ni totalement aléatoire ni parfaitement déterminé. Une perspective qui, si elle se confirme, pourrait bien redéfinir les fondements de la physique.