Dernier épisode des avancées de la physique moderne : la physique de l’infiniment grand a rejoint celle de l’infiniment petit, et la cosmologie s’est unie à la physique des particules. À l’origine de l’Univers et de la matière, il y a quelque 14 milliards d’années, il n’y avait en effet que de l’énergie. Reste à comprendre la nature de cette curieuse interaction entre énergie, espace, temps et matière.

Pour résoudre l’énigme, on a d’abord pensé que l’espace-temps, courbé à grande échelle par la gravitation, pouvait à très petite échelle se courber plus violemment, jusqu’à former une « écume » de pure énergie aussi chaotique que poétique. Ont suivi d’autres théories — supercordes, boucles, géométrie non commutative, gravité entropique et trois autres décrites ici pour la première fois de façon accessible — dont émergent aujourd’hui les modèles de « gravité quantique » qui raviront les amateurs de scénarios décoiffants. Certaines voient le tissu de l’espace-temps fait de minuscules bouts d’espace et de temps élémentaires, d’autres le voient flou, d’autres encore voient dans le réel une illusion due au grand nombre de particules dont nous sommes constitués.

À défaut de donner ici la clé de l’énigme, Jean-Pierre Luminet nous fait partager sa passion — sans équation — et dresse un surprenant panorama des théories actuelles sur l’origine de l’Univers.

Jean-Pierre Luminet, spécialiste des trous noirs et de la cosmologie, est l’auteur de nombreux ouvrages destinés au grand public. Il travaille au Laboratoire d’astrophysique de Marseille (LAM) sur les théories de gravité quantique. 

1. Couverture
2. Titre
3. Copyright
4. Dédicace
5. Prélude
6. CHAPITRE 1 - La libre invention de la gravitation quantique
7. CHAPITRE 2 - L’Univers selon Stephen Hawking
   1. Souvenirs, souvenirs
   2. Les théorèmes sur les singularités
   3. Les trous noirs primordiaux
   4. La thermodynamique des trous noirs
   5. L’évaporation quantique des trous noirs
   6. Inflation
   7. Le Big Bang quantique
   8. Trous de ver et conjecture de protection chronologique
   9. Autres travaux
8. CHAPITRE 3 - Les modèles standards des particules et de la cosmologie
   1. Un rêve d’unification
   2. Le modèle standard des particules
   3. Au-delà du modèle standard
   4. Le modèle standard de la cosmologie
   5. Les unités de Planck
9. CHAPITRE 4 - L’énigme de la matière noire
   1. La matière baryonique
   2. La physique des particules à la rescousse
   3. La chasse aux WIMP
   4. Et l’antimatière ?
   5. Le bilan
   6. Et si l’on modifiait la gravité ?
10. CHAPITRE 5 - Constante cosmologique ou énergie sombre ?
    1. La répulsion cosmique
    2. Retour à la constante cosmologique
    3. La plus grosse bévue d’Albert Einstein ?
    4. L’argument de la coïncidence
    5. Les vertus du vide
    6. Les mauvais calculs de l’énergie du vide
    7. Les équations d’état de l’énergie sombre
    8. Futur de l’Univers et énergie sombre
11. CHAPITRE 6 - Les hauts et les bas de l’inflation
    1. D’un vide à l’autre
    2. Les faux problèmes de la cosmologie
    3. La peau du léopard
    4. De l’inflation chaotique à l’inflation éternelle
    5. Controverses
    6. Une poussière dans l’œil
    7. Cosmologies à rebond
12. CHAPITRE 7 - Voyages temporels et trous de ver
13. CHAPITRE 8 - Boucles, réseaux et mousses de spins
    1. L’équation impossible à résoudre
    2. De l’écume à la boucle
    3. De la boucle au réseau
    4. Du réseau à la mousse
    5. Les étoiles de Planck ou la fin des trous noirs
    6. Quelques problèmes quand même
14. CHAPITRE 9 - Sauts à la corde
    1. De la particule à l’élastique
    2. Dimensions enroulées
    3. De la poussière d’orchestre
    4. Un problème de hiérarchie
    5. Ekpyrosis
    6. Les cordes noires
    7. Même pas fausse ?
    8. Que choisir ?
    9. Coups durs pour la théorie des cordes
15. CHAPITRE 10 - L’hypothèse holographique
    1. De la lumière à la réalité multiple
    2. Le paradoxe de l’information
    3. La thermodynamique des trous noirs
    4. La gravité quantique façon théorie des cordes
    5. De l’entropie à l’hypothèse holographique
    6. La conjecture de Maldacena
    7. La quête des dualités
    8. Black Holism
    9. Une solution par les ondes gravitationnelles ?
16. CHAPITRE 11 - De l’Univers au multivers
    1. L’apparente précarité du vivant
    2. Les justifications physiques du multivers
    3. Peut-on prouver le multivers ?
    4. Une agréable folie
17. CHAPITRE 12 - Les causets
    1. De Zénon aux causets
    2. La géométrie de l’ordre et du nombre
    3. La croissance séquentielle
    4. Conséquences et applications
18. CHAPITRE 13 - Les triangulations dynamiques causales
    1. Du triangle au simplexe
    2. Intégrales de chemin
    3. L’échec de la gravité quantique euclidienne
    4. La causalité à la rescousse
    5. Constante cosmologique et espace fractal
    6. Une théorie relationnelle de l’espace et du temps
19. CHAPITRE 14 - La gravité à sécurité asymptotique
20. CHAPITRE 15 - La gravité émergente
    1. L’émergence
    2. La gravité entropique
    3. Gravité émergente et univers sombre
21. CHAPITRE 16 - La géométrie non commutative
    1. Du nombre à l’opérateur
    2. Géométrie et physique
    3. Le modèle standard non commutatif
22. ÉPILOGUE - Un avant Big Bang ?
    1. L’Univers pré-Big Bang
    2. La cosmologie conforme cyclique de Penrose
23. Bibliographie sélective
24. Index des noms propres
25. Index des termes
26. Table
27. Du même auteur