Georges Lemaître : Le prêtre qui a trouvé le début du temps

Lorsque le pape Pie XII a suggéré dans un discours en 1951 que la théorie du Big Bang offrait une confirmation scientifique du Livre de la Genèse, le prêtre qui avait réellement proposé cette théorie s'y est opposé. "Autant que je puisse voir, une telle théorie reste entièrement en dehors de toute question métaphysique ou religieuse", a déclaré Georges Lemaître, qui a discrètement persuadé le Vatican de cesser d'établir ce lien publiquement. Ce fut un petit moment révélateur de la part d'un homme qui a passé sa carrière à insister sur le fait que son col romain et ses équations appartenaient à deux manières distinctes et non concurrentes de comprendre le monde — alors même qu'il était celui qui avait mathématiquement calculé que l'univers avait eu un commencement.

Ingénieur, soldat, séminariste

Georges Henri Joseph Édouard Lemaître est né le 17 juillet 1894 à Charleroi, en Belgique, dans une famille profondément catholique, et a été éduqué dans une école jésuite avant de commencer des études d'ingénieur civil à l'Université catholique de Louvain. Son éducation fut interrompue par la Première Guerre mondiale, au cours de laquelle il a servi dans l'artillerie belge et a obtenu plusieurs distinctions militaires pour ses services. Après la guerre, il a complètement changé de voie, entrant au séminaire tout en préparant un doctorat en mathématiques et en physique, qu'il a terminé en 1920 ; il a été ordonné prêtre catholique en 1923, mêlant sa formation scientifique et sa vocation religieuse en une carrière unique et inhabituelle.

Le brillant élève d'Eddington

Après son ordination, Lemaître s'est rendu à Cambridge pour étudier sous la direction de l'astronome Arthur Eddington, l'un des physiciens les plus respectés de l'époque et l'un des premiers champions de la relativité générale d'Einstein. Eddington a décrit plus tard son élève comme "un étudiant très brillant, merveilleusement rapide et clairvoyant, et doté d'une grande capacité mathématique", un jugement venant de l'un des esprits scientifiques les plus exigeants de la période qui avait un poids réel dans le petit monde de la cosmologie relativiste. Lemaître a poursuivi ses études aux États-Unis, s'engageant directement auprès de la communauté astronomique américaine qui, au même moment, rassemblait les preuves observationnelles que ses travaux théoriques finiraient par expliquer.

Un univers en expansion, découvert indépendamment

En 1927, Lemaître a publié un article dérivant des solutions aux équations du champ gravitationnel d'Einstein décrivant un univers en expansion — solutions auxquelles il est parvenu indépendamment de travaux similaires antérieurs du mathématicien russe Alexandre Friedmann (Alexander Friedmann). Crucialement, Lemaître est allé plus loin qu'un simple exercice mathématique : il a prédit que la vitesse de récession des galaxies devait être directement proportionnelle à leur distance par rapport à un observateur, une relation qui serait plus tard confirmée par les observations d'Edwin Hubble en 1929 et connue pendant des décennies sous le nom de loi de Hubble. En 2018, en reconnaissance de la prédiction théorique indépendante et antérieure de Lemaître, l'Union astronomique internationale a voté pour la renommer officiellement loi de Hubble-Lemaître.

L'atome primitif

Lemaître a poussé ses mathématiques de 1927 jusqu'à leur conclusion logique et, à l'époque, profondément impopulaire : si l'univers était en expansion, alors inverser l'expansion dans le temps signifiait qu'il devait avoir pour origine un état extrêmement dense et compact. En 1931, il a proposé que toute la matière de l'univers avait été autrefois condensée en un seul point, qu'il a appelé l'"atome primitif", une hypothèse qui est devenue la graine théorique de ce qui est aujourd'hui connu sous le nom de théorie du Big Bang — un nom inventé en 1950 par l'astronome Fred Hoyle, un sceptique de la théorie qui a insisté plus tard sur le fait que l'expression n'était qu'un raccourci pratique, et non une moquerie, bien qu'elle soit restée malgré son intention. Einstein lui-même était initialement résistant à l'idée d'un univers non statique et en évolution, une résistance qui ne s'est effacée qu'après que les observations du décalage vers le rouge des galaxies par Hubble en 1929 eurent fourni une confirmation indépendante que l'univers était, en fait, en expansion.

Foi et physique, maintenues séparées

Lemaître est devenu professeur titulaire d'astrophysique à Louvain en 1927 et a plus tard servi comme président de l'Académie pontificale des sciences au Vatican, un poste qui l'a placé à l'intersection directe de la vie institutionnelle catholique et de la physique de pointe. Il a toujours maintenu avec fermeté que les deux ne devaient pas être confondus : il soutenait que la science et la religion étaient "des interprétations différentes et parallèles du monde", et lorsque le pape Pie XII a publiquement laissé entendre que le Big Bang soutenait la doctrine de la Création, Lemaître a œuvré pour que ce cadre théologique soit retiré des déclarations officielles de l'Église, insistant sur le fait que sa cosmologie ne comportait aucune implication religieuse dans un sens ou dans l'autre.

Pourquoi Georges est qualifié de génie

Le génie de Lemaître résidait dans sa volonté de faire confiance aux mathématiques de la relativité générale jusqu'à leur conclusion complète et contre-intuitive — que l'univers n'était pas la toile de fond fixe et éternelle que presque tous les physiciens de son époque, y compris Einstein, supposaient qu'il était — et de tirer une prédiction spécifique et testable de cette conclusion deux ans avant que les observations de Hubble n'existent pour la confirmer. L'évaluation d'Eddington le décrivant comme un étudiant d'une clarté et d'une capacité mathématique exceptionnelles n'était pas une flatterie rétrospective ; elle est venue avant les percées cosmologiques de Lemaître et a été confirmée par celles-ci. Le renommage de la loi de Hubble en 2018 est un cas rare où l'establishment scientifique corrige formellement le dossier historique en faveur d'une figure, des décennies après sa mort. La complexité honnête est que Lemaître a travaillé en étroite compagnie avec des géants — Friedmann était parvenu à des équations similaires indépendamment et plus tôt, Eddington l'a formé, et c'est le télescope de Hubble, et non les seules mathématiques de Lemaître, qui a convaincu l'establishment de la physique que la théorie était réelle. Son génie résidait dans le saut inférentiel spécifique et courageux des équations vers une prédiction falsifiable sur l'histoire de l'univers — un saut que plusieurs contemporains brillants, Einstein inclus, ont initialement refusé de faire.

Héritage

Lemaître a continué à enseigner à Louvain jusqu'à sa retraite en 1964, a subi une crise cardiaque la même année et a été réhospitalisé en juin 1966. Alors qu'il était à l'hôpital, son ami et ancien élève Odon Godart lui a annoncé la découverte par Arno Penzias et Robert Wilson du rayonnement cosmologique fossile — la preuve observationnelle qui a finalement confirmé l'origine chaude et dense de l'univers qu'il avait proposée plus de trois décennies plus tôt. Lemaître est décédé quelques jours plus tard, le 20 juin 1966, à soixante et onze ans, ayant vécu juste assez longtemps pour apprendre que sa théorie s'était révélée exacte. Le prêtre qui insistait pour que sa physique et sa foi soient maintenues dans des pièces séparées est aujourd'hui crédité comme le théoricien fondateur du récit de la cosmologie moderne sur la façon dont tout a commencé.