En 1948, le physicien britannique Fred Hoyle inventait le terme "big bang" pour tourner en dérision un modèle cosmologique auquel il s'opposait... mais qui gagnait peu à peu du terrain auprès des astrophysiciens : celui d'une naissance ponctuelle, chaude et dense de l'Univers, il y a 13,7 milliards d'années.

Cette vision a fini par s'imposer, preuves à l'appui... Mais son sobriquet de "grosse explosion" lui est resté. Pourtant, le modèle du big bang ne parle en aucun cas d'explosion ! Et pour cause : il raconte l'histoire de l'Univers seulement à partir de l'instant t = 10^-43 seconde (0,0000...01 seconde, avec 42 zéros après la virgule), c'est-à-dire quand celui-ci était déjà existant - même si effectivement âgé d'une infime fraction de seconde. "Nous ne savons presque rien sur l'instant zéro car les lois de la physique que nous connaissons ne permettent pas de remonter avant l'instant t = 10^-43 seconde, dit Carlo Rovelli, chercheur au Centre de physique théorique de Luminy (Marseille). En fait, il est possible que l'Univers n'ait pas connu d'instant zéro, et si cet instant a existé, il n'a certainement pas ressemblé à l'explosion d'une bombe".

La réponse à cette question, aussi ancienne que la théorie du big bang elle-même, tient en un mot : "partout".

Mais si elle est si souvent posée, c'est en raison de la difficulté à appréhender cet évènement de l'histoire de l'Univers. C'est que l'idée révolutionnaire de big bang, évoquée en 1927 par l'abbé et mathématicien belge Georges Lemaître, a été mal comprise. Lui-même eut une expression malheureuse : il compara l'Univers primordial à un "atome primitif" ultra dense et ultra chaud, qui aurait explosé brutalement. Cette image a fait florès, l'inconscient collectif retenant que l'Univers en expansion trouve son origine dans une grande explosion. L'image, fausse, fut même utilisée malicieusement par l'astronome britannique Fred Hoyle, farouche opposant, à Lemaître, qui baptisa, avec le succès que l'on sait, "big bang" (grand boum) la théorie de l'Univers en expansion... pour la ridiculiser !

PAS EN UN POINT, MAIS PARTOUT

Le problème auquel nous sommes toujours confrontés aujourd'hui et que sous-tend cette question, c'est que notre vision du monde est encore "newtonienne", alors que la théorie du big bang est conçue dans le cadre de la relativité générale d'Einstein. Notre intuition fait de l'Univers un espace vide et statique qui se déploie dans toutes les directions. On se dit que l'Univers a commencé dans l'explosion titanesque d'un atome ultra dense, voici 13,7 milliards d'années, et depuis lors, il est en expansion dans cet espace vide... Selon cette conception, il ne nous reste qu'à prendre un bon télescope et à scruter le ciel à la recherche du point de l'espace où l'explosion a eu lieu... Mais, encore une fois, l'Univers réel est relativiste, pas newtonien, distinction décisive. Matière, énergie, espace et temps, selon la recette de la relativité générale, sont intimement intriqués. Ainsi, selon la vision cosmologique moderne, l'Univers a toujours contenu tout l'espace, il "est" l'espace. Il y a 13,7 milliards d'années, une unité quelconque d'espace était beaucoup plus petite qu'aujourd'hui, et la matière, confinée, était et plus dense et plus chaude, c'est tout... L'Univers à l'époque, était un plasma brûlant partout, et non pas un "atome primitif" perdu dans un espace infini et vide. Le big bang, moment où, selon la théorie, l'Univers entre spontanément en expansion à partir d'un état hyperdense et hyperchaud a donc eu lieu... partout. Une preuve ? Depuis 1965, les télescopes détectent un rayonnement dit cosmologique, vestige du big bang, et montrent que ce reliquatde chaleur de l'Univers primordial baigne l'espace tout entier.

La seule trace qui nous reste de la création de l'Univers, c'est le rayonnement fossile, ici vu par le satellite WMap (->).

Impossible d'écrire quoi que ce soit sur la première fraction de seconde (10^-43 exactement) de l'Univers - l'ère de Planck. Et pour cause : sa température dépassait alors les 10³² degrés et à de tels extrêmes "nos théories ne fonctionnent pas", explique Marc Lachièze-Rey, astrophysicien au laboratoire Astroparticule et cosmologie. Une microscopique fraction de seconde pour laquelle les scientifiques sont prêts à tous les sacrifices, à commencer par leurs plus précieuses théories physiques : la relativité générale et la mécanique quantique. Car ce que les spécialistes de l'enfance de l'Univers soupçonnent, c'est que, à l'ère de Planck, les quatre interactions fondamentales de la matière (électromagnétisme, interactions nucléaires forte et faible et gravitation) n'en faisaient qu'une. D'où la nécessité de l'unification des théories qui les décrivent. Or il semble impossible pour le moment d'unifier la relativité générale, qui traite de gravitation, et la mécanique quantique, qui traite de tout le reste. Dès lors, certains envisagent de contourner ces corpus physiques et de les remplacer par d'autres théories plus enclines à réaliser l'unification des forces. Les plus célèbres : théorie des cordes, gravitation quantique à boucles, géométrie non-commutative, relativité d'échelle...