L’ambition d’un modèle cosmologique est énorme. Il s’agit de comprendre l’univers dans son ensemble ; d’expliquer comment se sont formés les galaxies, les amas de galaxies, les superamas ; de proposer une version de leur histoire, cohérente, tout en étant en conformité avec l’ensemble des observations. On distingue aussi plusieurs catégories de modèles. À partir de différentes extensions et conjectures de la relativité générale pouvant définir chacune une géométrie, certains modèles se concentrent sur les objets présents dans l’espace et le temps. Enfin, des modèles se spécialisent dans la naissance de l’univers, constituant les cosmologies primordiales (Big Bang). La vision que nous avons de l’univers est limitée car l’observation nous en parvient à vitesse finie (via les ondes électromagnétiques et les ondes gravitationnelles par exemple), ce qui implique que notre champ d’observation ne constitue jamais qu’une partie de l’univers que nous entendons décrire totalement.
Rendre l’univers statique =========================================================================
Des hypothèses lourdes doivent donc être consenties. Un modèle cosmologique se contentera de fournir une description possible de l’univers, en accord avec l’ensemble des observations. Il n’est pas certain que ce type de modèle soit unique. Le théoricien est aussi contraint, s’il entend user des observations locales (les seules disponibles pour lui !), de postuler la constance des lois physiques, ce qui est loin d’être trivial et est non démontrable. Il convient cependant d’admettre le paradoxe de la « variation » à long terme de certaines constantes intervenant dans les modèles. C’est le cas pour le modèle cosmologique « standard ». L’équation d’Einstein (voir FOCUS dans article « Le tenseur : un outil indispensable »), publiée en 1915, admettait comme solution un univers non stationnaire, ce que le physicien ne pouvait admettre. Il y introduisit une « constante » additionnelle pour rendre l’univers statique. Mais l’univers est en expansion. Et, pour en décrire toutes les phases évolutives, il faut donner à la « constante cosmologique » des valeurs différentes au fil du temps !
Dans le cadre du même modèle standard, la description du réel utilise deux théories incompatibles, à savoir la théorie de la relativité générale pour la description des objets macroscopiques à grande échelle et la physique quantique pour le comportement microscopique du contenu de l’espace-temps, le tout provoquant un affrontement entre une physique du continu et une physique du discret.