À la recherche de la forme de l'Univers

par Roland LEHOUCQ

Conférence du 21 mars 2003 à 21 h, à la salle Le Bretagne

S'il est possible d'apprécier la forme d'une galaxie ou d'un amas de galaxies, celle de l'Univers nous reste difficilement accessible. Les notions géométriques sont généralement intuitives lorsqu'il s'agit du plan ou de la sphère car nous pouvons mentalement les plonger dans notre espace à trois dimensions pour se les représenter comme vue de l'extérieur. Mais, privés d'intuition géométrique directe d'un espace à quatre dimensions, nous avons les plus grandes peines à imaginer, l'infinie variété des domaines à trois dimensions qui pourraient décrire notre univers. Ce biais nous conduit à utiliser les représentations les plus simples, imaginant par exemple l'univers comme un espace à trois dimensions ayant les mêmes propriétés que le plan à deux dimensions. Pourtant, nous n'avons pas plus de raisons de croire que notre univers est ainsi fait que les anciens n'en avaient de croire que la Terre était plate. Il nous semble qu'une Terre plate ne peut être qu'illimitée ou limitée par un bord ; il en est de même de notre espace. Mais l'idée d'un bord nous répugne, car, dira-t-on toujours, qu'y a-t-il derrière le bord ? L'espace euclidien est donc généralement regardé comme illimité. Il n'est pas contradictoire pour un espace à trois dimensions d'être à la fois limité et dépourvu de bords et que l'aspect infini de notre univers ne pourrait être qu'une illusion imposée par sa forme particulière. Il faut donc tenir compte des univers modèles, munis de topologie étrange pour notre intuition commune, pour lesquels l'univers observable est plus grand que l'univers réel. En déclarant que l'hypothèse selon laquelle l'univers pourrait avoir une forme non intuitive n'est pas absurde, le but n'est nullement d'affirmer qu'elle vraie ou même qu'elle est plausible. En réalité, il n'y a pas plus de raisons d'y croire que de ne pas y croire. Il semble aujourd'hui possible de tester expérimentalement cette hypothèse en utilisant les futurs grands catalogues de galaxies ou en en cherchant des traces dans le rayonnement diffus cosmologique.