L’univers est-il fini ?

La question semble presque enfantine : l’univers a-t-il une fin ? Et pourtant, elle ouvre sur l’un des problèmes les plus profonds de la cosmologie moderne. La réponse, aujourd’hui, est à la fois simple et vertigineuse : nous ne savons pas.

Ce que nous appelons « l’univers » est en réalité une portion limitée du réel : l’univers observable.

Depuis le Big Bang, survenu il y a environ 13,8 milliards d’années, la lumière se propage à vitesse finie, 299 792 kilomètres par seconde. Mais pendant ce temps, l’espace lui-même s’est dilaté. C’est pourquoi la frontière de ce que nous pouvons observer aujourd’hui ne se situe pas à 13,8 milliards d’années-lumière, mais à environ 46,5 milliards d’années-lumière dans chaque direction, soit un diamètre d’environ 93 milliards d’années-lumière.

Ce décalage traduit simplement le fait que l’univers a continué de s’étendre pendant le trajet de la lumière.

Aujourd'hui, nous voyons extrêmement loin. Des instruments récents ont permis de détecter des galaxies très anciennes, comme JADES-GS-z14-0, observée telle qu’elle était environ 290 millions d’années après le Big Bang. Mais cette limite n’est pas une frontière physique. Il ne s’agit pas d’un mur au-delà duquel l’univers s’arrêterait.

C’est une limite de perception : au-delà, la lumière n’a simplement pas encore eu le temps de nous parvenir.

L’univers continue très probablement au-delà de ce que nous pouvons voir — mais cette partie nous est, par définition, inaccessible. Pour tenter de comprendre ce qui se trouve au-delà, les physiciens ne peuvent pas observer : ils doivent modéliser.

Ils s’appuient pour cela sur la relativité générale formulée par Albert Einstein en 1915, qui décrit l’univers non comme un simple espace rempli d’objets, mais comme une géométrie globale, une structure d’espace-temps. Dès 1917, Einstein propose un premier modèle d’univers fini et fermé. Peu après, en 1922, Alexander Friedmann montre que ces équations permettent des univers en expansion.

Quelle est la forme globale de l’univers ?

Un univers fini sans bord, analogue à une sphère en trois dimensions, où l’on pourrait voyager indéfiniment sans jamais rencontrer de limite — idée explorée notamment par Stephen Hawking dans les années 1980.

Un univers infini, s’étendant sans fin dans toutes les directions, rendu plausible par la théorie de l’inflation proposée en 1981 par Alan Guth, puis prolongée par Andrei Linde, où l’espace pourrait même se reproduire sans cesse.

Un univers fini, mais d’une taille si immense qu’il nous apparaît, en pratique, comme infini — hypothèse défendue avec prudence par des cosmologistes comme George Ellis ou Jean-Philippe Uzan, qui rappellent que nous n’observons qu’une portion infime du tout.

Que disent les mesures ?

La mission Planck (space observatory), en cartographiant le rayonnement fossile émis 380 000 ans après le Big Bang, a permis de mesurer la courbure de l’univers avec une précision remarquable.

Résultat : l’univers est quasi parfaitement plat.

Mais cette information, loin de trancher, entretient l’ambiguïté : un univers plat peut être infini, ou bien fini mais d’une taille si gigantesque que sa courbure nous échappe.

Alors, l’univers a-t-il une fin ?

La seule chose que nous savons c’est que les implications nous dépassent : un univers infini contiendrait tout ce qui est possible, donc d’autres êtres humains ; un univers fini contiendrait déjà bien plus que tout ce que nous pouvons concevoir, mais nous pourrions être seuls à l'habiter.

Au final, la réponse importe moins que la limite qu’elle révèle.

L’ infini de notre ignorance. Nous habitons une région minuscule d’un cosmos dont nous ne percevons qu’une fraction, à travers une fenêtre bornée par le temps et la lumière. Et au-delà de cette frontière, non pas le vide, mais un territoire que nous ne pourrons jamais explorer.

L’ infini de notre pensée. Il existe une capacité que ni Einstein ni Planck n’ont pu contraindre. La lumière met 46,5 milliards d’années pour traverser l’univers observable. La pensée humaine se propage à la même vitesse — des signaux électrochimiques, de la physique ordinaire.

Mais la pensée humaine est sans limite. L’ esprit humain conçoit sans effort l’absence de limite, l’avant du Big Bang, l’infini au-delà de l’infini… Il n’a besoin d’aucun carburant, d’aucune propulsion, d’aucun temps de trajet.

C’est exactement ici qu’Anselme de Canterbury s’était arrêté, en 1078 : si l’esprit humain peut concevoir un être parfait et infini, cette capacité de conception ne dit-elle pas quelque chose sur ce qui l’a produite ?

Descartes avait poussé l’argument plus loin — un être fini ne peut pas engendrer seul l’idée d’infini ; cette idée doit venir d’ailleurs.

Kant lui a tranché autrement. Il avait peut-être raison : concevoir l’infini ne prouve rien.

Mais pourquoi l’univers a-t-il alors construit une structure qui se pose la question de sa propre finitude ? À moins que tout cela ne soit qu’illusion.