L'Univers pourrait devenir globalement plus désordonné, mais cela n'empêche pas des poches d'ordre de se former. Un nouveau modèle de gravité quantique suggère qu'à mesure que l'espace s'étend, l'entropie se dilue, créant des conditions locales où galaxies, étoiles, planètes et même la vie peuvent émerger.
Cette idée vient de la professeure Ginestra Bianconi, mathématicienne à Queen Mary University of London. Ses travaux, publiés dans Physical Review D, s'attaquent à une énigme de longue date en cosmologie : comment l'Univers peut-il devenir plus complexe tout en obéissant à la deuxième loi de la thermodynamique, qui stipule que l'entropie totale doit toujours augmenter ?
L'entropie se dilue à mesure que l'espace s'étend
Bianconi a utilisé un cadre appelé Gravity from Entropy, ou GfE, une approche proposée de la gravité quantique. Au lieu de traiter la gravité comme une force fondamentale ou une pure courbure de l'espace-temps, GfE la relie à l'information et à l'entropie au niveau quantique, en s'appuyant sur la mécanique statistique.
Son analyse a révélé une distinction clé. Alors que l'entropie totale de l'Univers augmente avec le temps, la quantité d'entropie par unité de volume diminue en fait à mesure que l'Univers s'étend. Cette baisse de la densité d'entropie locale laisse de la place pour que des structures organisées se développent sans violer la deuxième loi. En d'autres termes, le désordre cosmique global continue de grimper, mais il devient tellement dilué que l'ordre peut apparaître dans des régions plus petites.
Les trous noirs et la chaleur de la gravité
Le lien entre gravité et thermodynamique n'est pas nouveau. Il remonte aux travaux de Jacob Bekenstein et Stephen Hawking, qui ont montré que les trous noirs ont une entropie et une température. Le modèle de Bianconi étend ce lien à l'Univers entier, traitant l'espace-temps lui-même comme un système thermodynamique.
Ses calculs suggèrent que l'expansion de l'espace, entraînée par l'énergie noire, joue un rôle central. À mesure que l'Univers s'étire, l'entropie est redistribuée sur un volume plus grand. Cette redistribution pourrait permettre à la complexité d'émerger localement, même si l'entropie totale du cosmos continue son ascension implacable.
Pourquoi cela compte pour comprendre la vie
Pour ceux qui se demandent comment un Univers gouverné par un désordre croissant peut produire quelque chose d'aussi complexe qu'une cellule vivante, les travaux de Bianconi offrent une réponse possible. La même expansion qui semble tout éloigner pourrait aussi créer les conditions pour que la structure et la vie se forment.
L'étude ne prétend pas avoir résolu l'énigme. Elle propose un cadre mathématique qui aligne l'expansion cosmique, l'entropie et l'émergence de la complexité en un seul modèle. Si elle est confirmée, cela signifierait que la force même qui éloigne l'Univers crée aussi de la place pour l'ordre, et peut-être pour la vie elle-même.
