Histoire de la Cosmologie Moderne

Qu'est-ce que la cosmologie ?

La cosmologie est le domaine de la physique qui se préoccupe de l'Univers à grande échelle, de sa dynamique globale, de son contenu.

Pourquoi la cosmologie ?

D'abord, elle a la première qualité d'être une synthèse de toute la physique moderne. Donc, étudier la cosmologie et ses enjeux, cela implique d'aborder la relativité générale, la physique statistique et la thermodynamique, la théorie quantique des champs, le modèle standard, et même certaines de ses extensions. La cosmologie s'est toujours construite sur les dernières avancées dans tous ces domaines, et contribue même à leur développement. Une autre excellente raison de s'intéresser à la cosmologie est justement son emploi pour sonder des domaines de la physique encore inexplorés. La physique contemporaine est aujourd'hui heurtée à un mur que constitue la limite en énergie de la plupart des expériences réalisables, qu'elles exploitent des collisions dans des accélérateurs de particules ou des sources astrophysiques. En revanche, l'Univers ayant atteint des températures extrêmes à ses débuts, on s'attend à ce que la cosmologie soit peut-être la plus capable d'apporter des informations nouvelles et précieuses sur de la nouvelle physique aux hautes énergies. Par ailleurs, l'histoire de la cosmologie représente en elle-même un sujet passionnant. Il est d'abord fascinant de constater la façon dont notre vision de l'Univers a radicalement changé en un siècle, au fil de découvertes majeures, parfois accidentelles, parfois nécessitant des moyens fantastiques. C'est aussi un excellent sujet pour la sociologie des sciences, tant la nouveauté des idées physiques soulevées et leurs enjeux ont pu déstabiliser la communauté scientifique et engendrer parfois des débats d'ordre plutôt philosophiques. Aujourd'hui encore, cette science toujours jeune mais très prometteuse suscite parfois des controverses. Enfin, l'histoire de la physique est une dimension de la discipline à part entière qui mérite d'être étudiée. Il est très enrichissant pour un étudiant voué à la recherche, de mieux approcher l'histoire de l'invention des théories physiques, de mieux comprendre leurs origines, et la longue lutte de l'esprit humain pour décrire l'Univers qui est le sien. Ceci n'est pas toujours facile à retrouver dans les livres qui fournissent plutôt une photographie des connaissances à un instant donné, en manquant parfois les errances de leur construction, qui font de la physique une aventure passionnante.

Pourquoi ce site ?

A l'origine, le projet a été lancé durant un stage que j'ai effectué au LAPTh, et supervisé par Richard Taillet. Alors en pleine préparation de nouveaux cours au format vidéo sur la cosmologie, il m'avait suggéré de réaliser une sorte de frise chronologique des événements clés de la cosmologie moderne, sous un format à définir, éventuellement un site Internet. J'ai alors réfléchi à une mise en page qui rende l'essentiel accessible à un public plutôt large (mais au moins des étudiants de première année) tout en permettant à ceux qui le souhaitent d'approfondir certaines notions au cours de la lecture sans en interrompre le flux. Conformément à l'idée initiale, la navigation est centrée sur une frise chronologique qui énumère des événements marquants de l'histoire de la cosmologie.

Comment naviguer ?

• Le point de départ est bien-sûr la frise chronologique.
• Chaque événement marquant est relié à un article décrivant une page associée de l'histoire de la cosmologie.
• Des mots-clés cliquables permettent d'avoir accès à des annexes développant un aspect en particulier, en parallèle du contenu principal (à sa droite).

Que peut-on trouver d'original ?

• Les annexes couvrent de nombreux domaines de la physique. Leur construction permet au site d'être enrichi progressivement.
• Autant que possible, les graphiques ont été produits spécialement pour le site, et le code des simulations utilisé pour les générer est téléchargeable.
• Des interviews de physiciens permettent de mieux saisir les enjeux de la recherche actuelle, et le travail concret de chercheur.
• Des liens vers des papiers ayant joué un rôle important sont proposés, et leur lecture est très riche d'enseignement sur la pensée de leurs auteurs à l'époque de leur écriture.
• Un livret du contenu est téléchargeable ici.

Qui est l'auteur ?

Lucas Gautheron. Actuellement étudiant en physique à l'ENS de Cachan (M1), originaire de Haute-Savoie, mes intérêts portent principalement sur la physique des particules et l'astrophysique. Je travaille sur plusieurs projets open-source, disponibles tout comme mes simulations sur github.

Remerciements

• Richard Taillet bien sûr, qui m'a encadré pendant plusieurs mois et qui a permis de lancer ce projet.
• William Vykintas Narmontas, pour ses précieux conseils lors de la réalisation technique du site.
• Martin White, qui a accepté de répondre à mes questions, malgré un calendrier chargé.
• Le LAPTh, le LAPP et le LPNHE pour leur accueil.

Bibliographie

Lectures conseillées

• Modern Cosmology in Retrospect de B. Bertotti, R. Balbinot, S. Bergia, A. Messina . Cet ouvrage regroupe les témoignages de plusieurs physiciens parmi lesquels Alpher, Herman, Hoyle et Wagoner, à propos des développements de la cosmologie du début du 20ème siècle à la fin des années 1980. Cet ouvrage très accessible éclaire efficacement la construction parallèle des théories du Big-Bang et l'univers stationnaire puis la façon dont le Big-Bang s'est imposé.