Vivons-nous dans un multivers ?

Pour autant que nous le sachions actuellement, il n’existe qu’une seule goutte d’espace-temps en expansion, parsemée de trillions de galaxies : c’est notre Univers.

S’il en existe d’autres, nous n’avons aucune preuve irréfutable de leur existence.

Cela dit, les théories de la cosmologie, de la physique quantique et la philosophie même de la science présentent quelques problèmes qui pourraient être résolus si notre boule de “tout” n’était pas, eh bien, tout.

Cela ne signifie pas que d’autres univers doivent exister. Mais si c’est le cas ?

Qu’est-ce qu’un univers ?

Il devrait être facile de répondre à cette question. Mais différents domaines de la science ont des visions subtilement différentes de ce qu’est un univers.

Les cosmologistes pourraient dire qu’il s’agit de la masse totale de matière (et de l’espace qui la sépare) qui s’est lentement développée à partir d’un volume très concentré au cours des 13,77 milliards d’années passées, devenant de plus en plus désordonnée avec le temps.

Il s’étend maintenant sur 93 milliards d’années-lumière d’un bout à l’autre, du moins si l’on se base sur toutes les choses visibles (et invisibles) que nous pouvons détecter d’une manière ou d’une autre. Au-delà de cette limite, il y a soit des choses que nous ne pouvons pas voir, soit une étendue infinie de néant, soit – dans le cas improbable où tout l’espace se replierait sur lui-même – un retour au point de départ à travers un univers hypersphérique.

En revanche, si nous parlons de physique quantique, un univers pourrait désigner tous les champs et leurs particules, ainsi que leurs influences combinées les uns sur les autres. En règle générale, un univers (comme le nôtre, du moins) est un système fermé, ce qui signifie qu’il ne peut pas perdre ou gagner soudainement une quantité importante d’énergie.

D’un point de vue philosophique, un univers pourrait être un ensemble discret de lois fondamentales qui régissent le comportement de tout ce que nous observons. Un univers serait défini par ses propres règles qui fixent la vitesse unique de la lumière, indiquent aux particules comment pousser ou tirer, ou à l’espace comment il doit s’étendre.

Qu’est-ce qu’un multivers en cosmologie ?

Un siècle d’observations astronomiques nous a appris beaucoup de choses sur l’âge, la taille et l’évolution des galaxies, des étoiles, de la matière et des quatre dimensions de l’espace-temps.

Une chose que nous savons avec une grande certitude, c’est que tout ce que nous voyons actuellement est en expansion à un rythme accéléré. Cela implique logiquement que l’Univers, du moins celui dans lequel nous vivons, était autrefois beaucoup plus petit.

Nous pouvons théoriquement comprimer toute la matière de l’Univers jusqu’à un point où la concentration d’énergie réduit les atomes à une soupe de particules plus simples et où les forces se combinent jusqu’à ce que nous ne puissions plus les distinguer. Plus petit que ça ? Grand haussement d’épaules.

Si l’on adopte ce que l’on appelle un modèle cyclique de cosmologie, l’univers parent a précédé le nôtre d’une certaine manière. Il pourrait même ressembler à celui-ci, mais à l’envers par rapport au nôtre, se réduisant au fil du temps en un point concentré pour rebondir ensuite pour une raison quelconque. En jouant pour l’éternité, on pourrait imaginer que les univers respectifs rebondissent dans un effet yo-yo sans fin de croissance et d’effondrement.

Ou, si l’on opte pour ce que l’on appelle un modèle cyclique conforme, les univers s’étendent sur des milliards de milliards d’années jusqu’à ce que leurs particules froides et ponctuelles soient tellement dispersées qu’à toutes fins mathématiques, tout ressemble et se comporte comme un tout nouvel univers.

Si vous n’aimez pas cela, il y a une chance que notre univers soit un trou blanc – l’arrière-plan hypothétique d’un trou noir d’un autre univers. Ce qui, en toute logique, pourrait signifier que les trous noirs de notre Univers pourraient tous être des parents, repoussant de nouveaux univers comme des amibes cosmiques.

Qu’est-ce qu’un multivers en physique quantique ?

Au début du siècle dernier, les physiciens ont découvert que les théories qui décrivaient la matière comme de minuscules objets ne racontaient que la moitié de l’histoire. L’autre moitié était que la matière se comportait comme si elle avait aussi les caractéristiques d’une onde.

La signification exacte de cette double nature de la réalité fait encore l’objet d’un débat, mais d’un point de vue mathématique, cette onde décrit l’ascension et la chute d’un jeu de hasard. La probabilité, voyez-vous, est intégrée dans la machinerie même qui constitue les engrenages d’un univers comme le nôtre.

Bien sûr, ce n’est pas notre expérience quotidienne en tant que vastes collections d’atomes. Lorsque nous envoyons un seau de molécules appelé fusée sur la Lune, qui passe à 300 000 kilomètres de distance, nous ne lançons pas de dés. La vieille physique classique est aussi fiable que le lever du soleil du lendemain.

Mais plus nous nous rapprochons d’une région de l’espace ou du temps, plus nous devons tenir compte de l’éventail possible des mesures que nous pourrions trouver.

Ce caractère aléatoire n’est pas le résultat de choses que nous ne connaissons pas : c’est parce que l’Univers lui-même n’a pas encore pris de décision. Rien dans la mécanique quantique n’explique non plus cette transition, ce qui nous laisse imaginer ce que tout cela signifie.

Dans sa thèse de doctorat de 1957, le physicien américain Hugh Everett a suggéré que toutes les possibilités sont aussi réelles les unes que les autres et qu’elles représentent des réalités réelles – des univers distincts, si vous voulez – tout comme celui que nous connaissons tous.

Ce qui distingue chaque univers de cette interprétation des nombreux mondes, c’est la corrélation de chaque onde avec une mesure spécifique prise sur d’autres ondes, un phénomène que nous appelons l’intrication.

Ce que “nous” voulons dire, et pourquoi “nous” faisons l’expérience d’un ensemble d’ondes enchevêtrées plutôt qu’un autre, n’est pas clair, et d’une certaine manière, cela pose un problème encore plus grand à résoudre.

Qu’est-ce qu’un multivers en philosophie ?

L’une des hypothèses de départ les plus fondamentales de la science est que, malgré ce que votre mère vous dit, vous n’êtes pas spécial. Pas plus que les autres humains, notre planète ou, par extension, notre univers.

Bien que des événements rares se produisent de temps à autre, nous ne répondons pas aux grandes questions par “c’est arrivé comme ça”.

Alors pourquoi notre Univers semble-t-il posséder le bon tiraillement de forces qui permet non seulement l’apparition de particules, mais aussi leur fusion pendant des périodes suffisamment longues pour former des atomes capables de subir une chimie complexe et de produire des esprits pensants comme le nôtre ?

D’un point de vue philosophique, le principe anthropique (ou les principes, car il existe de nombreuses façons de formuler cette idée) suggère que nous pourrions être à l’envers. Sans ces conditions, aucun esprit ne serait apparu pour envisager l’étonnante tournure des événements.

Si un seul univers était “arrivé comme ça” tôt un matin de printemps, ce serait une grande coïncidence. Trop grosse, vraiment.

Mais s’il y avait des univers infinis, avec des combinaisons infinies de forces qui poussent et tirent, certains donneraient inévitablement naissance à des esprits qui pourraient se demander si nous faisons partie d’un multivers.

Découvrirons-nous un jour d’autres univers ?

Étant donné que la définition même d’un univers repose sur une sorte de barrière physique séparant les facteurs d’influence, il est difficile d’imaginer comment nous pourrions un jour observer l’existence d’un frère ou d’une sœur pour notre univers. Si nous le faisions, nous pourrions tout aussi bien le considérer comme une extension de notre propre univers.

Cela dit, il pourrait y avoir des tricheries qui nous permettraient de l’entrevoir.

Toute expérience visant à en trouver une devrait s’appuyer sur le fait que cette “barrière” comporte des trous permettant aux particules ou à l’énergie de s’échapper, soit vers le nôtre, soit à l’extérieur. Ou, dans le cas d’univers existant dans notre passé, des événements monumentaux qui ont laissé une cicatrice que même une renaissance ne pourrait effacer.

Pour l’instant, nous n’avons toujours aucune raison de penser que notre blob de tout est autre chose qu’unique. Étant donné que nous sommes encore en train d’apprendre comment fonctionne notre propre Univers, les lacunes actuelles de la physique pourraient encore être comblées sans qu’il soit nécessaire d’imaginer une autre réalité que la nôtre.

Dans d’innombrables autres versions de cet article disséminées dans le multivers, la question de savoir si nous sommes seuls pourrait cependant avoir une réponse différente.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche