ISBN 978-2-13-082958-4

Dépôt légal – 1re édition : 2021, janvier

© Presses Universitaires de France / Humensis
170 bis, boulevard du Montparnasse, 75014 Paris

Ce document numérique a été réalisé par Nord Compo.

« L’univers que nous étudions avec tant de soin est peut-être un rêve. »

James Jeans, Man and the Stars, Dutton, 1931, p. 88.

AVERTISSEMENT

Cet ouvrage est à la fois modeste et ambitieux. Ambitieux, parce qu’il interroge l’idée, largement admise de nos jours, qu’il est possible de faire de l’univers un objet de science. Il va même jusqu’à s’interroger sur l’existence de l’univers. Modeste, parce qu’il ne cherche pas à porter un jugement définitif sur cette prétendue légitimité de la cosmologie. Son objectif est juste de stimuler la réflexion sur cette question. Pour ce faire, il adopte une approche historique. Il retrace l’histoire des débats autour de la scientificité de la cosmologie.

En découvrant ces questionnements, chaque lecteur ou lectrice est libre ensuite de se positionner comme il ou elle l’entend. Cela dit, malgré ce refus d’adopter une position bien définie quant au statut de la cosmologie, ce livre n’est pas complètement neutre. Sans être dans le registre de l’affirmation, il ne peut s’empêcher de laisser pointer ici ou là un peu de scepticisme vis-à-vis de l’entreprise cosmologique. Histoire, là encore, de faire réfléchir1…

1. Pour me lancer dans cette réflexion épistémologique sur la cosmologie moderne, je me suis appuyé sur deux de mes précédents livres qui retraçaient – chacun, avec un angle différent – l’histoire de cette discipline : Univers parallèles (Paris, Seuil, 2010) et La Face cachée de l’univers. Une autre histoire de la cosmologie (Paris, Seuil, 2014). Parmi les multiples autres publications dont je me suis nourri, je me permets de mentionner celles de l’historien des sciences Helge Kragh parce que ce sont elles qui m’ont le plus guidé en ce qui concerne l’histoire de la cosmologie. C’est fort de ce patronage livresque que ce nouvel ouvrage s’aventure sur les sentiers hasardeux de la réflexion philosophique avec l’espoir que, indépendamment de l’issue, le cheminement soit roboratif.

PROLOGUE

La fable de la boîte

Prenez une grosse boîte remplie de boules diverses. Une très grosse boîte. Ouvrez-la. Observez les boules qui sont sous vos yeux. Plus ou moins rapidement vous pourrez vous faire une idée de leur proportion. Si la plupart des boules que vous voyez sont rouges, vous pouvez en conclure que la boîte est principalement constituée de boules rouges. Si ce sont surtout des boules bleues que vous remarquez, vous pouvez supposer que la boîte contient davantage de boules bleues. Vous appréciez ainsi le contenu de la boîte en généralisant ou en extrapolant à partir de ce que vous voyez. Si vous avez le temps ou les moyens, vous pouvez vérifier la valeur de votre inférence en vous arrangeant pour regarder toutes les boules. Mais si, pour une raison ou une autre, vous n’en avez pas la possibilité, votre estimation de la proportion des boules dans la boîte restera une supposition.

Maintenant, en regardant seulement quelques boules de la boîte, que pouvez-vous en déduire sur la boîte elle-même ? Sans trop de difficultés, quelques propriétés s’imposent. Par exemple, vous en déduisez qu’elle est plus grande que les boules que vous observez. Si vous avez les moyens de déterminer à quelle vitesse les boulent se décomposent, vous pouvez aussi en déduire depuis au moins combien de temps la boîte existe. Mais, au-delà de ces quelques propriétés élémentaires, il est difficile d’être plus précis. Vous ne pouvez presque rien savoir sur la boîte en elle-même. Autrement dit, vous pouvez difficilement être un expert en boîtologie. Pour déterminer les propriétés de la boîte, il faut pouvoir étudier la boîte dans son ensemble.

S’il s’avère que la boîte est tellement grande qu’il n’est pas possible de l’observer dans son entier, vous allez devoir faire des suppositions. Vous allez ainsi imaginer plusieurs modèles de boîte. Une grosse boîte carrée, une grosse boîte rectangulaire, une grosse boîte biscornue, etc. Il faut bien sûr que les propriétés des boîtes imaginées soient compatibles avec le contenu que vous observez. S’il y a désaccord, vous pouvez éliminer les modèles qui ne correspondent pas aux observations des objets contenus dans la boîte. Cette méthode semble adéquate pour déterminer la structure de la boîte. Ce n’est toutefois pas si simple. Trois cas de figure sont en effet possibles et aucun n’est vraiment satisfaisant.

Soit plusieurs modèles de boîte sont compatibles avec les observations de son contenu. Dans ce premier cas, impossible de déterminer quel modèle correspond à la boîte réelle. Vous pouvez privilégier un modèle qui satisfait tel ou tel principe, comme le principe de simplicité. Vous pouvez ainsi jeter votre dévolu sur le modèle de boîte le plus simple. Mais croire que la boîte réelle est la plus simple possible est une supposition que rien ne garantit. Un autre cas de figure est celui où il n’y a qu’un seul modèle correspondant aux observations. Dans ce second cas, vous pouvez être tenté d’en conclure que ce modèle décrit la boîte réelle. C’est peut-être vrai. Mais qui vous dit qu’il n’existe pas d’autres modèles de boîte auxquels vous n’avez pas pensé et qui correspondent aussi aux observations des boules ? Enfin, le troisième cas de figure est celui où aucun modèle n’est complètement en accord avec les observations. Dans ce cas, impossible de dire à quoi ressemble la boîte. Trois cas de figure qui aboutissent donc à la même conclusion : il n’est pas possible de déterminer avec assurance les caractéristiques globales de la boîte.

Vous pouvez bien sûr considérer en votre for intérieur que ces caractéristiques sont bien définies et que la boîte est un véritable objet, un peu comme les boules, mais en plus grand. Il n’en reste pas moins que les spécificités de cette boîte vous échappent. Celle-ci reste pour vous une entité indéfinie. En outre, peut-être que vous vous trompez. Il se peut que votre ignorance des caractéristiques de la boîte ne soit pas due à vos faibles moyens d’observation ou de réflexion. Il est en effet possible que la boîte soit une entité indéfinie. Dans ce cas, vous aurez eu tort d’imaginer qu’elle était un objet, comme les boules peuvent en être. Allons encore plus loin. Il se peut que la boîte n’existe pas et qu’il n’y ait que des boules ! Elle ne serait qu’un mot vide, sans référent. Après tout, vous ne l’avez jamais observée, jamais touchée, jamais expérimentée. Cette boîte, vous l’avez peut-être simplement rêvée…

CHAPITRE 1

La rationalité de l’univers

Peut-on penser l’univers dans sa totalité ? Certains l’ont cru. L’histoire est remplie de ces prétentions à penser le tout. Beaucoup de mythologies, de cosmogonies et de cosmologies ont ainsi prétendu raconter l’histoire ou l’agencement de ce que l’on a aussi appelé le grand tout. En ce qui concerne l’Occident, la conception dominante a longtemps été celle d’Aristote. Dans celle-ci, l’univers est éternel et constitué de deux régions, bien distinctes. La première, ou monde sublunaire, recouvre la Terre et s’étend jusqu’à la Lune. Elle est constituée de corps formés à partir de quatre éléments (terre, air, eau et feu) et soumis à la « corruption », c’est-à-dire que ces corps évoluent avec le temps et finissent par tomber en décrépitude. La seconde région, ou monde supralunaire, s’étend au-delà de la Lune et est composée d’une matière complètement différente, l’éther, qui emplit tout l’espace, sans permettre le moindre vide. Les corps célestes, intégrés à des sphères, y sont éternellement animés de mouvements circulaires, sans être soumis aux lois qui régissent la première région. Cette seconde région ne s’étend pas à l’infini, puisque les astres, qui tournent en cercle autour de la Terre au centre, tendraient à avoir une vitesse elle aussi infinie, ce qu’Aristote ne peut concevoir. L’univers se clôt donc sur lui-même par une dernière sphère. Comme il n’y a rien d’autre au-delà, l’univers d’Aristote est un tout, unique, éternel et fini.

Dans l’Antiquité, cette vision ne fait pas l’unanimité. Par exemple, elle n’est pas partagée par les épicuriens et les stoïciens pour qui l’univers est infini. Les premiers sont des atomistes qui imaginent que tout ce qui existe est constitué d’atomes se déplaçant de façon plus ou moins aléatoire dans le vide. Mais si l’espace est infini, l’âge de l’univers est fini. Pour preuve, Lucrèce, dans De la nature, fait remarquer que, si le passé de l’univers avait été infini, l’histoire humaine n’aurait pas été si courte. Quant aux stoïciens, ils avancent aussi que la matière est constituée des quatre éléments classiques (terre, air, eau et feu), mais avec le feu au fondement des trois autres. En accord avec Aristote, ils reconnaissent qu’il ne peut y avoir de vide dans le monde matériel, mais ils imaginent qu’il peut y en avoir au-delà. Développant une approche dynamique de l’univers, ils imaginent toutefois que cette concentration de matière, plongée au sein d’un espace infini et vide, subit des cycles de condensation et de raréfaction, c’est-à-dire qu’elle se consume périodiquement dans le feu avant de renaître de ses cendres. Pour ingénieuse qu’elle soit, cette conception d’un univers cyclique, à l’instar de celle des épicuriens, ne s’impose pas1. C’est la conception d’Aristote qui finalement dominera pendant des siècles.

Tentations cosmologiques

Il faut attendre le développement de la science moderne, celle issue des travaux de Copernic, Galilée et Kepler, pour que soit mis un terme à la représentation aristotélicienne du cosmos. Les sphères célestes disparaissent. Le monde ici-bas est unifié au monde supralunaire. Mais aucun de ces « pères » de la science moderne n’offre une vision ordonnée de la totalité. Si le système solaire est appréhendé d’une nouvelle manière, l’univers n’est pas pensé comme un tout en tant que tel. En revanche, avec René Descartes, l’ambition totalisante est plus marquée. Partant de quelques principes a priori (comme l’absence de vide et d’action sans contact), le philosophe français imagine un univers qui évolue à partir d’un chaos initial pour former les étoiles, planètes et comètes telles qu’on les observe. Cet univers s’étend indéfiniment. Descartes n’ose pas le décréter infini parce que, chez lui, seul Dieu l’est. Mais, dans ses explications, on sent qu’il est tenté de le considérer comme tel étant donné que, dans sa philosophie, la matière s’identifie à l’espace. Là où il y a de l’espace, il y a donc quelque chose. Dans ces conditions, il lui paraît difficile d’imaginer un ensemble d’éléments matériel (étoiles, planètes, etc.) plongé au sein d’un univers vide qui s’étendrait indéfiniment. Chez Descartes, le plein ne cesse de s’étendre.

En tant que chrétien, Descartes conçoit que l’univers a été créé par Dieu. Mais ce dernier continue, pour ainsi dire, à le créer à chaque instant ou, pour le dire autrement, à le maintenir en existence. C’est que l’on appelle la théorie de la création continuée. En tout cas, après l’instant initial, la matière s’est ordonnée petit à petit, suivant les lois de la nature, pour arriver à la configuration actuelle. Ici, la situation chaotique du départ n’a pas d’importance. Dans tous les cas de figure, l’évolution de la matière aurait abouti au même univers. D’ailleurs, Dieu aurait pu créer d’autres mondes qui auraient abouti au même résultat. N’importe quel monde aurait évolué vers le nôtre ou vers un monde en tout point similaire. Univers infini, plein, soumis à des lois nécessaires tout en étant choisies librement par Dieu, voici donc le système cosmologique imaginé par Descartes. Il a prétendu qu’il était le fruit de démonstrations rigoureuses, mais s’est contenté de simples analogies. En tout cas, il n’y a pas de doute que, pour Descartes, le tout de l’univers se pense rationnellement, sans qu’il soit vraiment nécessaire de s’embarrasser de données empiriques2.

Cette cosmologie cartésienne exerce une influence importante sur les savants de la fin du XVIIe siècle et début du XVIIIe. Elle est toutefois loin de convaincre tout le monde, notamment Isaac Newton. Comme Descartes, le savant anglais imagine un univers avec des astres qui s’étendent à l’infini, mais refuse d’identifier l’espace et la matière, puis conçoit un mode d’action sans contact (c’est la fameuse loi de la gravitation). Il récuse aussi l’idée que les lois de la mécanique suffisent à expliquer l’univers et, en conséquence, avance que l’ordre du monde ne peut se perpétuer que par l’intervention d’un agent intelligent, c’est-à-dire Dieu. Sans ce dernier, l’univers s’effondrerait sous son propre poids ou, du moins, si ce n’est pas l’univers entier qui s’effondrerait ce seraient, dans un premier temps, les différents systèmes d’astres qui le peuplent. Puis, à la différence de Descartes, Newton considère aussi que Dieu aurait pu créer des lois de la nature différentes de ce qu’elles sont et que, la matière n’étant pas uniformément répartie dans l’espace, d’autres mondes, distants du nôtre, régis par ces autres lois, pourraient exister3. En somme, cet univers de Newton n’est pas analogue à une horloge bien remontée, puisqu’il ne fonctionne pas sans intervention divine. Il est également plus indéfini que celui de Descartes, puisqu’il peut être différent d’un endroit à l’autre. Pour cette raison, il est difficile de parler d’une configuration globale de l’univers. À part dire qu’il est infini, on peut difficilement en donner des caractéristiques précises.

Ce flou n’empêche pas le paradigme newtonien de s’imposer dans le monde savant au XVIIIe siècle. La mathématisation de la gravitation y est un atout important. Mais le cosmos de Newton est toujours confronté à son problème d’instabilité : sans intervention divine, l’univers doit finir par s’effondrer. Au moins un astronome, un certain James Ferguson, y voit un moyen de développer un argument contre l’éternité du monde. Comme il l’explique en 1757, si le monde était éternel, il serait arrivé à son terme depuis longtemps ; comme ce n’est manifestement pas le cas, il doit avoir un âge fini. Il écrit ainsi :

Nous avons un argument philosophique fort contre l’éternité du monde. S’il avait existé depuis l’éternité, et si la Divinité l’avait laissé être gouverné par les actions combinées des forces […], généralement appelées lois, il aurait cessé d’exister depuis longtemps. […] Mais nous pouvons être certains que cela durera aussi longtemps que l’a voulu son Auteur, qui ne devrait pas plus être blâmé pour avoir conçu une œuvre aussi périssable que pour avoir rendu l’homme mortel4.

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