Qu'est-ce que le multivers ? Ce qu'en disent les scientifiques

Le multivers fait énormément parler de lui dans la culture populaire, et l'humanité aime l’imaginer et le théoriser depuis des millénaires. Notre Univers n'est-il qu'un parmi tant d'autres ? Le multivers existe-t-il vraiment ?

De Nadia Drake
Publication 5 mai 2022, 17:18 CEST
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Cette image montre le fond diffus cosmologique : la lumière la plus ancienne de l'Univers, émise peu après le Big Bang. Cette barrière marque la limite de l'Univers observable, mais les scientifiques ont élaboré quelques théories sur ce qui pourrait se trouver au-delà.

PHOTOGRAPHIE DE Image courtesy WMAP, NASA

Qu’est-ce qui se trouve au-delà des limites de l’Univers observable ? Est-il possible que notre Univers fasse partie d’un multivers beaucoup plus vaste ?

Le cinéma ne se lasse pas d’explorer ces questions. Que ce soit au travers de blockbusters de super-héros tels que Doctor Strange in the Multiverse of Madness ou de films indépendants comme Everything Everywhere All at Once, les réalités alternatives abondent dans les histoires de science-fiction. Et pour certains cosmologistes, le concept de multivers pourrait être plus qu’un simple mythe ou outil scénaristique, certes bien pratique.

L’humanité imagine les réalités alternatives depuis bien longtemps : en 1848, Edgar Allan Poe a même écrit un poème en prose dans lequel il imaginait l’existence d’une « succession illimitée d’univers ». Mais le concept de multivers a vraiment pris de l’ampleur lorsque les théories scientifiques modernes tentant d’expliquer les propriétés de notre Univers ont théorisé l’existence d’autres univers dans lesquels les événements auraient lieu, et ce en dehors de notre réalité.

« Notre compréhension de la réalité n’est pas complète, loin de là », déclare Andrei Linde, physicien à l’université de Stanford. « La réalité existe indépendamment de nous. »

S’ils existent, ces univers sont séparés du nôtre, inatteignables et indétectables par toute mesure directe (du moins pour l’instant). Certains experts se demandent donc si la recherche d’un multivers pourra un jour être véritablement scientifique.

Les scientifiques sauront-ils un jour si notre Univers est unique ? Nous avons analysé les différentes théories sur un éventuel multivers – y compris les autres univers avec leurs propres lois physiques – et avons tenté de répondre à la question suivante : est-il possible que d’autres versions de nous-mêmes existent dans d’autres réalités ?

 

QU’EST-CE QU’UN MULTIVERS ?

Le terme de multivers est utilisé par les scientifiques pour décrire l’idée selon laquelle, au-delà de l’Univers observable, d’autres univers pourraient également exister. Des théories scientifiques prédisent les multivers sous l’angle de différents scénarios possibles, allant de régions de l’espace situées dans d’autres plans de notre Univers, à des univers-bulles indépendants du nôtre et qui naissent en permanence.

Toutes ces théories ont un point commun : elles suggèrent que l’espace et le temps que nous connaissons ne sont pas la seule et unique réalité.

 

MAIS POURQUOI LES SCIENTIFIQUES PENSENT-ILS QU’IL POURRAIT Y AVOIR PLUS D’UN UNIVERS ?

« Nous ne pouvons pas expliquer toutes les caractéristiques de notre Univers, s’il n’y en a qu’un seul », déclare le journaliste scientifique Tom Siegfried, dont le livre The Number of the Heavens étudie la manière dont les conceptions du multivers ont évolué au fil des millénaires.

« Pourquoi les constantes fondamentales de la nature sont-elles ce qu’elles sont ? » s’interroge Siegfried. « Pourquoi y a-t-il assez de temps dans notre Univers pour créer des étoiles et des planètes ? Pourquoi les étoiles brillent-elles comme elles le font, en utilisant exactement la quantité d’énergie qu’il leur faut ? Tous ces sujets sont des questions pour lesquelles nous n’avons pas de réponses dans nos théories physiques. »

Selon Siegfried, deux explications sont possibles. La première est qu’il nous faut de nouvelles théories plus efficaces pour expliquer les propriétés de notre Univers. La seconde, quant à elle, dit qu’il est possible que « nous ne soyons que l’un des nombreux différents univers, et que nous vivions dans celui qui est agréable et confortable. »

 

QUELLES SONT LES THÉORIES LES PLUS POPULAIRES SUR LE MULTIVERS ?

L’idée la plus acceptée par la communauté scientifique provient peut-être de ce que l’on appelle la théorie de l’inflation cosmique : dans les très courts instants qui ont suivi le Big Bang, l’Univers aurait connu une phase d’expansion rapide et exponentielle. L’inflation cosmique explique un grand nombre des propriétés observées de l’Univers, telles que sa structure et la répartition des galaxies.

« Au début, cette théorie ressemblait à un extrait de science-fiction, bien que très imaginatif », déclare Linde, l’un des architectes de la théorie de l’inflation cosmique. « Mais elle donnait des explications à tellement de caractéristiques intéressantes de notre monde que les gens ont commencé à la prendre au sérieux. »

L’une des prédictions de cette théorie est que l’inflation pourrait se produire encore et encore, peut-être à l’infini, créant ainsi une constellation d’univers-bulles. Ces bulles n’auraient pas toutes les mêmes propriétés que les nôtres : elles pourraient être des espaces dans lesquels la physique agit différemment. Certaines d’entre elles pourraient aussi être similaires à notre Univers, mais elles existent toutes au-delà de ce que nous pouvons observer directement.

 

QUELLES SONT LES AUTRES PISTES ?

Un autre type de multivers convaincant est celui de la théorie des mondes multiples de la mécanique quantique (many-worlds en anglais), qui décrit le comportement de la matière par les mathématiques. Proposée par le physicien Hugh Everett en 1957, l’interprétation des mondes multiples théorise la présence de lignes temporelles ramifiées ou réalités alternatives dans lesquelles les conséquences de nos décisions sont différentes, ayant donc parfois des issues très différentes.

« Hugh Everett nous dit qu’il existe en réalité un nombre infini de Terres parallèles, et que lorsque l’on réalise une expérience et que l’on obtient des probabilités, tout ce que cela prouve, c’est que nous vivons sur la Terre où telle était l’issue de cette expérience », explique le physicien James Kakalios de l’université du Minnesota, qui a écrit sur la physique des super-héros. « Mais sur d’autres Terres, l’issue est différente. »

Selon cette interprétation, d’autres versions de nous pourraient être en train de vivre les nombreuses vies alternatives que nous aurions pu mener si nous avions pris des décisions différentes. Mais la seule réalité que nous pouvons percevoir est celle dans laquelle nous vivons.

 

ALORS, OÙ SE TROUVENT TOUTES CES AUTRES TERRES ?

Elles se chevauchent toutes dans des dimensions auxquelles nous ne pouvons pas accéder. Max Tegmark, du Massachusetts Institute of Technology (MIT), appelle ce type de multivers un multivers de niveau 3, dans lequel de multiples scénarios se déroulent dans des réalités ramifiées.

« Dans l’interprétation des mondes multiples, on détient encore une bombe atomique, mais on ne sait pas exactement quand elle va exploser », explique Linde. Et peut-être que dans certaines de ces réalités, elle n’explosera pas.

En revanche, les multiples univers prédits par certaines théories de l’inflation cosmique sont ce que Tegmark appelle un multivers de niveau 2. Dans ce multivers, la physique fondamentale peut être différente en fonction des univers. Pour Linde, dans un multivers de l’inflation, « on ne sait même pas si, dans certaines parties de l’Univers, les bombes atomiques sont possibles en principe ».

COMPRENDRE : La formation de l'univers

 

SI JE VEUX ME RENCONTRER MOI-MÊME, COMMENT MY RENDRE ? PEUT-ON VOYAGER ENTRE LES MULTIVERS ?

Hélas, non. Les scientifiques ne pensent pas qu’il soit possible de voyager entre les univers, du moins pas encore.

« À moins que toute une partie de la physique que nous connaissons et qui est assez solidement établie ne se révèle être fausse, on ne peut pas voyager vers ces multivers », dit Siegfried. « Mais qui sait ? Je ne dis pas que, dans 1000 ans, quelqu’un ne pourra pas trouver une solution que nous n’aurions jamais imaginé. »

 

Y A-T-IL DES PREUVES DIRECTES DE L’EXISTENCE DE MULTIVERS ?

Même si certaines caractéristiques de notre Univers semblent exiger l’existence d’un multivers, rien n’a été directement observé qui suggèrerait qu’il en existe réellement. Jusqu’à présent, les preuves soutenant l’idée d’un multivers sont purement théoriques, et dans certains cas, philosophiques.

Certains experts affirment que le fait que le Big Bang ait forgé un univers parfaitement équilibré et adapté à notre existence n’est qu’une gigantesque coïncidence cosmique. D’autres scientifiques pensent quant à eux qu’il est plus probable qu’il existe un nombre illimité d’univers physiques, et que nous habitons simplement celui qui possède les caractéristiques nécessaires à notre survie.

Selon Kakalios, l’idée d’un nombre infini de petits univers-bulles dont certains auraient des lois physiques ou des constantes fondamentales différentes est séduisante. « C’est pourquoi certaines personnes prennent ces idées très au sérieux, car elles permettent de répondre à certaines questions philosophiques », explique-t-il.

La théorie du multivers est-elle empiriquement vérifiable ? Les scientifiques ne s’accordent pas sur le sujet. Certains estiment que non puisque, par définition, un multivers est indépendant de notre Univers et est donc impossible à atteindre. Mais peut-être n’avons-nous tout simplement pas trouvé la bonne technique de vérification.

 

SAURONS-NOUS UN JOUR SI NOTRE UNIVERS N’EST QU’UN PARMI TANT D’AUTRES ?

Peut-être pas. Mais le multivers est inclus dans les prédictions de diverses théories qui peuvent être testées d’autres manières. Si ces théories sont vérifiées, alors peut-être que celle du multivers pourrait également tenir la route. Ou peut-être qu’une nouvelle découverte aidera un jour les scientifiques à déterminer s’il existe réellement quelque chose au-delà de notre Univers observable.

« L’Univers ne se limite pas à ce que quelques masses de protoplasme sur une toute petite planète peuvent comprendre ou tester », déclare Siegfried. « Nous pourrions dire que, comme il n’est pas vérifiable, il ne peut pas être réel. Mais tout ce que cela signifie, c’est que nous ne savons simplement pas comment le vérifier. Peut-être qu’un jour nous trouverons comment le faire, et peut-être pas. Mais, de son côté, l’Univers peut faire ce qu’il veut. »

Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise. The Walt Disney Company est l'actionnaire majoritaire de National Geographic Partners.

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