Lancer un ballon du premier étage et regarder ce que cela entraîne semble être une expérience tout à fait réalisable. Répéter cette expérience sur la Lune semble beaucoup plus complexe et c’est en cela que réside tout l’enjeu des simulations. En effet, réaliser des simulations consiste en une sorte d’expérience virtuelle permettant de repousser nos contraintes ou de s’éviter de bien fastidieux calculs. Les simulations numériques jouent un rôle fondamental dans les sciences modernes, en cosmologie mais aussi dans de nombreux autres domaines. Par exemple, prédire le temps qu’il fera demain à partir de données collectées aujourd’hui exige de simuler la mécanique des fluides dans l’atmosphère et la physique complexe du climat. En pratique, il s’agit de découper la surface du globe en domaines rectangulaires de quelques kilomètres de côté et de décrire les flux de masse et d’énergie entre ces différentes régions à l’aide d’un algorithme. Si les erreurs sont correctement maîtrisées, il sera possible de prédire le temps de deux à trois jours.

À l’instar des spécialistes en météorologie, les cosmologistes se doivent de très bien connaître les conditions régnant au début de l’Univers, ce qui est désormais possible grâce aux observations très précises du fond diffus cosmologique, notamment par celles du satellite Planck. À partir de ces conditions de départ, l’espace va être découpé en volumes finis appelés macro-particules. Ces particules servant à décrire la matière noire sont virtuellement déplacées dans l’espace et le temps à l’aide d’un algorithme appelé « méthode à N corps ». En utilisant cet algorithme, les scientifiques vont pouvoir calculer les interactions gravitationnelles entre toutes ces particules afin de déduire et simuler leurs trajectoires correspondantes. La Relativité Générale d’Einstein joue un rôle important dans l’évolution générale de ce système, par le biais de l’expansion universelle, homogène et isotrope.