Cosmologie non standard - Définition

Introduction

Le modèle standard de la cosmologie est le nom donné au modèle cosmologique qui s'est peu à peu imposé comme offrant la seule description réaliste de la majeure partie de l'histoire de l'univers, du Big Bang jusqu'à nos jours. Un ensemble de modèles plus ou moins élaborés ont cependant vu le jour au cours des décennies passées. Ces modèles, qualifiés de cosmologies non standard proposent ou prétendent offrir une vision radicalement différente de l'histoire et la structure à grande échelle de l'univers.

Le concept de cosmologie non standard ne doit pas être confondu avec celui de solutions exactes des équations de la relativité générale (les équations d'Einstein) décrivant un univers dans son ensemble, mais dont la description s'avère être physiquement irréaliste. l'univers de Gödel, découvert à la fin des années 1940 par Kurt Gödel, ou l'espace de Taub-NUT, découvert peu après, sont des solution exactes de la relativité générale, mais n'ayant pas la prétention de décrire l'univers. Ces solutions présentent cependant un réel intérêt, car elles mettent en évidence certains aspects de la théorie de la relativité générale qui ne transparaissent pas dans des contextes plus réalistes.

Motivation et contexte

On distingue en pratique deux types de cosmologies non standard :

• Celles qui datent d'une époque où le modèle cosmologique actuel n'était pas bien étayé par des observations, et qui offraient à l'époque une alternative plausible au scénario finalement retenu. Ces modèles ont de ce fait fait l'objet d'une certaine activité académique, avec un certain nombre d'articles publiés dans des revues scientifiques à comité de lecture. La pertinence de ces modèles a effectivement été débattue, mais ceux-ci ont peu à peu été abandonnés, s'avérant en désaccord profond avec certaines observations. La théorie de l'état stationnaire, proposé à la fin des années 1940 par Fred Hoyle, Thomas Gold et Hermann Bondi, ainsi que l'univers d'Einstein, proposé en 1917 par Albert Einstein, sont des exemples de cosmologie désormais non standard ayant donné lieu à une certaine quantité de travaux publiés dans des revues scientifiques à comité de lecture.
• Celles, postérieures, qui ont été proposées alors qu'elles n'offraient pas d'alternative intéressante au modèle standard. La plupart de ces modèles n'ont guère fait l'objet de travaux autres que ceux de leurs auteurs. Il s'agit donc d'idées qui ont toujours été extrêmement marginales au sein du milieu académique. Certaines d'entre elles ont cependant fait l'objet d'une certaine couverture médiatique et leur nom est connu auprès du grand public. Dans le monde francophone, la théorie des univers jumeaux du chercheur à la retraite Jean-Pierre Petit (inspirée de la théorie homonyme mais n'ayant pas non plus eu un fort impact scientifique d'Andrei Sakharov), ou l'instanton gravitationnel de taille nulle, d'Igor et Grichka Bogdanoff sont des exemples de modèles n'ayant pas donné lieu à une activité scientifique autre que celle de leurs auteurs respectifs, mais néanmoins popularisés par leurs auteurs par des ouvrages destinés au grand public (« On a perdu la moitié de l'univers » et « Avant le Big Bang », respectivement). Dans cette catégorie peuvent aussi se ranger diverses tentatives de discours prétendument scientifique tenu par certains religieux. Le dessein intelligent, considéré comme relevant de la pseudo-science par l'académie des sciences américaine, et critiqué par le Vatican, entre dans cette catégorie.

Dans un cas comme dans l'autre, on assiste à deux types de justification distinctes pour ce type de modèles :

• d'une part le fait qu'il existe (ou existerait) une tension entre le modèle standard de la cosmologie et des observations qui rendrait le premier incompatible avec ces dernières. Ces tensions sont invoquées pour justifier la nécessité de rechercher d'autres scénarios cosmologiques ;
• d'autre part un argumentaire de nature plus abstraite, lié au fait que le modèle standard de la cosmologie offre un aspect plus descriptif qu'explicatif de l'univers. Ce critère, souvent plus subjectif, peut être mis en parallèle avec l'hypothèse des épicycles de Ptolémée, qui permettait de prédire avec une grande précision les mouvements des planètes, tout en reposant sur un ensemble de concepts relativement peu convainquant d'un point de vue physique.