L'existence d'univers parallèles peut sembler une question fantastique que seuls les écrivains de science-fiction peuvent se poser et qui n'a rien à voir avec la physique théorique moderne. Mais l'idée que nous vivons dans un univers multiple d'univers parallèles a longtemps été considérée comme scientifiquement valable - bien que très controversée. Pourtant, la recherche de moyens de tester cette théorie, y compris la recherche de collisions dans le ciel avec d'autres univers, est bien engagée.
Il est important de garder à l'esprit que la théorie des univers multiples n'est pas vraiment une théorie, mais plutôt une conséquence de notre compréhension actuelle de la physique théorique. C'est une différence importante. Nous ne pouvons pas abandonner et dire: "D'accord, ayons un multivers." Le fait que notre univers puisse être l'un des nombreux autres découle des théories actuelles comme la mécanique quantique et la théorie des cordes.
Interprétation de plusieurs mondes
Vous avez peut-être entendu parler de l'expérience de pensée avec le chat de Schrödinger, un animal effrayant qui vit dans une boîte fermée. Le fait d'ouvrir la boîte nous permet de découvrir l'une des histoires possibles de notre futur chat, y compris celle dans laquelle il est à la fois vivant et mort. La raison pour laquelle cela semble impossible est que notre intuition humaine n'est tout simplement pas familière avec ce résultat.
Cependant, selon les étranges règles de la mécanique quantique, un tel avenir est tout à fait possible. La raison pour laquelle cela peut arriver est à cause du vaste espace de possibilités en mécanique quantique. Mathématiquement, un état de mécanique quantique est la somme (superposition) de tous les états possibles. Dans le cas du chat de Schrödinger, le chat est dans une superposition des états «vivant» et «mort».
Mais comment mettre tout cela en accord avec notre bon sens? On peut supposer que de tous ces états, un seul est «objectivement vrai»: ce que nous observons. Mais on peut supposer que toutes les possibilités sont vraies et qu'elles existent dans différents univers d'un univers multiple.
Vidéo promotionelle:
Paysage de cordes
La théorie des cordes est l'un de nos domaines de recherche les plus (sinon les plus) prometteurs, qui peut combiner la mécanique quantique et la gravité. C'est extrêmement difficile, car la force gravitationnelle est difficile à décrire à de petites distances, là où les atomes et les particules subatomiques fonctionnent - dans le domaine de la mécanique quantique.
Mais la théorie des cordes, qui prétend que toutes les particules fondamentales sont constituées de cordes unidimensionnelles, peut décrire simultanément toutes les forces connues de la nature: gravité, électromagnétisme et interactions nucléaires.
Cependant, pour que la théorie des cordes fonctionne mathématiquement, elle nécessite un minimum de dix dimensions physiques. Puisque nous ne pouvons observer que quatre dimensions: la hauteur, la largeur, la profondeur (spatiale) et le temps (temporel), les dimensions supplémentaires de la théorie des cordes doivent être cachées d'une manière ou d'une autre.
Pour utiliser cette théorie pour expliquer les phénomènes physiques que nous connaissons, ces dimensions supplémentaires doivent être «compactées», recroquevillées pour ne pas être vues. Peut-être à chaque point de nos quatre dimensions principales, il y a six dimensions supplémentaires indiscernables.
Le problème, ou, comme certains diraient, caractéristique, de la théorie des cordes est qu'il existe de nombreuses façons de faire cette compactification - 10 ^ 500 possibilités. Chacune de ces compactifications conduit à un univers avec des lois physiques différentes - avec différentes masses d'électrons et constantes gravitationnelles. Cependant, il y a aussi des objections énergiques à la méthodologie de compactification, de sorte que le problème ne peut pas être considéré comme résolu.
De tout cela, la question se pose: dans lequel des paysages de cordes possibles vivons-nous? La théorie des cordes elle-même ne fournit pas de mécanisme pour cette prédiction, la rendant inutile en raison de sa nature non testable. Heureusement, l'idée derrière notre exploration de la cosmologie du début de l'Univers a transformé ce bug en une fonctionnalité.
Univers primitif
Au moment du tout premier univers, avant même le Big Bang, l'univers a connu une période d'expansion accélérée - l'inflation. L'inflation visait à l'origine à expliquer pourquoi la température de l'univers observable actuel est presque uniforme.
Cependant, cette théorie a également prédit un spectre de fluctuations de température autour de cet équilibre, ce qui a été confirmé par la suite par le Cosmic Backgroung Explorer, la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe et le vaisseau spatial PLANCK.
Bien que les détails exacts de cette théorie soient encore vivement débattus, l'inflation est bien accueillie par les physiciens. Cependant, l'implication de cette théorie est qu'il doit y avoir d'autres parties de l'univers qui s'accélèrent encore.
Cependant, en raison des fluctuations quantiques de l'espace-temps, certaines parties de l'univers n'atteindront jamais l'état d'inflation final. Cela signifie que l'univers, du moins selon notre compréhension actuelle, sera dans un état d'inflation perpétuelle. Certaines de ses parties peuvent éventuellement devenir d'autres univers, ceux-ci, à leur tour, différents. Un tel mécanisme produit un nombre infini d'univers.
Si vous combinez ce scénario avec la théorie des cordes, il est possible que chacun de ces univers ait une compactification différente de dimensions supplémentaires, et donc des lois physiques différentes.
Tester la théorie
De tels univers, prédits par la théorie des cordes et de l'inflation, qui vivent dans le même espace physique (contrairement à de nombreux univers de mécanique quantique qui vivent dans l'espace mathématique), peuvent se chevaucher ou se heurter. Ils entreront inévitablement en collision, laissant des signatures possibles dans le ciel cosmique que nous pouvons essayer de rechercher.
Les détails exacts de ces signatures dépendent de modèles spécifiques - des points froids aux points chauds dans le fond cosmique des micro-ondes aux vides anormaux dans la distribution des galaxies. Cependant, comme les collisions avec d'autres univers doivent avoir lieu dans une direction spécifique, on s'attend à ce que toutes les signatures rompent l'uniformité de notre univers observable.
Les scientifiques recherchent activement ces signatures. Certains scrutent les empreintes du fond cosmique des micro-ondes, la rémanence du Big Bang. Cependant, aucune signature de ce type n’a encore été trouvée. D'autres recherchent une confirmation indirecte sous forme d'ondes gravitationnelles, ondulations dans le tissu de l'espace-temps qui apparaissent lorsque des objets massifs le traversent. De telles vagues peuvent directement confirmer l'existence de l'inflation, ce qui renforcera davantage la théorie des univers multiples.
On ne sait toujours pas si nous pouvons prouver leur existence ou non. Mais étant donné les énormes implications de telles preuves, la recherche vaut certainement la peine d'être poursuivie.
ILYA KHEL
