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Par John Horgan

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Les univers parallèles de Andrei Linde
Astrophysicien russe enseignant à l'université de Stanford depuis 1990, Andrei Linde a formulé en 1982 une nouvelle théorie de l'univers qui se veut une "amélioration" du modèle du Big Bang (l'"explosion initiale" à l'origine de la création de l'univers). Linde critique la théorie du Big Bang pour les nombreux problèmes physiques et philosophiques qu'elle soulève. Il considère notamment que les équations physiques qui déterminent le Big Bang prédisent un univers beaucoup plus petit qu'il ne l'est en réalité et que le modèle théorique n'explique pas pourquoi les différentes régions de l'univers se ressemblent et les lointaines galaxies sont distribuées de façon aussi uniforme dans toutes les directions au sein de l'univers. C'est pourquoi l'astrophysicien russe propose la théorie d'un univers auto-reproducteur et à très forte croissance (self-reproducing inflationary universe) qu'il a modélisé grâce à des simulations sur ordinateur. Selon lui, la croissance de l'univers à son origine aurait été extrêmement rapide - elle aurait dépassé la vitesse de la lumière - et aurait obéi à un modèle d'"inflation chaotique". Alors que la théorie classique du Big Bang décrit un univers semblable une bulle de savon se gonflant graduellement, la théorie de Linde décrit un univers semblable à une bulle qui produirait des bulles identiques, et ainsi de suite. L'univers décrit par Linde enfanterait de nouveaux univers par auto-reproduction et selon une arborescence empruntée aux mathématiques fractales.

Le modèle d'univers auto-reproducteur et inflationniste
d'Andrei Linde

Source: "The Self-Reproducing Inflationary Universe" par Andrei Linde. In: "Scientific American", No 271, November 1994.

La théorie des cordes d'Edward Witten
Physicien et mathématicien né en 1951 et enseignant à l'université de Princeton, Edward Witten est considéré comme un des plus éminents spécialistes de la physique théorique. En 1990, il a reçu la médaille Fields, l'équivalent du prix Nobel pour les mathématiques, pour ses modélisations de la théorie des cordes (topological quantum field theory). Selon Edward Witten, la théorie des cordes dominera la physique des 50 prochaines années et les "physiciens sont en train de poser des questions qui impliquent de nouvelles mathématiques qui n'existent pas encore".

Sa théorie représente les particules élémentaires de la physique par des cordes extrêmement petites (100 milliards de milliards de fois plus petites qu'un noyau d'hydrogène) évoluant dans un espace étrange à 10 ou 26 dimensions, pouvant vibrer à différentes fréquences ou "résonances". Pour décrire les mouvements vibratoires d'une corde, il faut représenter un espace avec un grand nombre de dimensions. La topologie (science de l'"étude des lieux" et qui est une sorte de "géométrie de situation") joue ici un rôle majeur car elle permet d'imaginer comment, à l'intérieur de ces cordes, on peut voyager dans des mondes aux dimensions différentes.

L'intérêt de la théorie des cordes pour les théoriciens de la physique est qu'elle surmonte et par là même unifie les deux grandes théories de la physique moderne, celle de la relativité générale et celle de la mécanique quantique. Elle modifie notre compréhension de l'espace-temps et notamment envisage ses autres aménagements possibles.

Interaction de deux cordes
Ces cordes se combinent et se séparent, elles peuvent aussi se tordre, faire des boucles, elles se meuvent dans un espace-temps à plus de 4 dimensions car il existe des dimensions nouvelles enroulées dans leur espace interne.

Source: "Les dimensions secrètes de l'univers" par Michel Gagnon. Association canadienne-française pour l'avancement des sciences, 1996.

Les lois de la complexité
Les lois de la complexité sont des modélisations théoriques de systèmes dynamiques étudiés dans diverses disciplines : biologie, chimie, mathématiques, physique et informatique principalement. Ces systèmes, qui vont de la fourmilière aux marchés financiers, ne peuvent être décrits par l'analyse réductionniste (consistant à découper le tout en plusieurs parties pour mieux l'appréhender par décomposition de ses fonctions élémentaires), ni selon une perception linéaire du temps. Pour tenter de répondre au défi croissant de ces phénomènes complexes et contradictoires, des scientifiques se sont regroupés au sein d'un centre de recherches pluridisciplinaires, le Santa Fe Institute, créé en 1984 au Nouveau Mexique.

Parmi les membres de ce centre, deux biologistes ont avancé un certain nombre de "lois" de la complexité. Ainsi Brian Goodwin, auteur de plusieurs ouvrages sur la biologie dont How The Leopard Changed Its Spots: The Evolution of Complexity (New York, C. Scribner's Sons, 1994), plaide pour un changement de perspective théorique en biologie. Il appelle à abandonner la vision darwiniste (compétitivité des individus, "guerre de tous contre tous", etc.) qu'il estime incomplète car il montre que les organismes vivants sont plus que des machines à survivre, qu'il y a, outre l'aspect compétitif, "égoïste", destructif et répétitif chez les individus biologiques, des formes de coopération, véritablement altruistes, créatives et mêmes ludiques.

Stuart Kauffman, quant à lui, a écrit deux livres remarqués, Origins of Order: Self-Organization and Selection in Evolution, (New York, Oxford University Press, 1993) et At Home in the Universe: the search for the laws of complexity (New York, Oxford University Press, 1995) dans lesquels il expose ces lois et leurs fonctions. "Nous ne pourrons jamais espérer prédire les bifurcations exactes de l'arbre de la vie, affirme Kauffman, mais nous pouvons découvrir des lois puissantes qui prédisent et expliquent leur forme générale (...) La vie (...) est un phénomène émergent qui apparaît lorsque la diversité moléculaire du système chimique prébiotique augmente au-delà d'un certain seuil de complexité. Il n'y a pas de force vitale ou de substance externe dans ce tout émergent et auto-reproducteur".

Source: site internet du Santa Fe Institute

L'hypothèse Gaïa
L'hypothèse Gaïa est une théorie de la vie sur terre proposée à la fin des années 1960 par le biochimiste britannique James E. Lovelock et la microbiologiste américaine Lynn Margulisis. Ces deux chercheurs affirment que la Terre, composée de ses matières inorganiques et de ses organismes vivants, formerait un superorganisme appelé Gaïa (d'après la divinité grecque personnifiant la Terre, "mère des Titans"). Selon cette hypothèse, la Terre serait un système dynamique qui s'auto-régulerait et où "le tout est plus que la somme de ses parties". Le processus d'évolution biologique y serait moins le résultat d'une sélection par la compétitivité entre individus qu'un processus de coopération des organismes en quête de symbiose avec leur environnement.

James Lovelock a popularisé cette hypothèse au travers de nombreux livres: La terre est un être vivant : l'hypothèse Gaïa (Monaco, Editions Le Rocher, 1986), Les âges de Gaïa (Paris, Robert Laffont, 1990), Gaia : comment soigner une terre malade ? (Paris, Robert Laffont, 1992).

Note sur la quête d'une intelligence extraterrestre
Le SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) est un institut de recherches à but non lucratif basé en Californie qui se consacre entièrement à l'étude de l'intelligence et de la vie extraterrestres. Les différents travaux et projets scientifiques développés par cet institut sont financés par la NASA, le National Science Foundation et un grand nombre d'institutions privées. Ils concernent l'astronomie, les processus d'évolutions chimique et biologique et l'étude des origines de la vie. Le principal chantier du SETI est le projet Phenix lancé en 1995 pour sonder les signaux radio de quelques 1000 étoiles situées à 200 années-lumières de la Terre à la recherche d'une source extraterrestre. Ce projet, qui coûte entre 4 et 5 millions de dollars par an, n'a enregistré aucune "signature" extraterrestre jusqu'à présent; théoriquement, il lui resterait 400 milliards d'étoiles à scruter au sein de notre galaxie.

© paru dans Le Temps stratégique, No 84, novembre-décembre 1998.

© @rchipress 1998