Monseigneur Georges Lemaître (Charleroi, 17 juillet 1894 – Louvain, 20 juin 1966) est un chanoine catholique belge, astronome et physicien. Sa « théorie de l'atome primitif », visant à expliquer l'origine de l'univers, est à la base de la théorie du Big Bang.

Biographie

Il est l'aîné d'une famille de quatre enfants. En 1904, il entre au collège des jésuites de Charleroi (collège du Sacré-Cœur). Il est admis à l'école des mines 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. 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.

Il 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 (USA). Cette prestigieuse université ne proposant pas de doctorat en astrophysique, 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 perçoit alors le caractère non statique de l'univers. Il rencontre 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.

Il revient comme enseignant à l'université 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, 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 Bruxelles. Le 13 mai 1940, 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 12 mai 1944, 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).

Il 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 scientifiques et religieuses, 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 manifeste son désaccord avec un discours de Pie XII, Un' Ora, ce dernier voulant démontrer l'existence de Dieu par les apports récents de la science. Le pape évoque le travail de Lemaître sans le citer nommément. Cette relation entre science et théologie n'est pas du tout en accord avec les conceptions de ce dernier. Sa critique est respectueuse, suggérant que le discours avait été écrit par une autre personne.

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.

En 1964, Lemaître fait un infarctus du myocarde. Il développe une leucémie à partir de 1966 et meurt dans la nuit du 19 au 20 juin de cette année.

Travaux

Selon Jean-Pierre Luminet, dès 1922, Alexandre Friedman de Leningrad a le premier publié une théorie de l'expansion de l'univers dans la prestigieuse revue de physique, le Zeitschrift für Physik. Einstein envoya une première note pour déclarer faux les calculs de Friedman. Einstein envoya rapidement une seconde note pour reconnaître l'exactitude des calculs de Friedman qui avait déjà évalué 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 établissant que l'univers est en expansion. De plus, en se fondant sur les mesures de vitesses d'éloignement des galaxies de Vesto Slipher et de leur 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. Georges Lemaître traduira celui-ci en anglais en 1931, mais en omettant les paragraphes relatifs à la constance du rapport distance/vitesse. La communauté scientifique retiendra donc l'estimation plus précise publiée par Hubble en 1929.

Lemaître émet ensuite une « théorie 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 Störmer, 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.

L'homme

Le chanoine Lemaître ne pouvait donner de cours que dans le chahut. Il réclamait celui-ci de ses étudiants, en leur demandant s'ils étaient malades lorsque le calme régnait dans l'auditoire.

Postérité

• La métrique de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker rappelle une de ses contributions.
• L'astéroïde (1565) Lemaître a été nommé en son honneur.
• À l'ouest-sud-ouest du cratère lunaire Berlage et au sud-sud-ouest du cratère Minkowski se situe le cratère Lemaître.
• Une maison de maître, œuvre de l'architecte Auguste Cador, boulevard Devreux à Charleroi, acquise par l'université catholique de Louvain est maintenant nommée « maison Georges Lemaître ». Le souvenir de sa découverte est gravé sur le monument qui orne le carrefour dit « îlot des sciences » à l'intersection des boulevards Devreux et Audent, des rues Willy-Ernst et du Pont-Neuf.
• Un bâtiment lui est dédié à Louvain-la-Neuve, à la Faculté des Sciences, abritant des auditoires et des classes de cours, dont l'auditoire Georges Lemaître (Sciences10).
• Le 16 février 2012, l'Agence spatiale européenne annonce que le cinquième et dernier ATV, véhicule automatique de transfert européen, ravitailleur de la Station spatiale internationale (ISS), s'appellera Georges Lemaître.

Œuvres de Georges Lemaître

• La Physique d'Einstein, mémoire, 1922.
• L'Univers en expansion, in « Annales de la Société des sciences de Bruxelles », volume 53A, p. 51-83, 1933.
• L’Expansion de l’univers, conférence faite à la séance du 5 décembre 1934 de la SAF, L’Astronomie, avril 1935, 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.