Antonio Padilla, Flammarion (sciences)
Flammarion Sciences publie en traduction française ce livre paru en 2022 en langue anglaise d’Antonio Padilla, un physicien théoricien anglais très versé en vulgarisation scientifique de bon niveau. Dans cet ouvrage, l’auteur embrasse un propos qui dépasse largement les nombres puisqu’il cherche à expliquer le bien fondé et le succès, même selon un chemin parfois désordonné, des cheminements les plus fondamentaux en physique fondamentale.
L’ouvrage est conséquent, environ 530 pages, et passe en revue toutes les avancées fondamentales de 1900 à nos jours jusqu’à un exposé assez détaillé des concepts introduits avec les théories des cordes dont l’auteur ne doute pas qu’ils constituent les réponses ultimes aux multiples questions de physique fondamentale aujourd’hui encore irrésolues.
Le procédé narratif utilisé est celui de mêler des considérations mathématiques sur les nombres, les plus « beaux », avec les interrogations physiques qui se sont faites jour depuis 1900. L’idée est originale et tente d’exploiter les fécondations croisées entre mathématiques et physique.
Une première partie – environ la moitié du livre – explore d’une part les grands nombres : le premier très proche de 1, le gogol, le gogolplex, le nombre de Graham et le nombre Tree (3), et en regard d’autre part la cosmologie moderne relativiste. Les trois premiers nombres sont des nombres liés au système de numération et n’ont donc rien d’absolu comme pi ou e ou les irrationnels, les deux derniers sont de vrais objets arithmétiques dont l’utilité, dans l’exposé conjoint de cosmologie n’est que celui de donner des jalons aux grandes distances de l’univers observable. Les deux exposés – arithmétique et cosmologique – auraient pu être séparés sans perte de clarté dans les exposés des deux problématiques. Les subtilités de la relativité générale et de la cosmologie sont un terrain connu pour l’auteur et ses explications imagées sont parlantes.
Une deuxième partie – entre le tiers et la moitié de l’ouvrage – passe d’une part aux nombres très petits : zéro, 10-15 et 10-120 et d’autre part à la mécanique quantique. En cette circonstance également, l’enrichissement croisé est très artificiel et les nombres considérés sont très dépendants de la base de numération ou encore des unités de mesure. Il reste que, prises indépendamment, les explications de chacune des disciplines sont pédagogiques. Les difficultés d’introduction du zéro sont bien exposées. L’auteur trouve des images parlantes pour exposer la difficile réalité du vide quantique et de son énergie, celle des champs quantiques et de la physique des particules, voire du boson de Higgs.
Une dernière partie – un dixième de l’ouvrage – aborde les infinis (dénombrable, puissance du continu etc.) et la quête des physiciens pour échapper à l’apparition des infiniment petits et à leurs ultimes questionnements sur la masse du Higgs, si faible, l’énergie du vide ou la constante cosmologique, si bien ajustée, ou encore la constante de la structure fine. C’est peut-être en ces dernières questions que se rejoignent le mieux cette quasi « folie mathématique » des infinis et son incompatibilité avec le monde physique modélisable. La théorie des cordes selon l’auteur permet d’échapper à ce piège de l’infini pour le plus grand bien des physiciens. La question du bien qu’en retirerait le commun des mortels n’est pas exposée. Au regard des autres questions fondamentales (limites des ressources matérielles pour n’évoquer que celles-ci) se posant pour l’humanité, et des capacités à y consacrer, le lecteur aura du mal à pouvoir en juger.
À lire d’autres livres de physiciens théoriciens pourtant, la crise de la physique contemporaine ne semble pas si facilement close. Et si les mathématiques et la physique se fécondent en de si nombreuses occasions, celles-ci ont plus souvent trait à des notions profondes d’algèbre et de géométrie qu’à celles de liens artificiels entre quelques nombres fortuits et les dimensions des mondes infinitésimaux et cosmiques.
Dans cet ouvrage, Antonio Padilla embrasse un propos qui dépasse largement les nombres puisqu’il cherche à expliquer le bien fondé et le succès, même selon un chemin parfois désordonné, des cheminements les plus fondamentaux en physique fondamentale. Mêlant des considérations mathématiques sur les nombres, les plus « beaux », avec les interrogations physiques qui se sont faites jour depuis 1900, il présente une manière originale d’exploiter les fécondations croisées entre mathématiques et physique.
