"La chose la plus incompréhensible dans l'univers est qu'elle est compréhensible", a dit un jour Albert Einstein. De nos jours, cependant, l'univers peut difficilement être qualifié de compréhensible ou même unique. La physique fondamentale est en crise avec deux concepts populaires souvent appelés «multivers» et «moche», qui signifient littéralement «univers multiple» et «univers laid».
Comment fonctionne l'univers?
Les partisans d'un univers multiple défendent l'idée de l'existence d'innombrables autres univers, dont certains ont une physique et un nombre de dimensions spatiales complètement différents; dans ces univers, vous, moi et tout le monde peut exister sous la forme d'innombrables copies. "Le multivers est peut-être l'idée la plus dangereuse en physique", a déclaré le cosmologiste sud-africain George Ellis.
Dès les premiers jours de la science, la découverte d'une coïncidence improbable a conduit à la nécessité de l'expliquer, de rechercher une cause et un motif cachés. Les exemples modernes incluent ceci: les lois de la physique semblent être affinées pour permettre aux êtres intelligents de détecter ces lois - une coïncidence qui nécessite une explication.
Avec l'avènement du multivers, tout a changé: aussi incroyable que soit la coïncidence, dans les milliards de milliards d'univers qui composent le multivers, au moins quelque part - ce sera. Et si la coïncidence semble être propice à l'émergence de structures complexes, de vie ou de conscience, il ne faut même pas s'étonner d'être dans un univers qui nous permet d'exister en premier lieu. Mais ce «raisonnement anthropique», à son tour, implique que nous ne pouvons rien prédire. Il n'y a pas de principes évidents pour les physiciens du CERN pour rechercher de nouvelles particules. Et il n'y a pas de loi fondamentale derrière les propriétés aléatoires de l'univers.
Un autre problème est devenu complètement différent, mais non moins dangereux - le "laid univers". Selon la physicienne théorique Sabina Hossenfelder, la physique moderne a été déconcertée par son attirance pour le «beau», ce qui a conduit à l'émergence de fantasmes spéculatifs mathématiquement élégants, sans lien avec les expériences. Les physiciens sont «perdus dans les mathématiques», dit-elle. Et ce que les physiciens appellent «beauté», ce sont les structures et les symétries. Si nous ne pouvons plus nous fier à ces concepts, la différence entre comprendre et simplement se conformer aux données expérimentales sera floue.
Les deux problèmes ont leurs racines. «Pourquoi les lois de la nature ne se soucient-elles pas de ce que je trouve beau?» Demande justement Hossenfelder. Et la réponse est: ils s'en moquent. Bien sûr, la nature pourrait être complexe, déroutante et incompréhensible - si elle était classique. Mais la nature n'est pas comme ça. La nature est mécanique quantique. Et bien que la physique classique soit la science de notre vie quotidienne, dans laquelle les objets sont séparables les uns des autres, la mécanique quantique est différente. L'état de votre voiture n'est pas lié à la couleur de la robe de votre femme. Mais en mécanique quantique, toutes les choses sont causalement liées les unes aux autres, ce qu'Einstein a appelé «action effrayante à distance». De telles corrélations forment la structure et la structure est belle.
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En revanche, le multivers semble difficile à nier. La mécanique quantique, en particulier, le traite bien. Le tir d'électrons individuels dans un écran à deux fentes se traduit par l'apparition d'un motif d'interférence sur le détecteur derrière l'écran. Dans chaque cas, il s'avère que l'électron passe à chaque fois par les deux fentes.
La physique quantique est la science derrière les explosions nucléaires, les smartphones et les collisions de particules - et elle est connue pour ses bizarreries, comme le chat de Schrödinger suspendu entre la vie et la mort. En mécanique quantique, différentes réalités peuvent se chevaucher (comme «particule ici» et «particule là» ou «chat est vivant» et «chat est mort»), comme des ondes à la surface d'un lac. La particule peut être à moitié ici et à moitié là. C'est ce qu'on appelle la superposition, et c'est cela qui conduit à l'apparition du motif d'interférence.
Développée à l'origine pour décrire le monde microscopique, la mécanique quantique a montré ces dernières années qu'elle contrôle des objets de plus en plus grands tant qu'ils sont suffisamment isolés de l'environnement. Cependant, pour une raison quelconque, notre vie quotidienne est en quelque sorte protégée de trop de bizarreries quantiques. Personne n'a jamais vu un chat à moitié mort, et chaque fois que vous mesurez la position d'une particule, vous obtenez un certain résultat.
L'interprétation directe suppose que toutes les options possibles sont réalisées, bien que dans des réalités différentes mais parallèles des «branches d'Everett» - du nom de Hugh Everett, qui a d'abord défendu ce point de vue, connu sous le nom d'interprétation à plusieurs mondes de la mécanique quantique. Les «nombreux mondes» d'Everett ne représentent en fait qu'un exemple de multivers - l'un des quatre. Les deux autres sont moins intéressants, et le troisième est le "paysage de la théorie des cordes" sur lequel nous reviendrons plus tard.
En recourant à la mécanique quantique pour justifier la beauté de la physique, nous semblons sacrifier l'unicité de l'univers. Cependant, cette conclusion ne se trouve qu'en surface. Ce qui est généralement négligé dans une telle image, c'est que le multivers d'Everett n'est pas fondamental. Elle n'est qu'apparente ou «émergente», comme le dit le philosophe David Wallace de l'Université de Californie du Sud.
Pour comprendre ce point, vous devez comprendre le principe sous-jacent à la fois des mesures quantiques, ainsi que de «l'action étrange à distance». La clé des deux phénomènes est le concept d '"enchevêtrement", qui a été souligné en 1935 par Einstein, Boris Podolsky et Nathaniel Rosen: en mécanique quantique, un système de deux spins intriqués avec une somme nulle peut consister en une superposition de paires de spins avec des sens de rotation opposés avec une incertitude absolue dans les sens de rotation de l'individu. tourne. L'enchevêtrement est une manière naturelle de combiner des parties en un tout; les propriétés individuelles des constituants cessent d'exister au profit d'un système général fortement lié.
Chaque fois qu'un système quantique est mesuré ou associé à l'environnement, l'intrication joue un rôle important: le système quantique, l'observateur et le reste de l'univers sont entrelacés. Du point de vue d'un observateur local, l'information est dispersée dans un environnement inconnu et le processus de "décohérence" commence. La décohérence est un agent de la classicité: elle décrit la perte de propriétés quantiques lorsqu'un système quantique interagit avec son environnement. La décohérence fonctionne comme une fermeture éclair entre les réalités parallèles de la physique quantique. Du point de vue de l'observateur, l'univers «se divise» en branches distinctes d'Everett. L'observateur observe un chat vivant ou un chat mort, mais rien entre les deux. Pour lui, le monde semble être classique, bien que d'un point de vue global, il soit encore de la mécanique quantique. Réellement,de ce point de vue, l'univers entier est un objet quantique.
Monisme quantique
Et nous nous inspirons ici du concept le plus intéressant de «monisme quantique» proposé par le philosophe Jonathan Schaffer. Shaffer a réfléchi à la question de savoir de quoi est fait l'univers. Selon le monisme quantique, la couche fondamentale de la réalité n'est pas constituée de particules ou de cordes, mais de l'univers lui-même, compris non comme la somme de ses éléments constitutifs, mais plutôt comme un seul état quantique intriqué.
Des pensées similaires ont été exprimées plus tôt, par exemple, par le physicien et philosophe Karl Friedrich von Weizsacker: Prendre la mécanique quantique au sérieux prédit une réalité quantique unique et unifiée qui sous-tend le multivers. L'homogénéité et les minuscules fluctuations de la température du fond cosmique des micro-ondes, qui indiquent que l'univers observable peut être retracé jusqu'à un seul état quantique, généralement associé au champ quantique de l'inflation primordiale, soutiennent cette vision.
De plus, cette conclusion s'étend à d'autres concepts multivers. Parce que l'intrication est universelle, elle ne se limite pas à notre bulle cosmique. Quel que soit le multivers, si vous adoptez le monisme quantique, tout fera partie d'un seul tout: il y aura toujours une couche de réalité plus fondamentale sous-jacente au multivers dans le multivers, et cette couche sera unique.
Le monisme quantique et l'interprétation à plusieurs mondes d'Everett sont des prédictions de la mécanique quantique. Ils ne se distinguent que par la perspective: ce qui, du point de vue d'un observateur local, ressemblera à «plusieurs mondes», représente en réalité un seul univers unique d'un point de vue global (par exemple, une créature qui peut voir l'univers entier de l'extérieur).
En d'autres termes, de nombreux mondes sont du monisme quantique à travers les yeux d'un observateur disposant d'informations limitées sur l'univers. En fait, la motivation originale d'Everett était de développer une description quantique de l'univers entier en termes de «fonction d'onde universelle». Regardez-le comme à travers une fenêtre boueuse: la nature est divisée en plusieurs morceaux, mais ce n'est qu'une distorsion de perspective.
Le monisme et les mondes multiples peuvent être évités, mais seulement si quelqu'un change le formalisme de la mécanique quantique - généralement cela entre en conflit avec la théorie de la relativité spéciale d'Einstein - ou si quelqu'un présente la mécanique quantique non pas comme une théorie sur la science, mais comme sur la connaissance: des idées humaines, mais pas de la science.
Dans sa forme actuelle, le monisme quantique doit être considéré comme un concept clé de la physique moderne: il explique pourquoi la «beauté» perçue comme structure, corrélation et symétrie entre des sphères de la nature indépendantes de l'extérieur n'est pas un idéal esthétique déformé, mais une conséquence de la séparation de la nature d'un seul état quantique. En outre, le monisme quantique évite également le besoin d'un univers multiple, car il prédit des corrélations réalisées non seulement dans un seul univers né, mais dans n'importe quelle branche unique du multivers.
Enfin, le monisme quantique peut résoudre la crise de la physique fondamentale expérimentale, qui s'appuie sur des collisionneurs de plus en plus grands pour étudier des composants de plus en plus petits de la nature. Parce que les plus petits composants ne seront pas la couche fondamentale de la réalité. L'étude des bases de la mécanique quantique, de nouveaux domaines de la théorie quantique des champs ou des plus grandes structures de la cosmologie peut être tout aussi enrichissante.
Tout cela signifie que nous ne devons pas arrêter de chercher. En fin de compte, ce désir ne peut nous être enlevé. Quelque part en bas, il y a une réalité unique, compréhensible et fondamentale.
Ilya Khel
