Notre Univers semble à sens unique. Un Big Bang brûlant, l'expansion, la naissance des étoiles et des galaxies, l'apparition de la vie — et devant nous, si l'on en croit l'image habituelle, un espace de plus en plus vide et froid. Mais et si cette histoire n'était pas la seule ? Et si tout s'était déjà produit un nombre infini de fois et se reproduirait encore, à l'identique jusqu'au moindre atome, à la moindre pensée, à la moindre étoile ?
C'est précisément cette possibilité qu'examinent les physiciens Sean Carroll, Nadia Dyachenko et Saakshi Dulani dans la prépublication arXiv:2605.30405, parue le 28 mai 2026. Ils proposent un modèle quantique de cosmologie qui est à la fois strictement périodique et résout l'une des énigmes les plus dérangeantes de la physique contemporaine — le problème des « cerveaux de Boltzmann ».
Le fond du problème est connu depuis longtemps. Si l'espace des états possibles de l'Univers est fini et que son évolution obéit aux lois quantiques, alors tôt ou tard l'état reviendra presque exactement à ce dont il était parti. Dans une telle image, l'Univers passe la majeure partie de son temps en équilibre thermique — dans un état d'entropie maximale. Les écarts aléatoires vers le bas de l'entropie sont inévitables, mais les petits écarts se produisent bien plus souvent que les grands. Et donc il est bien plus facile d'« assembler » un cerveau aléatoire doté de faux souvenirs que toute une histoire à faible entropie comme la nôtre. L'observateur a une forte probabilité d'être précisément une telle créature fluctuante et éphémère, plutôt que le produit d'une longue évolution depuis le Big Bang.
Carroll et ses collègues ont trouvé une élégante issue. Si les énergies des états possibles de l'Univers sont commensurables — c'est-à-dire si elles diffèrent les unes des autres par des multiples entiers d'une même énergie de base —, l'évolution devient non pas simplement récurrente, mais strictement périodique. Tout se répète avec une même période, comme une horloge parfaitement réglée. La trajectoire se referme en une boucle finie et la parcourt encore et encore. Cette période peut se situer dans une plage large mais tout à fait admissible : d'environ 10 milliards d'années jusqu'à une valeur monstrueusement grande, mais néanmoins finie, à laquelle les « cerveaux de Boltzmann » n'ont pas encore le temps de dominer sur les observateurs ordinaires.
De plus, si l'on part d'un état d'entropie minimale, le système traverse une « excroissance » de faible entropie particulièrement profonde et durable — bien plus marquée que ne le laisserait supposer la statistique ordinaire des fluctuations aléatoires. On peut identifier cette excroissance à notre Big Bang. Après elle, l'Univers évolue, atteint l'équilibre, puis, toujours à l'intérieur du même cycle, se contracte vers un Big Crunch, après quoi tout recommence.
Les auteurs définissent en détail l'analogue quantique de l'entropie de Boltzmann. L'espace de Hilbert est décomposé en sous-espaces-macroétats, et l'entropie globale est calculée comme la moyenne pondérée des logarithmes de leurs dimensions. La minimisation de cette grandeur au moment initial garantit que toutes les branches, après la décohérence, partent de l'état de plus faible entropie. Il en résulte qu'un observateur typique apparaît précisément au cours d'une évolution thermodynamiquement sensée après une « explosion » à faible entropie, et non comme une fluctuation aléatoire.
Le modèle reste purement quantique. L'objet fondamental est l'état de l'Univers dans un espace de dimension finie, qui évolue selon l'équation de Schrödinger. L'espace-temps, la matière et les observateurs émergent comme structures effectives. Le spectre des énergies rappelle alors celui d'un gigantesque oscillateur harmonique avec une condition initiale très particulière. La théorie du tout elle-même, selon les auteurs, est « au fond un grand oscillateur harmonique ».
Dans la section consacrée à l'interprétation spatio-temporelle, les chercheurs proposent une image possible. Le minimum à faible entropie correspond à un « rebond » — le moment qui relie le Big Crunch et le Big Bang. De part et d'autre s'enchaînent les phases cosmologiques ordinaires d'expansion et de contraction, semblables à notre Univers ΛCDM. La majeure partie du temps, le système passe par une phase d'équilibre à haute entropie, que l'on peut se représenter comme un espace de Sitter vide. La transition entre ces phases ne se fait pas par un saut, mais par une « excitation » progressive du vide, et tout cela s'inscrit dans un rythme quantique périodique unique.
L'idée fait écho aux réflexions formulées dès la fin du XIXe siècle. Poincaré a démontré que les systèmes à espace des phases borné reviennent tôt ou tard presque à leur état initial. Boltzmann proposait un Univers éternel avec des fluctuations. Eddington a signalé la faiblesse fatale d'une telle image — la prédominance des écarts minimaux. Le nouveau travail montre comment la mécanique quantique, avec un spectre correctement choisi, peut réaliser le rêve de Boltzmann sans son principal défaut.
Si cette image est correcte, alors chaque instant de notre vie n'est pas un événement unique au bord de l'infini, mais la répétition exacte de ce qui s'est déjà produit un nombre incalculable de fois. Et se produira encore autant de fois. L'Univers se révèle non pas un chaos aléatoire, mais un mécanisme parfaitement réglé, dans lequel la faible entropie, la vie et la conscience apparaissent encore et encore comme une partie intégrante d'un cycle grandiose et éternel. L'échelle de ce processus est difficile à imaginer : un nombre infini d'histoires identiques, enchâssées dans un même rythme quantique. Et pourtant, les mathématiques indiquent que c'est peut-être ainsi qu'est constitué le monde dans lequel nous existons.
