Des scientifiques estiment qu’une seule constante suffit pour étudier l’univers : le temps lui-même

Les 26 piliers de notre Univers

Pour décrire le cosmos, les physiciens s’appuient sur un socle de règles immuables : les constantes universelles. Le Modèle Standard de la physique des particules, notre théorie la plus aboutie à ce jour, en dénombre pas moins de 26. Ces quantités physiques sont considérées comme identiques en tout point de l’Univers, à toute époque.

Parmi elles, certaines sont célèbres, comme la vitesse de la lumière dans le vide ou la constante gravitationnelle de Newton. D’autres, plus techniques, sont tout aussi cruciales : la constante de Planck, qui définit l’échelle à laquelle les effets quantiques deviennent prépondérants, ou encore les masses des particules fondamentales. Mais derrière cette liste se cache une question qui divise la communauté scientifique depuis des décennies.

Une affaire de dimensions

Toutes les constantes ne sont pas logées à la même enseigne. La plupart sont dites « adimensionnelles » : ce sont des nombres purs, sans unité. Par exemple, les masses des particules fondamentales sont souvent exprimées sous forme de ratios par rapport à une échelle de référence, comme la masse de Planck, ce qui en fait des valeurs adimensionnelles.

À l’opposé, une poignée de constantes sont qualifiées de « dimensionnelles », car elles s’expriment avec des unités, comme la vitesse de la lumière en mètres par seconde. C’est ici que le débat s’enflamme : combien de ces constantes dimensionnelles sont-elles réellement fondamentales ? Faut-il en compter deux, trois, ou bien aucune ? La question reste ouverte et fait l’objet d’intenses discussions entre physiciens.

La proposition brésilienne : tout miser sur le temps

Une équipe de scientifiques brésiliens vient de jeter un pavé dans la mare avec une proposition aussi simple que controversée. Selon eux, une seule et unique constante, ou un seul étalon, serait nécessaire pour mesurer notre propre espace-temps relativiste. Et cette constante est celle que la plupart des gens perçoivent comme la plus variable : le temps lui-même.

Cette affirmation audacieuse s’inscrit dans un effort de longue date pour réconcilier l’espace-temps « local » avec la théorie plus globale de la relativité, introduite par Albert Einstein et développée depuis plus d’un siècle. L’avenir dira si cette hypothèse, publiée dans la revue Nature Scientific Reports, résistera à l’examen rigoureux de la communauté scientifique internationale.

Changer de perspective : l’espace-temps d’abord

Les quatre coauteurs de l’étude, tous collègues à l’Institut de Physique Théorique de l’Université d’État de São Paulo, au Brésil, précisent leur démarche. Il ne s’agit pas d’introduire de nouvelles réponses complexes, mais plutôt de modifier notre façon de poser la question des constantes. Leur raisonnement part d’un principe fondamental. « [E]n prenant l’espace-temps comme point de départ », écrivent les scientifiques, « […] il est démontré que les mêmes unités fixées par les appareils utilisés pour construire les espaces-temps sont suffisantes pour exprimer toutes les observables des lois physiques qui y sont définies. En conséquence, le nombre de constantes fondamentales est égal à un dans les espaces-temps relativistes. »

En d’autres termes, puisque les physiciens du monde entier travaillent sur différents types d’espaces-temps, la logique voudrait que l’on commence par définir précisément le cadre d’étude. Cette étape préalable permettrait de stabiliser le nombre de constantes requises, car celles-ci sont intrinsèquement liées au travail initial de définition de cet espace-temps. Il existe en effet de nombreux types d’espaces-temps en physique, un peu comme il existe une infinité de dimensions en mathématiques. Certains sont liés à des scénarios réels de notre univers, tandis que d’autres sont des exercices de pensée aidant les chercheurs à développer de nouvelles idées.

Le temps, ultime référentiel ?

Une fois que les physiciens ont stabilisé les variables nécessaires à l’étude d’un espace-temps particulier, il ne resterait donc plus qu’une question en suspens : celle du temps. L’invention des horloges et la standardisation de la mesure du temps ont rendu possible une grande partie de notre vie moderne, des transports publics à la navigation, en passant par l’industrie ou le sport mondial. Pourtant, notre temps terrestre a peu d’influence sur le temps ailleurs dans la galaxie. Pour preuve, nous sommes constamment baignés par la lumière d’étoiles mortes depuis des milliards d’années.

Un ouvrage de vulgarisation de 2017, « Little Book of Time », le résume ainsi : « Le concept d’espace-temps relativiste est fondamental pour la structure de la physique moderne. La mesure du temps n’est plus absolue, mais dépend du chemin suivi, selon la théorie de la relativité restreinte. » En 2026, il pourrait s’avérer plus fructueux de se concentrer sur des observateurs partageant le même « chemin » et de repenser la place du temps dans la liste des constantes fondamentales.

Selon la source : popularmechanics.com