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Définition et synonyme de : UNIVERS

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Article publié par Encyclopaedia Universalis U N I V E R S Monde, Cosmos, Univers : ces trois termes nous semblent à peu près synonymes. Mais, s'ils désignent le même « objet », ils en expriment des propriétés distinctes. Le monde – notre monde – constitue le cadre qui nous abrite, et au sein duquel se déroulent les phénomènes, notamment ceux que décrit la physique. Le cosmos, c'est ce même monde, en tant que globalité harmonieuse ; en effet, c'est en référence explicite à l'harmonie (sens étymologique de cosmos) que Platon introduisit ce terme. L'Univers, enfin, c'est ce même monde, en tant qu'entité unique et unifiée, où les lois physiques sont explicitement supposées universelles. Il ne va pas de soi que le monde soit unifié : ce n'est que depuis Newton qu'il est considéré comme tel, et que l'est aussi la physique qui le décrit (ou qui, du e moins, en décrit certains aspects). Les conceptions d'Aristote (iv siècle av. J.- C.), qui sont restées en vigueur jusque vers la Renaissance, opposaient le monde sublunaire (environnement terrestre) au monde supralunaire (les cieux, au-delà de la Lune). Galilée fut l'un des premiers à affirmer que les compositions de la Terre et du Ciel étaient identiques, ce qui ne sera pas vérifié e avant le xix siècle, grâce aux observations spectroscopiques.
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UNIVERS

Monde, Cosmos, Univers : ces trois termes nous semblent à peu près synonymes. Mais, s'ils désignent le même « objet », ils en expriment des propriétés distinctes.

Le monde – notre monde – constitue le cadre qui nous abrite, et au sein duquel se déroulent les phénomènes, notamment ceux que décrit la physique. Le cosmos, c'est ce même monde, en tant que globalité harmonieuse ; en effet, c'est en référence explicite à l'harmonie (sens étymologique de cosmos) que Platon introduisit ce terme. L'Univers, enfin, c'est ce même monde, en tant qu'entité unique et unifiée, où les lois physiques sont explicitement supposées universelles.

Il ne va pas de soi que le monde soit unifié : ce n'est que depuis Newton qu'il est considéré comme tel, et que l'est aussi la physique qui le décrit (ou qui, du moins, en décrit certains aspects). Les conceptions d'Aristote (ive siècle av. J.-C.), qui sont restées en vigueur jusque vers la Renaissance, opposaient le monde sublunaire (environnement terrestre) au monde supralunaire (les cieux, au-delà de la Lune). Galilée fut l'un des premiers à affirmer que les compositions de la Terre et du Ciel étaient identiques, ce qui ne sera pas vérifié avant le xixe siècle, grâce aux observations spectroscopiques. Isaac Newton donna quant à lui une description unifiée des mouvements, par la dynamique et la gravitation universelles : la chute des corps sur la Terre et les orbites des astres (planètes, comètes...) ne constituent que des aspects différents d'un même phénomène, la gravitation.

Cet énoncé de l'existence de lois universelles fut tout à fait révolutionnaire, et d'importance considérable. « Universelle » signifie valable partout et toujours dans l'Univers. Or comment faire de la physique si une expérience ne donne pas le même résultat à Paris ou à Marseille, sur la Lune ou dans un satellite artificiel, aujourd'hui ou dans trois jours ? Le fondement même de la méthode scientifique – la possibilité de vérifier lois, modèles ou théories par l'expérience et l'observation – exige cette universalité, et donc la notion d'Univers. Sans elle, aucune possibilité de mise à l'épreuve ; donc, pas de physique.

Ainsi, les historiens des sciences s'accordent à situer la naissance de la physique moderne, qui repose sur la notion d'Univers, à la publication des Principia mathematica de Newton, en 1687. C'est bien là qu'y est exprimée clairement pour la première fois la notion d'Univers et, par corollaire, celle d'universalité des lois. Newton y énonce explicitement la première de ces lois universelles, celle de la gravitation.

L'Univers de Newton est relativement simple : il s'identifie au cadre dans lequel se déroulent les phénomènes, constitué de l'espace et du temps, dont les propriétés sont exposées dans les Principia. L'homogénéité de l'espace et du temps – c'est-à-dire la garantie que leurs propriétés restent les mêmes toujours et partout – autorise l'universalité des lois. Cependant, l'Univers de Newton reste sans histoire, sans caractéristique particulière. L'espace physique s'identifie à l'espace euclidien des géomètres, le temps à la droite réelle mathématique. Peu de choses à en dire, au-delà de l'affirmation de leur existence (qui, toutefois, n'était pas une mince affaire) : pas, ou presque pas de cosmologie physique.

La compréhension de la nature et des propriétés de l'Univers subira des métamorphoses importantes avec les théories de la relativité. Sa propriété essentielle subsistera, à savoir qu'il est considéré comme de nature géométrique. Néanmoins, la géométrie change : ce n'est plus celle de l'espace et du temps, mais celle de l'espace-temps, comme l'énonce la théorie de la relativité restreinte, proposée par Albert Einstein en 1905. Le remplacement des notions d'espace et de temps par celle d'espace-temps est d'une efficacité extrême, souvent mal comprise et mal exposée. Sa puissance est pourtant telle qu'elle réduit une portion importante de la physique (toute la cinématique de la matière et des rayonnements) à la constatation de propriétés géométriques particulièrement simples.

La relativité générale introduit ensuite une géométrie nouvelle, non euclidienne, c'est-à-dire munie de courbure. La notion d'Univers y est compliquée, mais surtout enrichie : c'est une part encore plus grande de la physique (la cinématique et la dynamique, y compris gravitationnelle, de tous les corps et même de l'Univers entier) qui se réduit à l'énoncé de propriétés géométriques.

Plus que jamais, l'Univers est considéré comme un objet géométrique, un espace-temps aux propriétés remarquables. La matière se distribue dans cet espace-temps, les phénomènes physiques se déroulent en son sein. Einstein avait émis le rêve de décrire également toute cette matière de manière géométrique, ce qui aurait constitué une grandiose unification. Il n'a pas réalisé ce rêve, mais les physiciens théoriciens d'aujourd'hui poursuivent son programme. Ils tentent de mettre sur pied une théorie physique globale, unifiée, unique, qui permettrait de décrire d'une manière harmonieuse l'ensemble des phénomènes physiques. Les différentes pistes explorées (supercordes, gravité quantique, géométrie non commutative...) sont toutes de nature géométrique, c'est-à-dire qu'elles essaient de réduire les propriétés de la matière et des rayonnements (propagation, interactions...) à des propriétés géométriques.

Il s'agirait alors d'une géométrie plus compliquée que celle que nous connaissons. La prise en compte de la matière elle-même (et des rayonnements) obligerait à élargir le cadre : dimensions et symétries supplémentaires, remplacement des points par des cellules discrètes, fluctuations de l'espace-temps... La démarche reste la même. Si elle aboutit un jour, il se pourrait que l'ensemble des propriétés du monde physique soient décrites comme des propriétés géométriques d'un Univers élargi, à la structure enrichie...

Auteur: Marc LACHIÈZE-REY
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