L’espace-temps peut-il s’emballer ? Le défi d’Einstein

Intervenant 10:00

Bienvenue dans le podcast du magazine Tangente, et un accueil des plus chaleureux à toutes celles et ceux qui nous écoutent aujourd'hui.

Intervenant 20:07

Je suis ravie d'être là,

Intervenant 10:08

merci. Imaginez juste un seul instant que notre univers soit en fait un immense programme informatique. Un truc massif.

Intervenant 20:16

Oui, un code d’une complexité complètement vertigineuse.

Intervenant 10:19

Voilà, c'est exactement ça. Eh bien, pour cette exploration en profondeur, notre mission, c'est de partir à la recherche du bug ultime.

Intervenant 20:26

Le bug ultime, oui. Le moment où ça casse.

Intervenant 10:29

Le moment précis où le code de la réalité plante, quoi. Où toutes les lois de la physique volent carrément en éclats.

Intervenant 20:35

C'est un point de départ génial. Et c'est là que la relativité générale entre en scène.

Intervenant 10:38

Exactement. La théorie d'Einstein est redevenue la star absolue de la physique moderne. On va plonger aujourd'hui dans la façon dont notre univers évolue.

Intervenant 20:46

Et surtout, on va regarder en face cette possibilité mathématique un peu terrifiante. L'idée que l'espace-temps lui-même puisse s'emballer, se briser, littéralement.

Intervenant 10:57

Accrochez-vous bien, parce que le vertige est totalement garanti aujourd'hui.

Intervenant 21:01

Complètement. L'objectif de notre analyse, du coup, c'est de faire une vraie plongée chirurgicale dans ces fameuses équations d'Einstein.

Intervenant 11:09

On va disséquer tout

Intervenant 21:10

ça. On va décortiquer ce que les mathématiciens appellent le problème d'évolution. On va aussi tester la stabilité du vide.

Intervenant 11:16

Le vide

Intervenant 21:16

spatial. Et puis on finira sur un concept brillant, la fameuse censure cosmique du prix Nobel Roger Penrose.

Intervenant 11:25

Mais avant d'arriver à la façon dont l'univers pourrait générer cette erreur fatale, ce fameux bug, il faut d'abord comprendre les règles de base, le système d'exploitation on va dire.

Intervenant 21:34

Tout à fait. Pour bien poser le décor, il faut se rappeler qu'il y a quatre forces fondamentales dans la nature. L'interaction forte, la faible, l'électromagnétique et bien sûr, la gravitation.

Intervenant 11:46

Et sur la gravitation, pendant super longtemps, il y a un nom qui régnait en maître absolu, c'est Isaac Newton.

Intervenant 21:53

Newton, oui. Jusqu'en 1915, on jurait que par lui. Sa théorie était hyper séduisante parce qu'elle était simple.

Intervenant 12:00

La fameuse pomme qui tombe sur la tête.

Intervenant 22:01

Exactement. Ou la Terre qui tourne autour du Soleil. Mais chez Newton, la gravité, c'est une force qui agit instantanément.

Intervenant 12:09

C'est-à-dire ?

Intervenant 22:09

Genre, si le Soleil disparaissait, là, tout de suite, pouf, la Terre quitterait son orbite à la seconde même, sans aucun délai.

Intervenant 12:17

Ah oui, mais ça, c'était avant qu'on découvre qu'il y a une limite de vitesse dans l'univers.

Intervenant 22:21

Voilà.

Intervenant 12:21

Rien, mais alors rien, pas même l'information, ne peut voyager plus vite que la lumière dans le vide. Soit exactement, c'est égal 299 792 458 mètres par seconde. C'est le plafond cosmique.

Intervenant 22:36

Et c'est ce plafond qui vient complètement casser le modèle de Newton. Si l'information met huit minutes à nous arriver du soleil, la gravité ne peut pas être instantanée. Newton devenait obsolète.

Intervenant 12:47

Il fallait réécrire le code.

Intervenant 22:49

Et c'est là qu'Einstein débarque. Il propose une redéfinition magistrale, où la gravité n'est plus une force invisible, mais une géométrie.

Intervenant 12:56

Et pour le respect de la rigueur mathématique, il faut absolument qu'on cite cette équation. Elle est aussi terrifiante que sublime.

Intervenant 23:03

Ah oui, allons-y. C'est rµ-1½rgµ égale 8πgc4tµµ.

Intervenant 13:13

D’accord. Attends, il faut vraiment qu'on décortique ces symboles pour notre audience.

Intervenant 23:16

On s'y met.

Intervenant 13:17

On oublie le vieux cliché du trampoline avec la boule de bowling posée dessus. C'est trop vu. Imaginons plutôt, je ne sais pas, une sorte de fluide géométrique, une grille en trois dimensions qui serait vivante.

Intervenant 23:29

J'aime beaucoup cette image de grille vivante, ouais.

Intervenant 13:31

Donc, dans ton équation, on a d'abord Gemunu, le champ de tenseur métrique. C'est ça notre grille, en fait. Le système de coordonnées, la règle qui mesure l'espace et le temps.

Intervenant 23:40

Exactement. C'est l'équivalent relativiste de ce que Newton appelle le potentiel gravitationnel, le fameux Φ.

Intervenant 13:47

Et après, on a les termes Hermenu, le tenseur de courbure de Ricci, et R, la courbure scalaire. Ça, j'imagine que c'est la façon dont notre grille s'étire ou se tord.

Intervenant 23:57

C'est pile ça. Ça décrit la déformation de l'architecture. Et de l'autre côté du cinégal, on a le Temenu.

Intervenant 14:04

Le tenseur énergie-impulsion.

Intervenant 24:06

Voilà, ça, c'est la matière. L'énergie, les étoiles, les planètes. C'est ce qui remplace la simple densité de masse, ρ, chez Newton.

Intervenant 14:16

Donc si je résume de façon ultra-basique, l'équation nous dit que la matière dite à la grille comment se tordre et la grille tordue dite à la matière comment bouger.

Intervenant 24:25

C'est le duo parfait. La matière sculpte la géométrie, la géométrie guide la matière.

Intervenant 14:31

D'accord. Mais mathématiquement, pourquoi c'est si différent de Newton ? En quoi ça change tout ?

Intervenant 24:36

La différence est colossale au niveau de la nature même du calcul. Chez Newton, on utilisait des équations ou dérivés partiels elliptiques.

Intervenant 14:44

Elliptiques, c'est-à-dire ?

Intervenant 24:45

Ça veut dire que c'est statique, c'est comme une photo. Tu connais l'état de la matière à un instant t, l'équation te donne la gravité à cet instant t, partout dans l'univers, fixe. Alors que les équations d’Einstein, ce sont des équations-monde non linéaires. Le temps, ce n'est plus juste un chronomètre extérieur, il est fusionné à l'espace.