En 1869, le fondamentaliste baptiste Cyrus Reed Teed rapporta sa révélation divine que la Terre était creuse. À première vue, rien de nouveau. Jules Verne avait exploré un concept similaire cinq ans auparavant dans son voyage d’aventure de science-fiction au Centre de la Terre. Mais alors que Verne imaginait une caverne souterraine de créatures fantastiques, Teed déclara sérieusement que nous vivions littéralement à l’intérieur de la sphère. Dans cette cosmologie étrange, le Soleil, les planètes, les étoiles et les galaxies occupent tous l’intérieur de la Terre. La croûte terrestre est une couche de roche infiniment épaisse qui enveloppe l’Univers entier.

Motivé par sa nouvelle cosmologie, Teed publia un livre, commença une nouvelle religion, amassa des disciples et fonda une nouvelle ville en Floride. Pour beaucoup, les idées de Teed ressemblent à de l’huile de serpent si épaisse que seuls les plus crédules pourraient s’en imprégner. Pourtant, son influence ne se limitait pas aux États-Unis, ni au 19e siècle. Le sentiment anti-intellectuel au sein du parti nazi a adopté la théorie de la Terre creuse concave – ou Hohlwelttheorie comme on l’appelle en allemand. Selon l’astronome néerlandais Gerard Kuiper, des éléments de l’armée nazie auraient même préconisé de regarder dans le ciel pour espionner les Alliés de l’autre côté du monde. Après tout, il n’y a pas d’endroit où se cacher à l’intérieur d’un globe.

Comment les idées de Teed ont-elles pris pied dans les échelons supérieurs du Troisième Reich ? Une notion moins cosmique et plus conspirationniste de Terre creuse a été introduite en Europe par le romancier anglais Edward Bulwer-Lytton. Dans sa nouvelle Vril: Le pouvoir de la Race à venir (1871), Bulwer-Lytton dépeint une race de maîtres vivant dans les entrailles de la Terre. Dans cette ambiance culturelle, la croyance en une Terre creuse aurait pu attirer les nationalistes allemands. En effet, pendant la Première Guerre mondiale, un pilote allemand du nom de Peter Bender s’est converti aux idées de Teed en tant que prisonnier de guerre. Selon le géographe Duane A Griffin de l’Université Bucknell en Pennsylvanie, Bender a présenté Hohlwelttheorie à l’élite nazie Hermann Göring, qui a supervisé la création de la Gestapo. Avec cette ouverture initiale, les cosmologies alternatives auraient pu se glisser dans la pensée nazie. Comme l’écrit Nicholas Goodrick-Clarke dans The Occult Roots of Nazism (1992), « les fantasmes peuvent atteindre un statut causal une fois qu’ils ont été institutionnalisés dans les croyances, les valeurs et les groupes sociaux ».

Alors que le parti nazi accédait au pouvoir en Allemagne, l’antisémitisme poussa le physicien germano-juif Albert Einstein à s’installer aux États-Unis. Comme Teed, Einstein avait développé une compréhension profondément contre-intuitive de l’Univers. Pour expliquer plusieurs observations curieuses sur la lumière, Einstein a déduit qu’elle devait toujours avoir la même vitesse pour tous les observateurs. De plus, le temps et l’espace changent à mesure que l’on s’approche de la vitesse de la lumière. Voici, les objets très rapides se contractent en longueur et connaissent un passage du temps différent! Ainsi, les jumeaux peuvent diverger d’âge si l’un commence à voyager beaucoup plus vite que l’autre.

Nous tenons pour acquis que le temps et la distance sont les mêmes pour tout le monde, tout comme nous tenons pour acquis que le cosmos contient la Terre, et non l’inverse. Pourtant, les deux idées ont été contestées. Comment savons-nous qu’Einstein a raison et que Teed a tort?

Pour aller au fond des choses, regardez la construction de modèles – des descriptions simplifiées de la réalité qui expliquent comment les variables changent au fil du temps. Un point rouge que nous appelons Mars se déplace à travers le firmament étoilé. Comment expliquer cette variance nocturne? Un modèle est nécessaire. De l’antiquité à la révolution scientifique, le modèle de Mars de l’humanité a évolué. Pour les Anciens Grecs, Mars était l’étoile errante d’Arès, dieu de la guerre. De ce point de vue précoce, dans lequel l’astronomie et l’astrologie n’avaient pas encore divergé, Mars était un vagabond céleste incarnant les traits d’une divinité de seigneur de guerre. Cette explication du mouvement nocturne de la planète, bien qu’un début, est moins que satisfaisante. Un modèle robuste n’est pas simplement une explication ondulée à la main, mais une description mathématique qui tient compte de toute la variance des données. Plus précisément, pourquoi Mars se déplace-t-elle plus lentement que certaines planètes et plus rapidement que d’autres? Et pourquoi s’inverse-t-il de temps en temps, un phénomène connu sous le nom de mouvement rétrograde, pendant quelques mois, pour revenir en boucle sur lui-même dans la direction d’origine?

Une première tentative de modéliser la plupart des caractéristiques du mouvement planétaire a été développée par l’astronome grec ancien Eudoxe de Cnide, et décrite par le philosophe Aristote. Dans ce modèle, un système complexe de 27 sphères cristallines entourant la Terre expliquait les mouvements des cieux, y compris les mouvements rétrogrades des planètes. Plus tard, un modèle différent d’Hipparque de Nicée a invoqué une série d’orbites planétaires autour de la Terre. La première orbite – appelée déférente – était un cercle parfait autour de la Terre, tandis que la deuxième orbite – appelée épicycle – se déplaçait le long de la circonférence de la déférente. La contribution d’Hipparque a été immortalisée pendant des siècles dans les travaux de l’astronome, mathématicien et géographe égyptien Ptolémée d’Alexandrie, qui a modifié le concept en quelque chose de si durable que le remettre en question n’était rien de moins qu’un blasphème. Il suffit de demander à Galilée, qui a été persécuté pour cette hérésie par l’Inquisition au 17ème siècle.

C’est comme si la science se levait et disait: « Bon sang, il doit y avoir une explication plus simple!’

Parce que les modèles établis sont empêtrés dans notre sens de la réalité, en douter est souvent un acte de défi, sinon un sacrilège absolu. Aujourd’hui, bien sûr, nous savons que Ptolémée avait tort. Le modèle héliocentrique introduit par l’astronome polonais Nicolaus Copernic en 1543 place les planètes sur des orbites elliptiques autour du Soleil et explique au mieux les données (y compris le mouvement rétrograde). De plus, nous savons maintenant que les planètes ne sont ni des étoiles ni même des sphères. Le physicien et mathématicien anglais Sir Isaac Newton a été le premier à réaliser que la Terre et les autres planètes sont en fait des « sphéroïdes oblats », des globes qui sont écrasés un peu à chaque pôle en raison de leur rotation.

Pourquoi Copernic a-t-il triomphé de Ptolémée ? Choisir le modèle le plus simple et le plus parcimonieux est un critère pour décider de la vérité appelée rasoir d’Occam. C’est comme si la science se levait et disait: « Bon sang, il doit y avoir une explication plus simple! »Si quelqu’un doit tisser un conte compliqué où une histoire simple suffira, restez avec l’histoire simple. Les épicycles de Ptolémée ont donné à son modèle juste assez de corde pour se pendre. Comme le dit le dicton populaire‘ « Tout devrait être rendu aussi simple que possible, mais pas plus simple. »

Pourtant, à côté de l’élégance de Copernic viennent les réactionnaires, tels que Teed.

Incarnation du fantasme de la pseudoscience, Hohlwelttheorie rétrécit des milliards d’années–lumière d’espace essentiellement vide – parsemé de 100 milliards de galaxies et de 1 million de milliards d’étoiles – jusqu’à un minuscule point au centre de l’Univers en Terre creuse. Alors que Hohlwelttheorie peut sembler totalement indéfendable, un deuxième mathématicien quichotte d’Alexandrie – Mostafa A Abdelkader – a relevé le défi. Dans les années 1980, Abdelkader décrit la gymnastique mathématique nécessaire pour concevoir un cosmos intérieur. Entre autres hypothèses, cette inversion géométrique échange le centre de la Terre avec l’infini. Imaginez, si vous voulez, couper une couture dans un ballon de basket. Lorsque vous retournez le caoutchouc à l’envers, tout ce qui se trouve à l’extérieur de la balle – vous, la pièce dans laquelle vous vous trouvez, l’Univers entier – est aspiré à l’intérieur. L’air qui se trouvait auparavant à l’intérieur de la balle forme maintenant une atmosphère à l’extérieur de la balle s’étendant vers l’infini. Et voilà ! Un basket-ball autrefois humble contient maintenant l’Univers. Bien que cette analogie verbale soit imprécise, les mathématiques abstraites de l’article d’Abdelkader accomplissent cette transformation avec précision. Pour l’embrasser, convainquez-vous que « l’intérieur » et « l’extérieur » sont aussi arbitraires que la gauche et la droite, ou de haut en bas.

En conséquence de la physique d’Abdelkader, la majeure partie de l’Univers est cartographiée à un minuscule point au centre ou à l’origine de la Terre creuse. Décrivant cette transformation impensable en 2012, Griffin écrit :

Pluton se rétrécit à la taille d’une seule bactérie flottant à sept mètres de l’origine, tandis qu’Alpha Centauri, l’étoile la plus proche de notre propre Soleil, devient une tache infiniment petite située à un millimètre de l’origine. Toutes les autres étoiles et objets du cosmos sont donc contenus dans une sphère de moins de deux millimètres de diamètre qui plane à 6 371 kilomètres au-dessus de nos têtes.

Le regretté écrivain scientifique américain Martin Gardner interprète avec brio les mathématiques d’Abdelkader dans sa tournée sceptique de fringe science On the Wild Side (1992). Dans l’étrange nouvelle physique du monde d’Abdelkader, les rayons lumineux ne voyagent pas en lignes droites mais plutôt en arcs courbes. Comme une roue qui broute l’intérieur d’un globe creux, des arcs de soleil éclairent la surface intérieure proche de la Terre, mais se courbent et manquent la surface nocturne lointaine. Pour cette raison, le Soleil semble se coucher, même si la courbure de la Terre est concave.

Le Père Noël, comme Mars, n’est qu’un modèle – mais qui ne peut être réfuté ou retenu

Mais si d’autres planètes sont plus proches de nous que l’Espagne ne l’est de la Nouvelle-Zélande, pourquoi faut-il autant de temps pour les atteindre? Juste question. Dans les mathématiques de cette cosmologie, les vitesses et les tailles des objets en mouvement approchent de zéro à mesure que l’on s’approche du centre de l’Univers – situé au centre de la Terre. Selon Gardner, les acrobaties mentales d’Abdelkader créent « une physique cohérente qui ne peut être falsifiée par aucune observation ou expérience imaginable!’

Comment quelque chose d’aussi stupide peut-il ne pas être falsifiable ? Une telle question traite l’infalsifiabilité comme un alibi plutôt que comme une responsabilité. Il suppose, naïvement, que les modèles sont innocents jusqu’à preuve du contraire.

Pourtant, de nombreuses revendications arbitraires sont infalsifiables. L’affirmation d’un enfant selon laquelle le Père Noël existe mais ne peut être vu par aucun appareil photo ou instrument scientifique n’est que cela – infalsifiable et donc indétectable. Intellectuellement parlant, c’est moins comme porter un bouclier et plus comme porter une meule. Le Père Noël, comme Mars, n’est qu’un modèle – mais qui ne peut être réfuté ou retenu.

L’idée que les modèles ne peuvent être pris au sérieux que s’ils sont falsifiables provient du philosophe des sciences Karl Popper. Un modèle n’est pas construit sur une fondation en béton, mais sur des pilotis qui peuvent être rapidement mis de côté si de nouvelles informations arrivent. Comme Popper l’a écrit dans The Logic of Scientific Discovery (1934), « peu importe le nombre de cas de cygnes blancs que nous avons pu observer, cela ne justifie pas la conclusion que tous les cygnes sont blancs ». Un bon modèle se glisse vers la certitude ; il poursuit l’horizon de la preuve, mais ne l’effleure jamais.

La certitude absolue n’est jamais la référence pour un modèle scientifique. Pour être considéré comme scientifique, un modèle doit faire une prédiction qui peut être étayée par une expérience ultérieure. Pour réussir, l’expérience doit vérifier cette prédiction. Ce n’est qu’alors qu’un scientifique fait confiance au modèle – mais jamais complètement. À ce sujet, Popper écrit: « Le jeu de la science est, en principe, sans fin. Celui qui décide un jour que les déclarations scientifiques n’appellent aucun autre test, et qu’elles peuvent être considérées comme enfin vérifiées, se retire du jeu. »

Popper a soutenu que seuls les modèles testables sont des modèles scientifiques. Si aucune allégation testable ne peut être faite, le modèle n’est pas falsifiable – et non scientifique. Le regretté philosophe britannique Bertrand Russell a illustré ce point en 1952 en déclarant avec humour qu ‘ »entre la Terre et Mars, il y a une théière en porcelaine tournant autour du Soleil sur une orbite elliptique ». Trop petite pour être vue par les télescopes, ni l’existence ni la non-existence d’une telle théière ne peuvent être testées par une expérience raisonnable, soutient Russell. « Mais si je devais continuer à dire que, puisque mon affirmation ne peut être réfutée, il est intolérable de la part de la raison humaine d’en douter, je devrais à juste titre être considéré comme un non-sens.’

Comme le montre la théière de Russell, les revendications ou les modèles infalsifiables ne peuvent pas être pris au sérieux. Ce ne sont pas de la science. Sinon, tout va bien – théières, terres à l’envers, vous l’appelez. La conclusion de Russell est reflétée par « Le rasoir de Hitchens », un adage du regretté écrivain Christopher Hitchens: « Ce qui peut être affirmé sans preuve peut être rejeté sans preuve. »Le rasoir de Hitchens, bien sûr, appartient à la même boîte à outils que le rasoir d’Occam, l’affirmation selon laquelle le modèle le plus simple et le plus parcimonieux est un critère pour décider de la vérité, et la lame qui coupe à Teed. Les modèles plus simples sont plus faciles à falsifier, et donc plus amicaux pour la science. Un modèle simple nécessite moins de données pour le falsifier, tandis qu’un modèle compliqué en nécessite plus.

La probabilité que la Terre soit le conteneur de l’Univers équivaut à 80 lancers de pièces de monnaie qui apparaissent comme des têtes

Bien que la théorie de Hohlwelttheorie ne puisse pas être réfutée ou falsifiée, la majorité des penseurs sérieux la rejettent parce qu’elle est inutilement compliquée (le rasoir d’Occam), manque de preuves (le rasoir de Hitchens) et est infalsifiable (appellerons-nous ce rasoir de Popper?).

Mais nos rasoirs ne sont pas tous des outils parfaits. Lorsque le nombre ou la spécificité des affirmations faites par un modèle ne sont pas claires, le rasoir d’Occam semble subjectif. La simplicité d’un scientifique est-elle le nœud gordien d’un autre scientifique ? Par exemple, Abdelkader lui-même aurait pu trouver la simplicité dans la Hohlwelttheorie. En vainquant ces milliards d’années-lumière de vide intergalactique sans vie, Abdelkader nous sauve de la difficulté de croire à l’immensité fantastique de l’Univers et à « la réduction conséquente de la Terre à l’infinitésimal ».

Bien que le rasoir d’Occam ne soit pas un algorithme exact, la focalisation arbitraire de Hohlwelttheorie sur la Terre peut en effet être quantifiée. Pourquoi la Terre, en particulier, en tant que conteneur de l’Univers? Pourquoi pas l’une des innombrables planètes de l’Univers ? Pourquoi une planète– d’ailleurs – une lune ou une étoile ne pourrait-elle pas être soumise aux mêmes mathématiques d’inversion de sphère utilisées par Abdelkader ?

Comme l’inversion mathématique utilisée par Abdelkader peut s’appliquer à n’importe quelle sphère, la Terre est un sous-ensemble de tous les objets sphériques de l’Univers, et qu’une seule sphère inversée peut logiquement contenir l’Univers et toutes ses autres sphères, l’affirmation très spécifique selon laquelle la Terre est le conteneur de l’Univers (et non la Lune, ou Mars, ou votre étoile préférée) est encore moins probable que la prémisse générale selon laquelle l’Univers est contenu à l’intérieur d’une sphère. Lorsque nous comptons le nombre n de tous ces corps qui pourraient exister dans l’Univers, la probabilité que la Terre soit le conteneur de l’Univers est de 1 / n. Comme il y a au moins 1024 corps sphériques de ce type dans l’Univers, la probabilité que la Terre remplisse le rôle privilégié de conteneur de l’Univers est inférieure à 1/1024. C’est comme jeter 80 pièces et les faire toutes monter en tête.

Le rasoir d’Occam nous dit que la Hohlwelttheorie est un mauvais modèle car il existe des alternatives plus simples qui expliquent tout aussi bien les données. Mais peut-être que nous réfléchissons trop fort. Attaquer Hohlwelttheorie avec un outil de pensée aussi sophistiqué n’est-il pas comme frapper un moustique avec un marteau? Si nous pouvons rejeter la Hohlwelttheorie avec la seule intuition, quel besoin avons-nous de la boîte à outils scientifique?

Et pourtant, l’intuition est un filtre moche pour la science. Plusieurs décennies avant Abdelkader, un autre individu a également suggéré que la géométrie fondamentale de l’Univers avait été mal comprise et qu’un voyage dans l’espace modifie la taille d’un objet. La théorie de la relativité d’Einstein semblait probablement presque aussi risible que la Hohlwelttheorie lors de sa première introduction. Avec ses nouveaux modèles de temps, d’espace et de gravité, l’humanité est sortie de l’ère de l’intuition.

La confusion étourdie était le sentiment de la physique de la fin du 19ème siècle. La lumière des étoiles lointaines montre la même vitesse par rapport à la Terre, que la Terre se déplace vers ou s’éloigne d’une étoile particulière. Pour sauver la physique, Einstein a proposé que la vitesse de la lumière soit la même partout pour tous les observateurs. Que vous vous dirigiez vers un faisceau laser ou que vous vous en éloigniez, sa lumière vous approche avec la même vitesse relative.

Et il y a plus – le temps passe plus lentement pour un observateur plus il voyage vite. En zoomant vers un faisceau laser, notre horloge ralentit, limitant la vitesse relative entre nous et la lumière. Oui, c’est vrai – une horloge stationnaire sur Terre tourne plus vite qu’une horloge mobile sur un vaisseau spatial.

Le marteau est levé, et avec cette première torsion, Einstein efface l’intuition. Alors que nous suivons l’histoire du physicien le plus célèbre de l’histoire, les choses deviennent encore plus étranges. Parce que le temps et la distance sont liés par la vitesse, les objets se contractent en longueur à mesure qu’ils se déplacent plus rapidement. En effet, une lance lancée à une vitesse proche de celle de la lumière se contracterait sur un bout court. Ainsi va la théorie de la relativité restreinte d’Einstein, le modèle qui explique pourquoi la vitesse de la lumière est constante dans tous les cadres de référence.

En utilisant l’intuition comme main courante, on pourrait voir le modèle d’Einstein et voir la folie. En utilisant la science, on voit la raison

La relativité restreinte et la Hohlwelttheorie détruisent les hypothèses humaines de base: l’une avec succès, l’autre sans succès. La relativité restreinte nous dit que le temps et l’espace sont relatifs. Hohlwelttheorie nous dit que nous vivons à l’intérieur de la Terre. La corde qui a sauvé la relativité restreinte est aussi la corde qui a pendu Hohlwelttheorie: Critère de falsification de Popper. La relativité restreinte offre de nombreuses falsifications possibles, qui ont toutes survécu jusqu’à présent à des tests expérimentaux.

Exemple : prenez deux horloges atomiques synchronisées avec une précision de la nanoseconde; gardez l’une au sol et volez l’autre sur un jet autour du monde deux fois. La relativité restreinte dit que leurs temps vont diverger – et en effet, ils le font. Tout autre résultat aurait été fini pour Einstein. Une telle accessibilité à l’expérimentation est précisément ce qui maintient la relativité restreinte à flot. En utilisant l’intuition comme main courante, on pourrait voir le modèle d’Einstein et voir la folie. En utilisant la science, on voit la raison.

Si Einstein et Abdelkader semblent converger, c’est dans l’utilisation de la géométrie pour défaire le monde tel que nous le connaissons. La relativité restreinte d’Einstein utilise un outil simple connu sous le nom de contraction de Lorentz pour décrire la manière dont les objets se contractent en longueur à l’approche de la vitesse de la lumière. Développé par le physicien néerlandais Hendrik A Lorentz en 1892, cet outil calcule la contraction des objets rapides en n’utilisant rien de plus que l’algèbre du premier cycle du secondaire. Abdelkader a peut-être été inspiré par la contraction de Lorentz lors du développement de son cadre mathématique pour la Hohlwelttheorie. Tout comme Einstein a émis l’hypothèse que les objets se contractent à mesure qu’ils s’approchent de la vitesse de la lumière, Abdelkader a émis l’hypothèse que les objets deviennent plus petits à mesure qu’ils s’approchent du centre de l’Univers en Terre creuse. La beauté des mathématiques brille dans les deux modèles. Pourtant, la lumière de la science ne brille pas sur le modèle d’Abdelkader.

Einstein offre une opportunité pour que son modèle soit prouvé erroné. On ne peut pas en dire autant de Hohlwelttheorie. Alors qu’Abdelkader aspirait à sauver la Terre du vaste vide de l’espace, Einstein a cherché à expliquer les données montrant que la lumière voyage à une vitesse constante dans tous les cadres de référence. Et alors que la motivation d’Abdelkader était anthropocentrique, celle d’Einstein aurait pu être partagée par un martien ou tout autre être sensible. Abdelkader, bien sûr, n’a fait aucune prédiction testable, mais Einstein en a fait beaucoup.

Les théories et les lois physiques ne sont pas de simples équations. Ils signifient vraiment quelque chose dans le monde matériel dans lequel nous vivons. La différence entre Einstein et son prédécesseur, Newton, en est un exemple. Newton a décrit la gravité comme une force, tandis qu’Einstein l’a décrite comme une courbure. La théorie générale de la relativité d’Einstein affirme que l’espace et le temps sont sur un continuum à quatre dimensions connu sous le nom d’espace-temps. La masse déforme le tissu même de l’espace-temps comme un ballon de basket déformant une feuille de caoutchouc. C’est tout ce que la gravité est – espace-temps déformé. Comme l’a dit le regretté physicien théoricien américain John Archibald Wheeler en 1990‘ « L’espace-temps indique à la matière comment se déplacer; la matière indique à l’espace-temps comment se courber.’

Donc la gravité n’est pas la bête familière que vous pensez. Parce que l’espace-temps est déformé (ou incurvé) par la masse, les objets ne tombent pas dans le sens que nous pensons habituellement. Contrairement à Newton, la gravité n’est même pas une force. Rien ne « tire » un objet qui tombe vers la Terre. L’objet « tombant » suit une ligne droite dans l’espace-temps courbe.

En effet, la saveur de l’Univers d’Einstein est totalement différente de celle de celui de Newton. Pourtant, les ingénieurs aérospatiaux pourraient hausser les épaules au moment de choisir entre la physique de Newton et la physique d’Einstein. Le choix n’est pas entre la bonne solution et la mauvaise solution, mais plutôt la solution appropriée et la solution inappropriée. Si votre vaisseau spatial ne se déplace pas à proximité de la vitesse de la lumière ou d’une masse extrêmement importante, la solution appropriée est la solution la plus simple: la mécanique newtonienne. Probablement pour cette raison, les ingénieurs à l’origine de la mission New Horizons de la NASA vers Pluton ont traversé l’espace non pas par la physique d’Einstein, mais par celle de Newton.Les résultats sont incroyablement précis. Après avoir traversé le Système solaire pendant neuf ans et demi, le survol de Pluton par la sonde New Horizons en 2015 n’a duré que 72 secondes.

Le monde de Newton est un univers de boules de billard, tandis que celui d’Einstein est une galerie des glaces

De même, Griffin a noté qu’accepter la physique d’Abdelkader ne ferait aucune différence notable dans la vie quotidienne: ‘D’un point de vue pratique we nous expérimentons l’Univers comme un espace euclidien avec la surface de la Terre ou (occasionnellement) le Soleil comme cadre de référence, et nous pouvons passer toute notre vie sans jamais avoir à adopter une perspective archémédienne qui considère le cadre lui-même. » Comme Newton et Einstein, Copernic et Abdelkader convergent étrangement dans le domaine du banal.

Dans de nombreux cas, la physique de Newton et la physique d’Einstein disent à une sonde spatiale de faire pratiquement la même chose. Bien que convergentes en ce sens, elles divergent totalement en métaphysique. Le monde de Newton est un univers de boules de billard. Les objets en mouvement n’ont pas de limite de vitesse. Les règles du jeu sont claires: les forces agissent instantanément, prenant effet immédiatement à n’importe quelle distance. Le monde d’Einstein, en revanche, est une galerie des glaces. L’espace-temps – le tissu même de la réalité – est plié. Le temps et l’espace sont relatifs. Les forces sont limitées par la vitesse de la lumière.

Le défunt physicien américain Thomas Kuhn a noté que les théories scientifiques successives donnent souvent des récits totalement différents de la réalité. Tout comme la maison de billard de Newton et la galerie des glaces d’Einstein sont deux lieux totalement différents, on peut en envisager un troisième.

Cette arène alternative pour la réalité vient du physicien théoricien néerlandais Erik Verlinde qui, en 2011, a dérivé le modèle de Gravitation de Newton d’autres principes premiers ou vérités fondamentales de la physique. Alors, pourquoi la redécouverte par Verlinde d’un modèle vieux de trois siècles est-elle importante ? Parce que la gravitation elle-même est un premier principe, et ne devrait donc pas être dérivable d’autres lois. Que nous considérions la gravitation comme une masse attirant la masse ou comme une masse déformant l’espace-temps, le fait de la gravitation ne peut être réduit à rien de plus simple. En tant que tel, il ne devrait pas être possible de le redécouvrir dans d’autres domaines disparates de la physique. Ce serait comme déduire la Constitution américaine de la Constitution fédérale suisse.

À moins, bien sûr, que la gravitation ne soit pas un premier principe. Dans cet esprit, Verlinde conçoit la gravité comme un phénomène émergent. Des phénomènes émergents apparaissent lorsque des interactions à petite échelle donnent naissance à de nouvelles lois, principes et structures à plus grande échelle. Considérez les beaux cristaux de glace que nous appelons des flocons de neige. La formation des flocons de neige est entraînée par la thermodynamique, les lois qui régissent le transfert d’énergie thermique entre les molécules. Et pourtant, les cristaux n’existent pas à l’échelle des molécules individuelles. Ils n’apparaissent qu’à plus grande échelle, lorsque de nombreuses molécules échangent de l’énergie d’une manière particulière.

Tout comme nous pouvons obtenir des flocons de neige à partir de la thermodynamique, Verlinde soutient que nous pouvons obtenir la gravitation à partir de la thermodynamique. Si l’Univers était un programme informatique, il n’y aurait pas de ligne pour la gravitation dans le code. De ce point de vue, la gravitation ressemble moins à un article constitutionnel qu’à un effet secondaire.

Après avoir capté le ballon, Verlinde continue de courir avec. Après avoir dérivé le modèle de Gravitation de Newton, il continue dans le même article de 2011 à dériver des éléments importants du modèle d’Einstein. Mais qu’est-ce que cela change? La gravité n’est-elle pas toujours la gravité ? Peut-être pas: Verlinde voit une marge d’amélioration.

La matière noire pourrait être une tentative désespérée de concilier une théorie défaillante avec l’observation

Comme beaucoup d’autres physiciens, Verlinde est troublé par une lacune apparente du modèle d’Einstein. Malgré ses nombreux triomphes, la relativité générale ne parvient pas à prédire la manière dont les galaxies tournent. Pour sauver Einstein, les physiciens ont simplement émis l’hypothèse qu’il y avait beaucoup plus de masse autour des galaxies que ce que nous pouvons réellement voir. La masse invisible, appelée matière noire, dépasse la matière ordinaire de plus de cinq à un ! Sans son influence gravitationnelle, il n’y a aucun moyen de concilier les données astronomiques avec la relativité générale.

Pour Verlinde, l’histoire de la matière noire semble familière. En 1859, l’astronome français Urbain Le Verrier décrit une anomalie dans l’orbite de la planète Mercure. Les lois de Newton n’expliquent pas entièrement le repositionnement progressif (appelé « précession ») de l’orbite en forme d’œuf de la planète. Pour donner un sens à la situation, Le Verrier a émis l’hypothèse de l’existence d’une planète invisible en orbite près du Soleil. Baptisée Vulcain, l’influence gravitationnelle de cette masse supplémentaire expliquerait l’anomalie de Le Verrier en perturbant l’orbite de Mercure, réconciliant ainsi la précession orbitale de Mercure avec les lois de Newton. Vulcain, bien sûr, n’a jamais été découvert. La relativité générale a expliqué la précession orbitale de Mercure en 1915, éliminant le besoin d’un tel modèle.

Ça vous semble familier ? Verlinde le pense. Comme les épicycles de Ptolémée et le Vulcain de Le Verrier, la matière noire pourrait être une tentative désespérée de concilier une théorie défaillante avec l’observation. Peut-être est-il temps de commencer une nouvelle page? Verlinde l’a fait à la fin de 2016. Dans l’article « Emergent Gravity and the Dark Universe », il donne une nouvelle crédibilité à une idée née en 1983 avec le physicien israélien Mordehai Milgrom: lorsque la gravité devient suffisamment faible, l’idée disparaît, son influence diminue moins avec la distance. Avec cette seule modification, l’Univers n’est plus rempli de matière invisible. La matière noire fait caca ! En effet, avec parcimonie de son côté, Verlinde pourrait finalement manier le rasoir d’Occam comme son épée.

La science est un réservoir de requins. Il est facile de se moquer de quelqu’un qui pense que la Terre est plate. Mais après avoir réfléchi à la relativité restreinte, le Terrien plat pourrait avoir un dernier rire. Une vidéo de 2014 de l’éducateur américain et personnalité de l’Internet Michael Stevens démontre que, dans certains cadres de référence, la Terre est en fait un disque plat. Non, vraiment. Dans le cadre de référence d’un rayon cosmique se déplaçant vers notre planète à une vitesse proche de celle de la lumière, la Terre est littéralement un disque plat de 17 mètres d’épaisseur, orienté vers la particule.

Rappelez-vous que les objets se déplaçant près de la vitesse de la lumière se contractent dans leur direction de mouvement. Et qui peut dire que la particule n’est pas réellement au repos pendant que la Terre se déplace vers elle? Oui, tout est là dans la physique. La Terre se déplace vers la particule à presque la vitesse de la lumière et se contracte énormément dans sa direction de mouvement. Comme le dit Stevens dans la vidéo:

La science, bien sûr, rejette une théorie si une meilleure correspond à plus de nos observations, mais pourquoi l’obsession égoïste de nos observations? Une particule de rayon cosmique pourrait utiliser la même méthode scientifique que nous utilisons et conclure que la Terre était en fait plate.

Le philosophe allemand Friedrich Nietzsche, précurseur du postmodernisme au XIXe siècle, a écrit: « Il n’y a pas de faits, seulement des interprétations. »Mais même ceci est une interprétation. Ce que Nietzsche a vraiment écrit était: « Es gibt keine Tatsachen, sondern nur Interpretationen. »Et ceci, encore, est une interprétation de motifs d’encre sur un morceau de papier.

Et peut–être que Nietzsche avait tort – il pourrait y avoir quelque chose de plus fondamental que les interprétations. Après tout, pour que les théories de la gravitation existent en premier lieu, il doit y avoir quelque chose à expliquer. Même un déni complet et total de la gravitation dans l’une de ses diverses formulations – newtonienne, relativiste, émergente – admettrait qu’il y a quelque chose que nous observons qui ne pourrait être qu’une illusion. Rien ne peut saper le fait fondamental qu’il existe une observation de base appelée gravité qui doit être expliquée. Toutes les interprétations divergent de ce constat, ancré dans l’expérience partagée des êtres humains.

Comme le regretté écrivain scientifique Isaac Asimov l’a déjà écrit dans une lettre exaspérée à un étudiant condescendant:

John, quand les gens pensaient que la Terre était plate, ils avaient tort. Quand les gens pensaient que la Terre était sphérique, ils avaient tort. Mais si vous pensez que penser que la Terre est sphérique est tout aussi faux que penser que la Terre est plate, alors votre point de vue est plus injuste que les deux réunis.