Une vue infrarouge de la constellation Carina prise par le télescope WISE.
(Image: © NASA / JPL-Caltech / UCLA)
Paul M. Sutter est astrophysicien à Université d'État de l'Ohio, hôte de "Demandez à un astronaute" et "Radio spatiale, "et auteur de"Votre place dans l'univers. "Sutter a contribué à cet article Les voix d'experts de Space.com: Op-Ed & Insights.
C'est un favori de science-fiction éternel: d'autres mondes, d'autres univers, d'autres possibilités, juste au-delà des limites du cosmos connu ou juste un coup de dispositif magique. Peut-être que les autres mondes sont étrangement similaires au sien, à l'exception de quelques petits changements originaux dans l'histoire. Peut-être qu'ils sont radicalement différents, avec des types de vie nouveaux, étranges et merveilleux. Peut-être sont-ils si différents que les règles de base de la physique ne s'appliquent même pas là-bas.
Je parle, bien sûr, du multivers - la possibilité qu'il existe d'autres univers distincts quelque part là-bas.
Mais existent-ils?
Souffler des bulles
L'idée du multivers surgit dans quelques domaines différents de la science, de la philosophie et même de la religion. Au sein de la physique elle-même, la possibilité d'autres mondes apparaît dans la mécanique quantique (en particulier à travers l'interprétation "plusieurs mondes", dans laquelle chaque résultat aléatoire dans une interaction dérive de nouveaux univers où chaque résultat est réalisé) et la théorie des cordes (dans laquelle différents arrangements de petites dimensions supplémentaires enroulées conduisent à une physique différente dans leurs propres univers).
Ces idées sont amusantes à parler, mais peut-être que la route la plus séduisante vers le multivers passe par notre compréhension des premiers moments de l'univers lui-même: la période d'inflation.
Du mieux que nous pouvons dire, l'univers extrêmement précoce a subi une période de expansion incroyablement rapide: l'inflation. Les scientifiques théorisent que cette époque a été entraînée par un champ quantique exotique - une énergie bouillonnante et mousseuse cuite dans le vide de l'espace-temps lui-même - qui a fait que l'univers s'est presque déchiré avec l'intensité de son expansion. Mais bientôt, ce champ a perdu de sa verve et s'est décomposé en un essaim de particules qui habitent maintenant l'univers actuel.
Et c'est à cette époque d'inflation qu'un multivers avait une chance viable d'apparaître. Imaginez le premier univers dominé par l'inflation comme une miche géante de pain qui monte. L'histoire que je viens de raconter suppose que l'inflation commence et s'arrête uniformément dans tout le cosmos; le pain entier cesse de monter au même moment exact.
Mais tout ce qui a poussé l'inflation était un champ quantique, ce qui signifie que nous ne pouvons pas supposer que les choses sont si simples. Certaines parties du champ étaient au hasard plus énergiques que d'autres, tandis que d'autres taches étaient plus calmes. C'est juste la nature aléatoire de la vie dans un monde quantique.
Donc, notre miche de pain n'est pas exactement uniforme. Certaines parties de celui-ci peuvent cesser de monter, se pincer et s'isoler, tandis que le reste du pain continue de monter. Et comme il y aura toujours une partie du pain qui augmentera plus vite que la moyenne, vous pouvez maintenant imaginer un pain qui continue de monter pour l'éternité, avec de petits morceaux et des poches ici et là pour attraper au hasard une partie lente et se pincer.
Chacun de ces bits pincés est son propre univers unique, juste une bulle parmi tant d'autres dans le multivers. De plus, les détails de la fin de l'inflation déterminent un tas de propriétés physiques importantes, comme la force des forces de la nature et les masses des particules (les détails dépendent du modèle particulier d'inflation). Nous parlons de choses comme la masse de l'électron et le nombre d'espèces de particules. Des trucs vraiment importants.
Et puisque chacun de ces univers de bulles pincés met fin à l'inflation à sa manière unique et spéciale, chacun des univers de bulles obtient son propre ensemble unique de physique.
Réponses croisées
Puisque toute la miche de pain continue d'augmenter (car il y en a toujours une partie avec un taux d'inflation plus rapide que la moyenne), très rapidement, vous obtenez beaucoup d'univers qui bouillonnent les uns autour des autres. Un multivers. Chaque univers est essentiellement à jamais fermé des autres. Cependant, il existe certains cas où ils peuvent se croiser.
Si deux univers se pincent relativement peu de temps l'un après l'autre, et relativement proches l'un de l'autre, alors ils pourraient se croiser brièvement avant de se gonfler l'un de l'autre pour le reste de l'éternité. Et s'ils le font, cette intersection pourrait laisser une empreinte dans le fond de micro-ondes cosmique de ces univers, la coquille fossile de lumière restante de l'époque où l'univers était un enfant de 380 000 ans.
Imaginez deux bulles de savon se frottant l'une contre l'autre; cette empreinte prendra la forme d'un cercle étrange sur le ciel (où la "bizarrerie" dépend du type d'univers que nous pourrions croiser). Naturellement, nous n'avons pas trouvé de telles traces d'un multivers.
Sans preuves directes, il est difficile de juger de la viabilité de l'idée du multivers à partir de l'inflation. Cela pourrait être un résultat générique de toutes les théories de l'inflation, de sorte que si nous sommes en mesure de trouver des preuves plus solides de l'inflation, nous pourrions également démontrer l'existence du multivers. Mais pour le moment, nous ne comprenons pas parfaitement les mécanismes de l'inflation, ce n'est donc pas grand-chose.
Et voici une autre question à méditer. Si vous changiez un peu la physique de notre univers, alors la vie telle que nous la connaissons serait impossible. Pourquoi nous retrouvons-nous dans un univers si spécial, où notre type de vie peut survivre? Est-ce peut-être à cause de toutes les bulles dans le multivers, bien sûr, nous nous retrouverions dans l'un des rares capables de déclencher l'intelligence? (Ou bien nous n'en serions pas conscients.) Ou est-ce quelque chose de beaucoup plus profond? Est-ce même une question pour la science?
Peut-être qu'un autre univers a toutes les réponses.
En savoir plus en écoutant l'épisode "Vivons-nous dans le multivers?" sur le podcast "Ask a Spaceman", disponible suriTunes et sur le Web àhttp://www.askaspaceman.com. Merci à @ProducerEv, Matthew A., Tom S., Taha, Oliver H., Wally H., Christiaan D., Keith G., Alex Z., Murtaza P., Kent L., Gabi P. et Slinkerdeer pour les questions qui ont mené à cette pièce! Posez votre propre question sur Twitter en utilisant #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter et facebook.com/PaulMattSutter.
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