2 l'espace et le temps - Free

STEPHEN W. HAWKING UNE BRÈVE HISTOIRE
DU TEMPS Du Big Bang aux trous noirs traduit de l'anglais
par
Isabelle Naddeo-Souriau FLAMMARION Titre original : A Brief History of Time.
From Big Bang to Black Poles.
Publié par Bantans Press, New York, 1988
Co Writers House, New York
© Flammarion, 1989, pour la traduction française.
ISBN : 2-08-081238-6
Imprimé en France Remerciements J'ai décidé d'écrire un livre sur l'Espace et le Temps à l'intention du
grand public après les conférences L?b que j'ai données à Harvard en 1982.
Il existait déjà un nombre considérable de livres sur les débuts de
l'Univers et les trous noirs, d'excellents, comme Les Trois Premières
Minutes de l'Univers, de Steven Weinberg, et de très mauvais, que je ne
citerai pas. Je trouvais cependant qu'aucun d'entre eux ne répondait
vraiment aux questions qui m'avaient conduit à faire de la recherche en
cosmologie et en théorie des quanta : d'où vient l'Univers ? Comment et
pourquoi a-t-il commencé ? Connaîtra-t-il une fin, et si oui, comment ?
Questions qui intéressent tout le monde. Mais la science moderne est
devenue si technique que seul un tout petit nombre de spécialistes peut
maîtriser les mathématiques qui sont au c?ur tic la description. Et
pourtant, les idées fondamentales sur l'origine et le destin de l'Univers
peuvent prendre une forme non mathématique, accessible à une personne
dépourvue de formation scientifique. C'est ce que j'ai essayé de faire ici
et le lecteur jugera si j'ai réussi.
On m'a dit que chaque équation incluse dans le livre en diminuerait les
ventes de moitié. J'ai donc décidé qu'il n'y en aurait aucune. À la fin,
toutefois, j'en ai mis une, la fameuse équation d'Einstein : E = mc².
J'espère que cela n'effrayera pas la moitié de mes lecteurs potentiels.
J'ai eu la malchance d'être atteint d'une maladie neuro-motrice (maladie
de Lou Gehrig), mais presque partout ailleurs, la chance m'a souri. L'aide
et le réconfort que j'ai reçus de ma femme Jane et de mes enfants Robert,
Lucy et Timmy m'ont permis de mener une vie à peu près normale et d'avoir
une carrière remplie de succès. Autre chance, mon choix en faveur de la
physique théorique, parce que tout est dans la tête. Ainsi, mon incapacité
n'aura-t-elle pas été un handicap sérieux. Mes collègues scientifiques
m'ont tous beaucoup aidé.
Dans la première phase « classique » de ma carrière, mes principaux
associés et collaborateurs furent Roger Penrose, Robert Geroch, Brandon
Carter, et George Ellis. Je leur suis reconnaissant de leur aide et du
travail que nous avons fait ensemble. Cette époque trouva son couronnement
dans le livre The Large Scale Structure of Space-time (La Structure à
grande échelle de l'espace-temps) que Ellis et moi avons écrit en 1973. Je
ne suggérerai pas aux lecteurs du présent livre de consulter ce travail
pour plus ample information : il est hautement technique et tout à fait
illisible. J'espère que j'ai appris depuis lors à écrire d'une manière plus
facile à comprendre.
Dans la deuxième phase « quantique » de mon travail, à partir de 1974,
mes principaux collaborateurs ont été Gary Gibbons, Don Page, et Jim
Hartle. Je leur dois beaucoup, ainsi qu'à mes étudiants en recherche, qui
m'ont beaucoup aidé, à la fois aux sens physique et théorique du mot.
Demeurer au niveau de mes étudiants m'a grandement stimulé et m'a,
j'espère, empêché de m'enfoncer dans l'ornière.
J'ai été grandement aidé pour ce livre par Brian Whilt, l'un de mes
étudiants. J'ai attrapé une pneumonie en 1985, après en avoir écrit une
première version. J'ai dû subir une trachéotomie qui m'a enlevé la capacité
locutoire et m'a rendu presque impropre à communiquer. Je pensais que je
serais incapable de le finir. Non seulement Brian m'a aidé à le réviser,
mais il m'a aussi fait utiliser un programme de communication nommé Living
Center que m'a offert Walt Woltosz, de Words Plus Inc. de Sunnyvale,
Californie. Grâce à cet appareil, je peux à la fois écrire des livres et
des articles, et parler aux gens avec un synthétiseur offert par Speach
Plus, également de Sunnyvale, Californie. Le synthétiseur et un petit
ordinateur individuel ont été montés sur ma chaise roulante par David
Mason. Ce système a fait toute la différence : en fait, je peux communiquer
maintenant beaucoup mieux qu'avant la perte de ma voix.
Un grand nombre de gens, qui ont eu connaissance des versions
préliminaires, m'ont fait des suggestions pour améliorer ce livre. En
particulier, Peter Guzzardi, mon éditeur de Bantam Books, m'a envoyé des
pages et des pages de commentaires et de questions concernant tout ce qu'il
croyait que je n'avais pas expliqué proprement. J'étais plutôt irrité, je
dois l'admettre, quand j'ai reçu la grande liste de changements qu'il
proposait, mais il avait tout à fait raison. Je suis persuadé que le livre
a bénéficié de son insistance à ce que je revois les choses de plus près.
Je suis très reconnaissant à mes assistants, Colin Williams, David Thomas
and Raymond Laflamme ; mes secrétaires, Judy Fella, Ann Ralph, Cheryl
Billington, et Sue Masey ; et à mon équipe d'infirmières. Rien de tout cela
n'aurait été possible sans l'aide apportée à ma recherche et à mes dépenses
médicales fournie par le Gonville et Caius College, Science and Engineering
Research Council, et par les Fondations Leverhulme, McArthur, Nuffield et
Ralph Smith. Je leur exprime toute ma reconnaissance.
Stephen Hawking
20 octobre 1987 Introduction Nous menons notre vie quotidienne sans presque rien comprendre au monde
qui est le nôtre. Nous accordons peu de pensées à la machinerie qui
engendre la lumière du Soleil, rendant ainsi la vie possible, à la gravité
qui nous colle à une Terre qui, autrement, nous enverrait tournoyer dans
l'espace, ou aux atomes dont nous sommes faits et dont la stabilité assure
notre existence. À l'exception des enfants (qui n'en savent pas assez long
pour poser les questions importantes), peu d'entre nous passent beaucoup de
temps à se demander pourquoi la nature est telle qu'elle est ; d'où vient
le cosmos ou s'il a toujours été là ; si le temps fera un jour machine
arrière et si les effets précéderont les causes ou s'il y a des limites
extrêmes à la connaissance humaine. Il y a même des enfants, et j'en ai
rencontrés, qui veulent savoir à quoi ressemble un trou noir, quelle est la
plus petite parcelle de matière ; pourquoi nous nous souvenons du passé et
non du futur ; comment il se fait, s'il y avait un chaos au début, qu'il y
ait apparemment de l'ordre aujourd'hui ; et pourquoi il y a un Univers.
Dans notre société, parents et professeurs répondent couramment à de
telles questions en haussant les épaules ou en faisant référence à quelque
précepte religieux vaguement rapporté. Ils se sentent mal à l'aise sur de
tels sujets, parce qu'ils soulignent clairement les limites de la
connaissance humaine.
Mais bien de la philosophie et bien de la science sont issues de telles
questions. Un nombre croissant d'adultes les posent de plus en plus
volontiers et recueillent à l'occasion quelques réponses ahurissantes. À mi-
chemin des atomes et des étoiles, nous étendons l'horizon de nos
explorations pour embrasser à la fois l'infiniment petit et l'infiniment
grand.
Au printemps 1974, environ deux ans avant que la sonde spatiale Viking ne
se pose sur Mars, j'assistai à un meeting en Angleterre, organisé par la
Royal Society de Londres, consacré à la question de la vie extra-terrestre.
Pendant la pause-café, je remarquai qu'une réunion beaucoup plus nombreuse
se tenait dans une salle voisine, où ma curiosité me fit entrer. Je compris
bientôt que j'étais témoin d'un rite ancien, l'investiture de nouveaux
membres de la Royal Society, l'une des plus anciennes organisations
savantes de la planète. Au premier rang, un jeune homme sur une chaise
roulante était en train, avec lenteur, d'inscrire son nom sur un livre qui
portait sur ses premières pages la signature d'Isaac Newton. Quand enfin il
eut terminé, il y eut une ovation émouvante. Stephen Hawking était une
légende déjà.
Hawking est maintenant « Lucasian Professor of Mathematics » à
l'Université de Cambridge, poste jadis occupé par Newton et, plus tard, par
P. A. M. Dirac, deux célèbres explorateurs de l'infiniment grand et de
l'infiniment petit. Il est leur digne successeur. Ainsi, le premier ouvrage
de Hawking pour le non-spécialiste est plein de récompenses de toutes
sortes pour le simple public. Il fournit des lueurs sur le travail
intellectuel de son auteur, aussi passionnantes que son multiple contenu.
Il fourmille de révélations brillantes sur les limites de la physique, de
l'astronomie, de la cosmologie, et du courage.
C'est aussi un livre sur Dieu... ou peut-être sur l'absence de Dieu. Le
mot Dieu emplit ces pages. Hawking s'embarque dans une recherche pour
répondre à la fameuse question d'Einstein se demandant si Dieu avait le
choix en créant l'univers