L'hypothèse du Multivers expliquée par Neil deGrasse Tyson

Le concept du multivers propose que notre univers n’est qu’un parmi une multitude d’univers, peut-être même un nombre infini d’univers. Cette idée englobe tout ce qui existe : l’espace, le temps, la matière, l’énergie, l’information, ainsi que les lois et constantes physiques qui les décrivent. Le célèbre astrophysicien Neil deGrasse Tyson explique en détail cette hypothèse fascinante. Cependant, cette hypothèse divise la communauté scientifique. Certains physiciens pensent que le multivers n’est pas un sujet légitime d’étude scientifique car il ne peut pas être falsifié empiriquement. Malgré cela, Neil deGrasse Tyson, ainsi que d’autres éminents cosmologistes, considèrent le multivers comme une hypothèse scientifique valable, compte tenu de notre compréhension de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité générale.

Les avis partagés des scientifiques

Steven Weinberg, lauréat du prix Nobel, a déclaré que si le multivers existe, l’espoir de trouver une explication rationnelle aux valeurs précises des masses des quarks et autres constantes du modèle standard que nous observons dans notre Big Bang serait condamné, car ces valeurs seraient le fruit d’un accident dans la partie du multivers où nous nous trouvons. Certains scientifiques ont analysé les données du Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, une sonde spatiale qui a mesuré les différences de température dans le fond diffus cosmologique. Ils ont revendiqué avoir trouvé des preuves suggérant que notre univers est entré en collision avec d’autres univers parallèles dans le passé lointain. Toutefois, une analyse plus approfondie des données du Wilkinson Microwave Anisotropy Probe et du satellite Planck n’a trouvé aucune preuve statistiquement significative de telles collisions ou d’une quelconque influence gravitationnelle d’autres univers sur le nôtre. Le satellite Planck, avec une résolution trois fois supérieure à celle du Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, a confirmé ces résultats, ajoutant une pierre d’achoppement supplémentaire aux partisans de l’hypothèse du multivers. Nos cerveaux ne sont pas naturellement équipés pour comprendre intuitivement la mécanique quantique et les phénomènes cosmiques à grande échelle. Cependant, Neil deGrasse Tyson, avec sa verve habituelle, explique l’hypothèse du multivers en termes simples.

Les origines et développement du concept du multivers

Le concept de mondes infinis est une idée très ancienne, discutée dans la philosophie de l’atomisme grec antique, qui stipule que le monde physique est composé de composants fondamentaux et indivisibles appelés atomes. Les philosophes anciens ont proposé que des mondes parallèles infinis sont nés de la collision des atomes. Au troisième siècle avant J.-C., le philosophe Chrysippe a suggéré que le monde expire et se régénère éternellement, suggérant effectivement l’existence de multiples univers à travers le temps. Cependant, le concept de multivers n’a atteint sa maturité qu’à l’époque de la physique moderne. En 1952, Erwin Schrödinger a donné une conférence à Dublin dans laquelle il a averti son public que ce qu’il allait dire pourrait sembler lunatique. Il a expliqué que lorsque ses équations semblaient décrire plusieurs histoires différentes, celles-ci n’étaient pas des alternatives mais toutes se produisaient réellement simultanément. Cette sorte de dualité est appelée superposition, un concept difficile à saisir en soi et que nos cerveaux ne sont pas naturellement équipés pour comprendre. Donnant une analogie, il imagine des poches de l’univers qui s’étendent sans aucune connaissance des autres poches. Ces poches sont essentiellement des univers indépendants les uns des autres et ne se rencontrent jamais. Pour accéder d’un univers à l’autre, il faudrait trouver un moyen de creuser un tunnel entre eux, ce qui pourrait être très dangereux car les lois physiques y seraient différentes, risquant de nous désintégrer en une pile de goo à cause d’une charge différente de l’électron, changeant toute notre biochimie.

La validité scientifique de l’hypothèse du multivers

Le multivers est un groupe hypothétique de plusieurs univers. Ensemble, ces univers comprennent tout ce qui existe : l’intégralité de l’espace, du temps, de la matière, de l’énergie, de l’information et des lois et constantes physiques qui les décrivent. Les différents univers au sein du multivers sont appelés univers parallèles, univers alternatifs, ou de nombreux mondes. Dans la culture populaire, ils sont connus sous les noms de dimensions parallèles, réalités quantiques, réalités alternatives, etc. La communauté des physiciens a débattu des diverses théories du multivers au fil du temps. Certains physiciens affirment que le multivers n’est pas un sujet légitime d’étude scientifique, arguant que les tentatives d’exempter le multivers de la vérification expérimentale pourraient éroder la confiance du public dans la science et finalement nuire à l’étude de la physique fondamentale. D’autres ont soutenu que le multivers est une notion philosophique plutôt qu’une hypothèse scientifique car il ne peut pas être falsifié empiriquement. La capacité de réfuter une théorie par le biais d’expériences scientifiques a toujours fait partie de la méthode scientifique acceptée.

Les différents niveaux de multivers selon Max Tegmark

Des scientifiques éminents tels que Max Tegmark et Brian Greene ont établi des classifications pour les divers types théoriques de multivers. Max Tegmark a proposé une taxonomie de quatre niveaux d’univers au-delà de l’univers observable familier.

Niveau 1 : Une extension de notre univers où une prédiction de l’inflation cosmique est l’existence d’un univers ergodique infini, qui étant infini, doit contenir des volumes de Hubble réalisant toutes les conditions initiales.

Niveau 2 : Des univers avec des constantes physiques différentes. Dans la théorie de l’inflation éternelle, le multivers ou l’espace dans son ensemble s’étire et continuera de le faire indéfiniment, mais certaines régions de l’espace cessent de s’étirer et forment des bulles distinctes qui sont des embryons de multivers de niveau 1.
Niveau 3 : L’interprétation des nombreux mondes de la mécanique quantique. Un aspect de la mécanique quantique est que certaines observations ne peuvent pas être prédites de manière absolue. Au lieu de cela, il existe une gamme d’observations possibles, chacune avec une probabilité différente. Selon l’interprétation des nombreux mondes, chacune de ces observations possibles correspond à un univers différent.
Niveau 4 : Un ensemble ultime. L’hypothèse de l’univers mathématique ultime est la propre hypothèse de Tegmark. Ce niveau considère tous les univers comme étant également réels, pouvant être décrits par différentes structures mathématiques. Tegmark remarque que les mathématiques abstraites sont si générales que toute théorie de tout, définissable en termes formels indépendamment de la terminologie humaine vague, est également une structure mathématique. Il argumente que cela implique que toute théorie de l’univers parallèle concevable peut être décrite au niveau quatre et subsume tous les autres ensembles. Par conséquent, ce niveau apporte une clôture à la hiérarchie des multivers et il ne peut pas y avoir de niveau 5.

Les contributions de la mécanique quantique et de la relativité générale

Dans les années 1920, la mécanique quantique a été inventée ou, selon certains, découverte. En bref, la mécanique quantique est l’étude de l’infiniment petit et du comportement des particules. Nous avons appris que parvenu à une échelle suffisamment petite, il n’est plus possible de prédire de manière précise le comportement d’un système ; nous ne pouvons que le décrire statistiquement. Il existe des gammes de comportements que le système peut adopter, et nous ne pouvons décrire que ces gammes de propriétés. Or, voici notre grand univers décrit par la théorie générale de la relativité d’Einstein. Cependant, au moment du Big Bang, l’univers tout entier avait la taille d’un atome. Dans ce contexte, il devient nécessaire de marier la physique de l’infiniment petit, la mécanique quantique, avec la physique de l’infiniment grand, la relativité générale, car elles occupent le même espace. Lorsque l’on applique la mécanique quantique à des aspects de la structure de l’espace à cette échelle, il en résulte une « gargouillement » de la structure de l’espace-temps, souvent appelée « écume quantique ». En observant cette écume à travers les lois de la mécanique quantique, on se rend compte que cette structure n’est pas limitée à une zone ou une autre. Au contraire, il est même possible qu’une région de cette structure donne naissance à un univers entier avec des variations dans les lois physiques, simplement à cause des variations dans les conditions initiales ayant engendré ces lois. Ainsi, le multivers ne sort pas de nulle part mais découle de l’application de la mécanique quantique à la relativité générale.

Conclusion

L’hypothèse du multivers est une perspective fascinante mais controversée qui continue de diviser la communauté scientifique. Bien que certains physiciens considèrent le multivers comme une hypothèse légitime basée sur notre compréhension actuelle de la physique, d’autres estiment qu’il s’agit davantage d’une notion philosophique que scientifique en raison de son incapacité à être falsifiée empiriquement. Quoi qu’il en soit, le débat sur le multivers contribue à enrichir notre compréhension du cosmos et invite à explorer les limites de notre savoir.

Sources :