Le physicien néerlandais Erik Verlinde propose une théorie révolutionnaire de la gravité, alternative à la matière noire.
Le physicien néerlandais Erik Verlinde, professeur à l'Université d'Amsterdam (UvA), défend une nouvelle vision de la gravité qui rend superflue l'hypothèse de la matière noire.
La « chaleur » que nous percevons résulte en réalité du mouvement incessant des atomes et molécules. De même, selon Verlinde, la gravité n'est pas une force fondamentale isolée, mais émerge d'un principe sous-jacent. Cette approche élimine le besoin de matière noire.
Les briques fondamentales de sa théorie sont des unités d'information quantique, semblables à des bits informatiques. L'univers ne repose pas sur l'espace et le temps, mais sur cette information quantique. Pour toute particule, nous pouvons estimer probabilistiquement sa position à un instant donné. Comme la température découle des mouvements moléculaires, la gravité naît des variations de ces blocs d'information, qui résistent au déplacement. La gravité apparaît lorsque l'on tente de les perturber.
En 2010, Verlinde a déjà déduit la loi de la gravitation de Newton à partir de sa théorie. Récemment, il a publié un article de 50 pages sur arXiv, expliquant les phénomènes attribués à la matière noire.
Les étoiles en périphérie des galaxies tournent plus vite que prévu d'après la masse visible. D'où cette gravité supplémentaire ? Les cosmologistes postulent une « matière noire » invisible, cinq fois plus abondante que la matière ordinaire, dont la nature reste inconnue.
Pour Verlinde, cette matière noire est inutile : sa théorie explique les rotations galactiques sans elle.
Orbites planétaires circulaires
La validité de la théorie de Verlinde sera évaluée par la communauté scientifique. Pierre Vanmechelen (UAntwerp) la qualifie de « très intéressante ». La relativité d'Einstein décrit élégamment la gravité, mais manque de confirmations expérimentales à grandes échelles, au-delà du système solaire. Les observations galactiques semblent même la contredire. Traditionnellement, cela invaliderait la théorie, mais l'hypothèse de la matière noire l'a sauvée. À l'échelle cosmologique, l'énergie noire est invoquée pour combler les lacunes.
La théorie d'Einstein est une description très élégante de la gravité, mais elle n'a jamais été entièrement confirmée expérimentalement à des distances beaucoup plus grandes que le système solaire. Au contraire : les observations semblent réfuter la théorie.
La somme de matière ordinaire (4,9 %) et noire (26,8 %) ne représente que 31,7 % de l'univers ; les 68,3 % restants sont de l'énergie noire. Grâce à E=mc² d'Einstein, l'énergie équivaut à de la masse. L'énergie noire explique aussi l'accélération de l'expansion universelle, découverte par Hubble en 1929 et confirmée en 1998 comme accélérée, contre l'effet gravitationnel attendu.
Même à petite échelle, la gravité intrigue : elle est infiniment plus faible que les autres forces. La supersymétrie l'explique via des particules candidates à la matière noire, mais les recherches s'essoufflent, favorisant des alternatives à la relativité.
Vanmechelen compare : « Peut-être que dans quelques années, la matière noire paraîtra aussi absurde que les épicycles pour forcer des orbites circulaires, alors que ce sont des ellipses. »
Réactions modérées des collègues physiciens
Physicien Dirk Ryckbosch (Université de Gand) : « Une idée intéressante, rien de plus »
L'idée de Verlinde s'appuie sur la thermodynamique des trous noirs (rayonnement de Hawking, entropie), développée par Bekenstein. La gravité émerge comme propriété de la matière pour maximiser l'entropie.
« Lancée en 2010 avec enthousiasme puis scepticisme, cette idée reste spéculative. Le nouvel article étend la théorie pour estimer l'énergie noire. Intéressant, mais des preuves sont nécessaires avant de rejeter la matière noire. »
Le physicien théoricien Lawrence Maxwell Krauss : « Beaucoup d'inconnues »
« Cette idée n'est pas prête pour un verdict définitif. J'ai discuté avec Verlinde et des collègues : plus de recherches s'imposent. »
