Georges Lemaître

Georges Lemaître, né le à Charleroi et mort le à Louvain, est un chanoine catholique, astronome et physicien belge, professeur à l'université catholique de Louvain.

Pour les articles homonymes, voir Lemaître.

Son « hypothèse de l'atome primitif », visant à expliquer l'origine de l'Univers, constitue le fondement de sa théorie du Big Bang.

Biographie

Études

Georges Lemaître est l'aîné d'une famille de quatre enfants. Ses parents, Joseph Lemaître, un industriel tisserand prospère et sa mère Marguerite, née Lannoy, vouent une affection sans limite à leur fils Georges[1]. En 1904, il entre au collège des jésuites de Charleroi (collège du Sacré-Cœur). Après une année préparatoire en mathématiques au Collège Saint-Michel d'Etterbeek, il est admis à l'école des mines de l'université catholique de Louvain en 1911. Il y rencontre Charles Manneback, un collègue qui devient son ami. Il suit les cours d'analyse de Charles de La Vallée Poussin et de mécanique d'Ernest Pasquier, qui l'initie aux problèmes de cosmologie.

Au début de la Première Guerre mondiale, il s'engage dans le 5e corps des volontaires et participe à la bataille de l'Yser. Après quatre ans de guerre, décoré de la croix de guerre, il quitte l'armée en tant qu'adjudant et reprend ses cours de mathématiques et de sciences physiques à l'université catholique de Louvain en 1919. Cette même année, il obtient son baccalauréat en philosophie thomiste et entame son doctorat avec La Vallée Poussin. Il commence une première thèse sur la fonction zêta de Riemann, qu'il ne parvient pas à conclure. Il change alors de sujet et soutient sa thèse en 1920.

Afin d'obtenir une bourse de voyage, il rédige en 1922 un mémoire sur La Physique d'Einstein, lui permettant de remporter la distinction. Il écrit son premier article scientifique en août 1923. Il est admis cette même année à l'université de Cambridge comme étudiant-chercheur.

États-Unis : Harvard et MIT

Georges Lemaître y suit les cours de l'astronome Arthur Eddington et travaille avec ce dernier. Il rencontre à un congrès à Toronto le physicien Ludwik Silberstein qui y fait une communication sur une approximation de la taille de l'Univers. Il passe l'année suivante au Harvard College Observatory de Cambridge (États-Unis). Cette prestigieuse université ne proposant pas de doctorat en astrophysique, Georges Lemaître s'inscrit peu après au Massachusetts Institute of Technology et travaille sur plusieurs sujets : la relativité générale, l'étude des étoiles variables et une théorie d'Eddington tentant de relier l'électromagnétisme à la gravitation. Il rencontre alors Edwin Hubble et s'entretient avec Robert Millikan. En 1926, il soutient sa thèse sur le calcul du champ gravitationnel d'une sphère fluide de densité homogène.

Louvain
Millikan, Lemaître et Einstein au California Institute of Technology en janvier 1933.

Georges Lemaître revient comme enseignant à la section francophone de l'université catholique de Louvain. Il fait ensuite de nombreux voyages aux États-Unis, rencontrant plusieurs fois Albert Einstein à Pasadena. Il est invité dans de nombreuses universités prestigieuses et gagne une réputation dans le grand public. En 1934, il reçoit la médaille Mendel de l'université Villanova[2], réservée aux scientifiques catholiques de haut niveau, et la même année, le prix Francqui. En 1927, Lemaître rencontre Einstein au cours du cinquième congrès Solvay à l'université libre de Bruxelles (ULB). Le , Lemaître rejoint sa famille à Charleroi et projette un passage en Angleterre, mais échoue dans son exode devant la rapidité de l'avance allemande. Il retourne alors à Louvain et continue à y enseigner. Lors de la fermeture de l'université libre de Bruxelles, imposée par l'occupant, il accueille les étudiants dans les locaux de l'université catholique de Louvain. Dans la nuit du 11 au , une partie de ces derniers est détruite par un bombardement aérien allié. Il rejoint alors sa mère à Bruxelles (son père est décédé depuis deux ans).

Parcours ecclésiastique

Georges Lemaître entre au séminaire (maison Saint-Rombaut de Malines) en 1920 pour être ordonné prêtre en 1923. Il entre dans la Fraternité sacerdotale des amis de Jésus à partir de 1922. Il réussira par la suite à concilier ses vocations scientifique et religieuse, ne sacrifiant jamais l'une à l'autre et prônant, en particulier, une interprétation symbolique et non pas littérale de la Genèse. Fidèle à la conception thomiste, il distingue la notion de « commencement » de celle de « création », la première étant une entité physique, la seconde un concept philosophique. À partir de 1926, il est l'aumônier d'une maison d'étudiants chinois.

Il est nommé chanoine honoraire en 1935.

En 1951, il fait connaître son désaccord avec un discours de Pie XII dans lequel le pape évoque la théorie du big bang, sans citer nommément Lemaître. Ce discours aux accents concordistes évoque un parallèle avec le Fiat lux du récit de la Création. La rupture dans les années 1930 de Lemaître avec le concordisme de jeunesse qu'il considère comme une erreur épistémologique l'a en effet conduit à adopter un discordisme méthodologique[3]. La critique de Lemaître, adressée par un intermédiaire, amènera le pape à amender ultérieurement sa formulation[4].

En 1960, il est nommé prélat domestique par Jean XXIII ainsi que président de l'Académie pontificale des sciences. Il y accueille de nombreux scientifiques de renom comme Paul Dirac ou John Eccles et essaye de préserver une relative autonomie de cette institution, au moins vis-à-vis de la Curie.

En 1962, quand éclate la crise de Louvain, il fonde avec Gérard Garitte, l'ACAPSUL (association du personnel scientifique de l'université de Louvain), qui s'opposa avec virulence à l'expulsion des Wallons et des francophones de Louvain.

Fin de vie
La tombe de G. Lemaître au cimetière de Marcinelle

En 1964, Georges Lemaître subit un infarctus du myocarde. Il développe une leucémie à partir de 1966 et meurt dans la nuit du 19 au de cette année.

Depuis le 24 juin, Georges Lemaître repose dans le caveau familial au cimetière de Marcinelle.

Travaux

Expansion de l'Univers

Selon Jean-Pierre Luminet[5], dès 1922, Alexandre Friedmann de Leningrad a le premier publié une théorie de l'expansion de l'Univers dans la prestigieuse revue de physique, la Zeitschrift für Physik. Einstein envoya une première note pour déclarer faux les calculs de Friedman, puis une seconde pour reconnaître l'exactitude de ces calculs qui fournissaient une évaluation de l'âge de l'Univers. En 1927, indépendamment des travaux d'Alexander Friedmann, Georges Lemaître rédige un article dans les Annales de la Société scientifique de Bruxelles intitulé Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant[6] établissant que l'Univers est en expansion[7],[8]. De plus, en se fondant sur les mesures de vitesses d'éloignement des galaxies de Vesto Slipher et de leurs distances établies par Edwin Hubble, Georges Lemaître est le premier à établir le rapport constant entre distance et vitesse d'éloignement. Il fournit une évaluation de cette constante, que l'on appelle communément la constante de Hubble. Cette estimation est fournie dans l'article de 1927, mais celui-ci est rédigé en français. Arthur Eddington traduira celui-ci en anglais en 1931[9], mais en omettant, à la demande même de Lemaître[10], les paragraphes relatifs à la constance du rapport distance/vitesse[11],[12]. La communauté scientifique retiendra donc l'estimation plus précise publiée par Hubble en 1929[13].

À l'origine du Big Bang

Georges Lemaître émet ensuite une « hypothèse de l'atome primitif », début temporel de l'univers. Cette théorie fut appelée ironiquement Big Bang par Fred Hoyle en 1949, au cours d'une émission de radio, nom qui resta. Il soupçonne également le rayonnement cosmique de porter la trace des événements initiaux. Il travaille à partir de 1933 sur un modèle d'Univers non homogène nommé, a posteriori, modèle de Lemaître-Tolman (Richard Tolman a travaillé avec lui à Pasadena), expliquant les condensations et la formation des galaxies. Il étudie à nouveau le rayonnement cosmique, notamment avec Carl Størmer, ce qui l'oblige à recourir aux machines à calcul qu'il va très vite maîtriser. Après la Libération, il reprend son travail et s'intéresse à la formation des nébuleuses. Pour cela, il devient l'un des pionniers belges des machines à calculer et s'intéresse à leur programmation en langage machine, puis en assembleur avant d'étudier d'autres langages comme l'Algol.

En 1965, Odon Godart annonça à son ancien collègue et mentor alors très malade, la découverte du fond diffus cosmologique par Arno Penzias et Robert Wilson. Cet « écho disparu de la formation des mondes », comme Lemaître l'avait poétiquement appelé, confirmait le scénario cosmologique dont Lemaître avait été l'un des premiers artisans.

Postérité

Œuvres
  • La Physique d'Einstein, mémoire, 1922.
  • « Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques », in Annales de la société scientifique de Bruxelles, volume 47A, p. 49-59, 1927.
  • « L'univers en expansion », in Annales de la société scientifique de Bruxelles, volume 53A, p. 51-83, 1933.
  • L’Expansion de l’Univers, conférence données lors de la séance du de la SAF, L’Astronomie, , p. 153-168
  • L’Hypothèse de l’atome primitif, essai de cosmogonie, préface de Ferdinand Gonseth, coll. « Les problèmes de la philosophie des sciences », Neuchatel, éditions du Griffon, et Paris, Dunod, 1946
  • « La Structure et l'évolution de l'Univers », in Onzième Conseil de physique Solvay, 1958.
  • (en) Learning the Physics of Einstein with Georges Lemaître: Before the Big Bang Theory, editors: Jan Govaerts and Jean-François Stoffel; translated by Christine Leroy and Stephen Lyle, Cham: Springer International Publishing, 2019, xiv, 257 p.

Notes et références
  1. Dominique Lambert, Un atome d'univers : la vie et l'œuvre de Georges Lemaître, Lessius, , p. 22
  2. http://www1.villanova.edu/villanova/vpaa/mendelmedal/pastrecipients.html
  3. Dominique Lambert, Un atome d'univers : La vie et l’œuvre de Georges Lemaître, Bruxelles, Lessius, , 372 p. (ISBN 978-2-87386-190-2 et 978-2-872-99088-7, OCLC 490953961), p. 53
  4. Jean-Pierre Luminet, Illuminations, Paris, O. Jacob, coll. « Sciences », , 487 p. (ISBN 978-2-7381-2562-0 et 2-738-12562-X, OCLC 761867399), p. 264
  5. Lire son introduction : L'Invention du big bang, Le Seuil, 1997
  6. G. Lemaître, « Un univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques », Annales de la Société scientifique de Bruxelles, vol. 47,‎ , p. 49 (Bibcode 1927ASSB...47...49L, lire en ligne)
  7. G. Lemaître(1927) Ann. Soc. sci. Brux. A, vol. 47, p. 49-59.
  8. « Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable », lui écrit Einstein, qui, à l'époque, n'acceptait pas l'idée. (en) A. Deprit (1984). « Monsignor Georges Lemaître » The Big Bang and Georges Lemaître: 370 p., Reidel.
  9. Jean-Pierre Luminet, L'invention du Big Bang, Le Seuil, 2004, p. 108. Dans un article paru en septembre 2004, Qui a inventé le Big Bang ? dans la revue Ciel et Espace et repris dans son livre Illuminations, Odile Jacob, 2011, le même auteur écrit qu'Eddington fait traduire cet article.
  10. (en) « Hubble cleared. A painstaking study absolves US astronomer Edwin Hubble of censoring a Belgian rival », sur nature.com, (consulté le )
  11. G. Lemaître (1931) Mon.Not.R.Astron.Soc., vol. 91, p. 483-490.
  12. M. Livio (2011), Nature, vol. 479, p. 171–173
  13. E. P. Hubble, Proc. Natl. Acad. Sci. USA vol. 15 (1929), p. 168-173
  14. Georges Lemaître est né dans une maison maintenant disparue, au numéro 10, rue du Pont Neuf, à une centaine de mètres de la maison du Boulevard Devreux
  15. La libre Belgique, quotidien belge, en ligne, 16 février 2012, consulté le 16 février 2012.
  16. « Who was Georges Lemaître? Google Doodle celebrates 124th birthday of the astronomer behind the Big Bang Theory »
  17. « Google Doodle célèbre Georges Lemaitre, le fondateur de la théorie du Big Bang », sur www.journalassurance.com (consulté le )
  18. « Big Bang Route », sur www.bigbangroute.be (consulté le )
  19. « Actualité complète », sur www.olln.be (consulté le )

Annexes

Bibliographie
  • John Barrow (trad. Guy Chouraqui, préf. Aurélien Barrau), Le livre des Univers [« The Book of Universes »], Dunod, coll. « Quai des sciences », (ISBN 978-2-10-059108-4, OCLC 826848080)
  • Dominique Lambert, L'Itinéraire spirituel de Georges Lemaître, Lessius, 2008.
  • Dominique Lambert, (dir.) Lemaître, le père du big bang, Les génies de la science, Pour la science, n°30, février-.
  • Dominique Lambert, Temps et Création. Quelques remarques à partir de la cosmologie de Mgr Georges Lemaître, Théophilyon 6 (2001), 375-393.
  • Dominique Lambert, « Monseigneur Georges Lemaître et le débat entre la cosmologie et la foi », dans Revue théologique de Louvain, 28 (1997), 28-53, 227-243.
  • Dominique Lambert, Un atome d'univers : la vie et l'œuvre de Georges Lemaître, Bruxelles, Lessius Racine, , 372 p. (ISBN 978-2-87386-190-2 et 978-2-872-99088-7, OCLC 490953961)
  • Jean-Pierre Luminet, L' invention du big bang, Paris, Éditions du Seuil, coll. « Points. Sciences, » (no S158), , 270 p. (ISBN 978-2-7578-4650-6, OCLC 897492242, notice BnF no FRBNF44205027).
  • Jean-Pierre Luminet, L'univers chiffonne, Paris, Gallimard, coll. « Folio, Essais » (no 449), (1re éd. 2001), 487 p. (ISBN 978-2-07-030052-5, notice BnF no FRBNF39906897), p. 291
  • Charles Manneback, « Lemaître (Georges-Henri-Joseph-Édouard, Mgr) », dans Biographie nationale, t. 38, Bruxelles, Académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique, (lire en ligne [PDF]), col. 453-466.
  • Charles Manneback, « Notice sur Monseigneur Georges Lemaître », Annuaire, Académie royale des sciences, des lettres et des beaux-arts de Belgique,‎ , p. 86-115 (lire en ligne [PDF])
  • (en) H. Nussbaumer et L. Bieri, Discovering the expanding universe, Cambridge University Press 2009.
  • Jean-François Robredo, La métamorphose du ciel. De Giordano Bruno à l'abbé Lemaître, PUF, 2011.
  • Jean-François Robredo, Du cosmos au big bang. La révolution philosophique, PUF, 2006.
  • Jean-François Stoffel (éd.), Mgr Georges Lemaître, savant et croyant. Actes du colloque tenu à Louvain-la-Neuve le [suivi de] La physique d'Einstein, texte inédit de Georges Lemaître, Turnhout, Brepols, 1996, 371 p.

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