S’ils existent, les univers parallèles ont laissé des traces: cherchons-les!

Vue d'artiste d'un trou noir appelé Cygnus X-1.  NASA/CXC/M.Weiss

Vue d'artiste d'un trou noir appelé Cygnus X-1. NASA/CXC/M.Weiss

Un chercheur anglais explique que l’on peut repérer les traces que les multivers, s’ils existent, ont dû laisser en entrant en collision avec le nôtre.

L'existence d'univers parallèles n'est pas née seulement de la tête des écrivains de science-fiction. C'est une possibilité scientifique –certes très débattue parmi les physiciens– issue du champ de la physique qu’est la mécanique quantique et de la théorie des cordes.

Le chat mort-vivant de Schrödinger

Pour le comprendre, il faut d'abord évoquer la bien connue expérience du chat de Schrödinger. Elle consiste à imaginer qu'un chat est enfermé dans une boîte avec un flacon de gaz mortel et une source radioactive, qui peuvent faire mourir le chat à tout moment. Mais tant que l'on n'a pas ouvert cette boîte pour le savoir, la mécanique quantique considère que ces deux états se superposent: le chat est à la fois mort et vivant.

Dans les années 1950 le physicien Hugh Everett émet une nouvelle supposition à partir de cette idée de superposition des états quantiques: notre monde coexiste avec de nombreux autres univers, qui se divisent continuellement en univers divergents. Autrement dit, il existe un monde où le chat est vivant, et un autre où il est mort.

La théorie des cordes

C'est là qu'entre en jeu une autre théorie: la théorie des cordes. Celle-ci tente d'apporter une réponse à une des grandes questions de la physique: comment unifier la mécanique quantique et la relativité générale d'Einstein. La mécanique quantique décrit très bien les phénomènes microscopiques, et la relativité générale est utilisée pour étudier les structures de l'univers et pour expliquer la gravitation universelle. Mais elles paraissent incompatibles.

Face à ce problème, la théorie des cordes fait l'hypothèse que l'univers ne serait pas composé de particules classiques mais de cordelettes dont chaque vibration correspondrait à une particule. L'univers possèderait au moins dix dimensions physiques, au lieu des quatre que nous pouvons déjà observer (la hauteur, la largeur, la longueur et le temps). Ces nouvelles dimensions seraient indétectables, car recroquevillées sur elles-mêmes dans ces cordelettes.

Quel rapport avec les univers parallèles? Eh bien une des conséquences de cette théorie est que chacun de ces filament pourrait vibrer différemment et donner lieu à des univers différents, soumis à ses propres lois physiques. Le nôtre serait un de ceux-là, et aurait eu la chance de réunir les conditions nécessaires à la vie.

Comment prouver que ces autres univers existent?

Ces univers parallèles étant, en théorie, séparés du nôtre, il est difficile de prouver leur existence. Eugene Lim, maître de conférences en physique des particules et cosmologie au King's College de Londres, soutient pourtant qu'il est possible d'en trouver des traces.

Les ondes gravitationnelles pourraient prouver l'existence de l'inflation cosmique, et donc la théorie de multivers

À cause de l'inflation cosmique (peu après le Big Bang, l'univers a connu une phase d'expansion très violente), certaines parties de l'univers continueraient d'accélérer. Et, explique-t-il, «en raison des fluctuations quantiques de l'espace-temps, certaines parties de l'univers n'atteindraient jamais la fin de cette inflation. Elles pourraient donc finir par devenir d'autres univers, qui pourraient devenir d'autres univers». Et ainsi de suite.

Or, si les univers pensés par la théorie des cordes et l'inflation cosmique vivent dans le même espace physique, cela veut dire qu'ils doivent inévitablement se chevaucher entrer en collision, et donc laisser des traces repérables dans le ciel cosmique. Ces traces sont activement recherchées par les chercheurs. Taches froides, taches chaudes, vides anormaux pourraient ainsi être observés sur le fond diffus cosmologique, venant briser l'uniformité de l'univers observable.

D'autres scientifiques recherchent des marques indirectes, comme des ondes gravitationnelles, qui sont des ondulations dans l'espace-temps lorsque des objets massifs le traversent. Ces vagues pourraient directement prouver l'existence de l'inflation cosmique, et donc la théorie de multivers:

«Il est difficile de dire si nous serons jamais en mesure de prouver leur existence. Mais étant donné les conséquences inouïe d'une telle constatation, cela vaut certainement la peine de chercher.»

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