Multivers

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Page d'aide sur l'homonymie Cet article concerne le multivers en sciences. Pour ce concept dans la fiction, voir multivers dans la fiction. Pour multivers (homonymie), voir Multivers (homonymie).

Dans le domaine des sciences, le multivers désigne l'ensemble des univers possibles dans une théorie physique donnée.

Historique[modifier | modifier le code]

Il est probable que « l'idée d'univers multiples » se rencontre pour la première fois chez le philosophe Anaximandre[1].

Nicolas de Cues (Docte Ignorance, 1440) ainsi que Giordano Bruno[n 1] (L'Infini, l'univers et les mondes, 1584) « évoquent des mondes distincts les uns des autres[3]. » Toutefois, Bruno ne concevait pas l'existence d'une multitude d'univers mais soutenait plutôt que l'univers était infini et dépourvu de centre, incluant une multitude de mondes centrés sur leur étoile. Pour lui, ces mondes n'étaient accessibles et visibles que pour leurs habitants, idée qui sera reprise près de quatre siècles plus tard dans la notion d' « univers multiples ».

A partir des années 1930, il existe deux nouvelles grandes théories physiques déjà bien établies : d'un côté, la relativité générale, qui décrit le comportement de la matière à l'échelle cosmique, ainsi que le mécanisme de la gravité, et de l'autre, les hypothèses et les théories de la physique quantique, qui décrivent le comportement des particules atomiques et subatomiques, ainsi que les forces s'exerçant à cette échelle (électromagnétisme, nucléaire). Le problème qui s'est posé alors à des physiciens comme Einstein, Niels Bohr ou Schrödinger a été celui du rapprochement de ces deux types de théories qui prétendaient chacune proposer une conception valide du comportement de l'univers tout en entier. Or, à l'échelle cosmique, comme à l'échelle macroscopique, la nature semble ne pas pouvoir être comprise à partir des mêmes règles que celles qui décrivent le comportement des particules élémentaires, à l'échelle subatomique.

Points de départ : mécanique quantique et cosmologie[modifier | modifier le code]

La « théorie des mondes multiples » présentée et développée dans les années 1950 par le physicien Hugh Everett[4] a été une tentative de résolution du problème de la superposition des états quantiques (cf. le chat de Schrödinger). Elle suppose que notre monde coexiste avec de nombreux autres univers, qui se divisent continuellement en univers divergents, différents et inaccessibles entre eux. D'après Everett, chaque monde contient une version unique de chaque personne qui vit une situation différente au même moment du temps.

Indépendamment, en cosmologie, les recherches à propos de l'inflation cosmique ont amené Andreï Linde à supposer l'existence d'une « inflation éternelle », qui n'a ni début ni fin. Selon cette théorie, il se peut qu'il y ait un nombre infini d' « univers bulles » produits de cette manière, sans connexions les uns avec les autres, ou de façon très marginale[5]. Dans ce cas, il n'y a aucune raison de penser que les lois de la physique soient les mêmes dans chaque univers, et il existerait ainsi bien plus d'univers que d'univers concevables par nous.

Définitions[modifier | modifier le code]

Pour bien comprendre de quoi on parle, le physicien et philosophe Aurélien Barrau[6] propose d'abord et avant tout une définition de l'univers, par rapport à l'hypothèse des univers multiples ou multivers [7]

« Le concept d’Univers est ici utilisé suivant la pratique usuelle en cosmologie physique. Il ne réfère pas à l’universum, c’est-à-dire à la totalité, au « tout entier » (auquel cas la notion d’univers multiples serait une contradiction dans les termes), mais à l’ensemble de ce qui a pu exercer une influence sur un point donné. Notre univers est ainsi une sphère centrée sur la Terre et dont le rayon est de l’ordre de 45 milliards d’années-lumières. »

Approche scientifique[modifier | modifier le code]

Si son existence ne prête pas à la critique en tant qu'abstraction, des physiciens quantiques comme David Deutsch le créditent d'une existence réelle et affirment que cette notion explique de façon simple et intuitive, bien qu'audacieuse, des phénomènes autrement mal interprétables. S'il faut distinguer la contrafactualité en physique de la contrafactualité logique, des métaphysiciens tels que David Lewis soutiennent aussi l'existence réelle des mondes possibles.

Il existe plusieurs théories de multivers. Les plus citées sont celles :

  • d'Hugh Everett, où l'univers (ainsi que l'observateur lui-même) fourche à chaque observation d'état quantique sans que les lois fondamentales en soient changées. Cette interprétation offre une solution au problème de la mesure (illustré par le paradoxe du chat de Schrödinger). Cependant, le nom d'univers multiples associé parfois à cette théorie est trompeur : dans l'interprétation d'Everett, il n'y a jamais qu'un seul univers, qui se scinde en plusieurs portions ne pouvant guère interagir beaucoup les unes avec les autres (sauf cas particulier comme les fentes d'Young) en raison du phénomène de décohérence quantique. Les conséquences macroscopiques de l'existence de ces différentes portions sont encore aujourd'hui impossibles à mesurer. Quant aux termes "univers parallèles", ils sont ici impropres, tous ces univers ayant par construction un point commun dans le temps.
  • d'Andreï Linde, où les univers se définiraient dans un espace des possibles et dont chacun posséderait ses lois et/ou ses constantes « universelles » propres. On parle alors de « mousse d'univers ». Voir Gabriele Veneziano.
  • issue de la théorie des cordes ; dans cette théorie, il est possible qu'une infinité d'univers à 4 dimensions coexistent sur des branes différentes, de la même façon que des pages d'un livre coexistent sans intersection, les forces fondamentales ne s'exerçant qu'au sein d'une même brane ; si la gravitation constitue l'exception, il serait possible, théoriquement, de détecter les autres univers par cette interaction.

Si plusieurs physiciens, comme David Deutsch, s'emploient à trouver des moyens de confirmer ou d'infirmer cette existence du multivers[8], la littérature de science-fiction y avait très tôt trouvé un vaste thème à exploiter, souvent combiné avec celui du voyage temporel.

Un modèle explicatif[modifier | modifier le code]

En physique, l'hypothèse du Multivers (appelé aussi "univers multiples") est un modèle cosmologique dont l'une des fonctions est de résoudre le problème de la mesure quantique, dans le cadre de la physique des particules élémentaires. Ce modèle s'inscrit dans un programme d'unification des deux grandes théories de la physique : la relativité générale et la mécanique quantique.

Une solution au mystère de la dualité onde-corpuscule[modifier | modifier le code]

L'hypothèse des mondes multiples a aussi été invoquée pour résoudre un problème classique de la physique théorique: la lumière est-elle une onde, ou un faisceau de particules ? Depuis Einstein, on pense qu'elle est faite de particules (appelées photons), mais dans certaines expériences, elle se comporte comme une onde. Si on fait passer un rayon de lumière à travers deux fentes, on n'obtient pas l'image correspondant à la conception de la lumière comme faisceau de particules, mais l'image correspondant à la théorie de l'onde. Comment résoudre le problème sans renoncer à l'idée de particules ? D'après le physicien David Deutsch, dans The Structure of the Multiverse (2002), la postulation de mondes parallèles nous permet non seulement de décrire, mais encore d'expliquer les résultats de l'expérience des deux fentes. L'image en forme d'onde créée par les photons est due à un effet d'interférence en provenance de mondes parallèles. Quant le photon passe par une fente, il entre en collision avec un photon invisible (pour nous) qui appartient à un autre monde, et cette collision change sa trajectoire. Selon Deutsch, chaque photon visible dans notre monde possède une réplique invisible dans un autre monde.

Un modèle d'explication de la superposition des états quantiques[modifier | modifier le code]

Pour décrire et prédire le comportement d'une particule élémentaire, tout ce qu'on peut faire c'est calculer la probabilité selon laquelle une des possibilités d'entrer dans un certain état sera réalisée. La somme des probabilités s'appelle la fonction d'onde de la particule, et elle est calculée pour l'électron par la fameuse équation de Schrödinger. Selon l'interprétation dite de Copenhague, l'électron se trouve simultanément dans toutes les positions décrites par l'équation, dans ce qu'on appelle une superposition d'états, jusqu'au moment où on essaie de l'observer. A cet instant là, la fonction d'onde s'effondre, et on trouve l'électron dans une position déterminée. Pour les avocats de l'idée des univers parallèles, comme Everett, il n'y a pas d'effondrement de la fonction d'onde. Toutes les possibilités sont réalisées, mais chacune dans un monde différent. Dans cette interprétation, chaque fois qu'une particule produit une fonction d'onde, cette particule engendre un monde parallèle pour chaque trajet possible. Les possibilités décrites par l'équation de Schrödinger sont donc plus que des possibilités, ce sont des réalités, car chacune de ces possibilités est actualisée dans un monde particulier. Cette hypothèse présuppose qu'à chaque instant une infinité de mondes vient à l'existence, et que ces mondes prolifèrent de manière absolument incalculable.

Une réponse à l'énigme du principe anthropique[modifier | modifier le code]

Certains modèles du multivers peuvent expliquer les énigmes de la cosmologie associées à ce qu'il est désormais convenu d'appeler le principe anthropique, principe selon lequel les paramètres physiques originels de l'univers ont été très finement réglés afin de rendre possible la vie et la conscience sur au moins une planète. Si, en effet, il existe des univers dans lesquels chaque éventualité se produit, on peut admettre alors qu'il existe au moins un univers où l'éventualité de l'existence d'êtres vivants et conscients comme nous a pu se produire. C'est cette fonction explicative du multivers qui a été la plus médiatisée, car elle répond aux attentes d'un certain public (relativement instruit et non-croyant) qui est en demande d'une explication rationnelle de l'émergence de la vie « intelligente » sur Terre qui soit compatible avec toutes les données scientifiques.

Notes et références[modifier | modifier le code]

Notes[modifier | modifier le code]

  1. « Giordano Bruno, philosophe italien de la deuxième moitiè du XVIe siècle, a notamment montré la pertinence du concept d'univers infini. Son propos éminemment subversif lui a valu d'être brûlé vif[2]. »

Références[modifier | modifier le code]

  1. Barrau 2014.
  2. Barrau 2013, Notes et références bibliographiques [32], p. 136.
  3. Barrau 2013, Plurivers locaux, p. 122.
  4. Hugh Everett, Reviews of Modern Physics, 29, 1957, p.454
  5. Cf. David Deutsch, L'étoffe de la réalité (1997), Paris, Cassini, 2003
  6. Aurélien Barreau est également Maître de conférence à l’Université Joseph Fourier et au Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie de Grenoble (CNRS), Membre de l’Institut Universitaire de France
  7. Barrau 2008.
  8. David Deutsch, The Fabric of Reality.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Jean-François Becquaert, Le Sahara vient des étoiles bleues, Fayard, 2015 (Tableau des multivers).
  • Aurélien Barrau, « Des univers multiples ? », La Vie des idées,‎ (lire en ligne) Consulté le 2015-05-28 Document utilisé pour la rédaction de l’article
  • Aurélien Barrau, « Le Multivers », dans Big bang et au-delà : balade en cosmologie, Dunod, coll. « Quai des sciences »,‎ (ISBN 978-2-10-058916-6), p. 119-130
  • Aurélien Barrau, « Multivers », sur Encyclopædia Universalis (en ligne), Encyclopaedia Universalis,‎ (frais de consultation requis) Consulté le 2015-05-28. Document utilisé pour la rédaction de l’article

Voir aussi[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

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