Georges Lemaître : le père de la théorie du Big Bang

Une formation entre science et foi

Né le 17 juillet 1894 à Charleroi (Belgique), Georges Henri Joseph Édouard Lemaître (1894-1966) montre très tôt un intérêt marqué pour les mathématiques et la physique. Après des études secondaires au collège jésuite du Sacré-Cœur, il entre à l'Université catholique de Louvain en 1911.

Parcours académique :

• 1913 : Commence des études d'ingénieur civil
• 1914-1918 : Service militaire pendant la Première Guerre mondiale (artillerie)
• 1919 : Reprend ses études et obtient un doctorat en physique et mathématiques (1920)
• 1920 : Entre au séminaire de Malines et est ordonné prêtre en 1923
• 1923 : Études à l'Université de Cambridge avec Arthur Eddington
• 1924-1925 : Séjour au Harvard College Observatory et au MIT

Cette formation unique, combinant science et théologie, fera de lui un penseur capable de réconcilier foi et raison scientifique.

La théorie de l'atome primitif (1927-1931)

1. L'hypothèse initiale (1927)

Dans un article publié en 1927 dans les Annales de la Société Scientifique de Bruxelles, Lemaître propose une solution aux équations de la relativité générale d'Albert Einstein qui implique un univers en expansion :

• Premier à suggérer que l'univers a commencé à partir d'un "atome primitif"
• Dérive les équations décrivant un univers en expansion (avant même les observations de Hubble)
• Propose que le décalage vers le rouge des galaxies est dû à cette expansion

Einstein, initialement sceptique, aurait déclaré : "Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable."

2. La confirmation par Hubble (1929-1931)

Après la découverte de la relation vitesse-distance par Edwin Hubble en 1929, Lemaître publie en 1931 dans Nature un article fondateur où il :

• Propose explicitement la théorie de l'atome primitif (future théorie du Big Bang)
• Estime un âge de l'univers d'environ 10-20 milliards d'années
• Introduit la notion de rayonnement fossile (découvert plus tard en 1965)

Son article commence par ces mots célèbres : "Nous pourrions concevoir l'espace comme ayant été initialement rempli d'une sorte de fluide super-dense..."

Contributions majeures à la cosmologie

1. La constante cosmologique

Lemaître propose une interprétation originale de la constante cosmologique d'Einstein :

• Suggère qu'elle pourrait représenter une énergie du vide
• Propose un modèle d'univers en expansion accélérée (précurseur de l'énergie noire)
• Ces idées seront confirmées en 1998 avec la découverte de l'accélération de l'expansion

2. La loi de Hubble-Lemaître

Bien que souvent attribuée uniquement à Hubble, cette relation fondamentale porte aussi le nom de Lemaître :

• Relation linéaire entre vitesse et distance : \(v = H_0 \times d\)
• Lemaître calcule la première estimation de \(H_0\) : ~625 km/s/Mpc
• Propose que cette expansion implique un début de l'univers

3. Autres contributions scientifiques

Lemaître a également travaillé sur :

• La théorie des marées cosmiques
• Les trois corps en mécanique céleste
• Les rayons cosmiques (avec Robert Millikan)

Vie académique et reconnaissance

Parcours professionnel :

• 1925 : Professeur à temps partiel à l'Université catholique de Louvain
• 1927 : Professeur à plein temps et création d'un centre de physique théorique
• 1936 : Membre de l'Académie pontificale des sciences
• 1941 : Élu à l'Académie royale de Belgique
• 1960 : Reçoit le prix Francqui, la plus haute distinction scientifique belge

Reconnaissances internationales :

• Membre étranger de la Royal Astronomical Society (1927)
• Médaille Eddington (1934)
• Membre de l'Union astronomique internationale

Lemaître et la relation entre science et foi

En tant que prêtre et scientifique, Lemaître avait une vision particulière de la relation entre science et religion :

• "La science et la foi sont deux domaines distincts qui ne doivent pas se mélanger"
• S'opposait à l'utilisation de sa théorie pour prouver l'existence de Dieu
• Croyait en un Dieu créateur, mais pas en un "Dieu bouche-trous" pour expliquer les lacunes scientifiques

Il déclarait : "La théorie de l'atome primitif est une théorie scientifique neutre, sans implications religieuses."

Héritage et postérité

Lemaître meurt le 20 juin 1966 à Louvain, laissant un héritage scientifique immense :

• Père de la théorie du Big Bang (terme inventé par Fred Hoyle en 1949)
• Précurseur de la cosmologie moderne
• Inspiration pour les missions spatiales comme COBE (1989) et Planck (2009)
• Son nom a été donné à :
  • L'astéroïde (1565) Lemaître
  • Le cratère lunaire Lemaître
  • Le télescope spatial Euclid (mission ESA, 2023)

En 2018, l'Union astronomique internationale a officiellement renommé la loi de Hubble en loi de Hubble-Lemaître pour reconnaître sa contribution fondamentale.