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Mathématiques - Cosmologie - Mécanique quantique
La cosmologie est la science des sciences, puisqu'elle étudie l'univers, sans lequel rien de ce que nous sommes n'existerait. On distingue nécessairement la cosmologie théorique, qui élabore des modèles, aujourd'hui mathématiques, de ce que serait le cosmos, et la cosmologie expérimentale, qui les vérifie ou les corrige.

 
Cosmologie expérimentale - Cosmologie théorique, ceci n'est pas nouveau : face aux constatations expérimentales montrant que la Terre est plate, les premiers astronomes théoriciens ont imaginé qu'elle pourrait être ronde, ce qu'a vérifié ultérieurement l'observation.

Les modèles mathématiques du cosmos, aussi pertinents qu'ils se révéleraient être après coup, ne peuvent sur le moment être vérifiés. On ne peut pas dire que l'on puisse, par exemple, observer des trous noirs, même si certaines de leurs conséquences puissent l'être éventuellement. Les équations les décrivant peuvent être acceptées, mais elles ne serviront à rien pour prédire en pratique le moindre de leurs effets.

Des simulations informatiques à l'aide d'algorithmes intelligents...

Aujourd'hui cependant, certains cosmologistes théoriciens commencent à penser que, sans faire appel à des modèles mathématiques de plus en plus élaborés, ils pourraient se limiter à traiter les « données en masse » aujourd'hui disponibles du fait de multiples observations et mises en mémoire non exploitées en pratique. Ils feraient en ce cas appel à des algorithmes intelligents qui en proposeraient différentes interprétations, sans évidemment choisir ente elles.

C'est ainsi, à une toute petite échelle, ce que font les algorithmes traitant les données désordonnées et partielles portant sur l'observation du visage d'un individu, dans les logiciels dits de reconnaissance faciale. Ils proposent différentes images à partir desquelles un observateur extérieur, par exemple un policier, pourra commencer à identifier la personne recherchée parmi celles qu'il interroge.

Très bientôt, les cosmologistes théoriciens pourront disposer de nombreuses simulations d'un événement particulier du cosmos à partir desquels ils pourront mieux organiser leurs hypothèses et utiliser leurs rares observations. Les simulations informatiques sont ainsi les seules à pouvoir étudier la formation des galaxies ou tout autre phénomène, y compris bientôt l'évolution de l'univers.

Les simulations quantiques

Les théoriciens pourront en laboratoire simuler les phénomènes qu'ils veulent observer, y compris les plus complexes. Il leur restera à organiser la confrontation de ces simulations avec leurs hypothèses théoriques antérieures et leurs observations, fussent-elles dispersées et partielles. Les modèles les plus pertinents pourront alors être retenus.

Ce processus sera particulièrement nécessaire quand en cosmologie l'on aura recours à la mécanique quantique pour expliquer certains phénomènes. Celle-ci pose en postulat, toujours vérifié en pratique, le principe de la non localisation des particules. Mais pourrait-on admettre qu'un tel principe puisse servir à expliquer des phénomènes tels que ceux intéressant l'espace et le temps, en premier lieu les trous noirs précités, impossible à décrire exactement aujourd'hui en cosmologie ? On parlera à cet égard de simulations quantiques (quantum simulations).

Un nombre croissant de recherches propose des perspectives à cet égard, qui pourront remettre profondément en cause les théories cosmologistes actuelles. Lorsque la simulation quantique en laboratoire pourra s'appuyer sur un nombre suffisant de modèles théoriques ou d'observations, ce seront sans doute des croyances telles qu'en l'unicité de notre univers qui seront remises en cause.

Cette perspective sera très appréciée par les théoriciens qui proposent l'hypothèse des univers multiples.
Jean-Paul Baquiast
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