L'univers dans lequel nous vivons est immense, plein de matière et d'énergie, et se développe de plus en plus vite. En regardant à des milliards d'années-lumière, nous pouvons voir des milliards d'années de notre passé ancien, voir la formation de planètes, d'étoiles et de galaxies. Nous avons cherché si loin, nous avons trouvé des nuages de gaz qui n'avaient pas donné naissance à une seule étoile, et des galaxies qui se sont formées lorsque notre univers était 97% plus jeune. Ce qui est particulièrement curieux, c'est que nous pouvons observer la rémanence du Big Bang, qui date de l'époque où l'univers avait environ 380 000 ans. Mais avec toute cette splendeur cosmique, nous n'avons jamais trouvé la preuve que notre univers est entré en collision avec un autre univers dans un vaste univers multiple. Pourquoi?
En effet, si la théorie des univers multiples est correcte, notre univers en expansion doit être entré en collision avec un autre univers. N'est-ce pas vrai? Après tout, notre univers est maintenant si grand que certains le décrivent comme une taille infinie.
Et donc non seulement la logique affirme, mais aussi l'autorité bien connue Roger Penrose. Penrose et la sagesse conventionnelle ont tort ici. Notre univers est et doit être isolé et seul dans le multivers.
Bien que ce sujet soit trop populaire et controversé, de fortes hypothèses physiques soutiennent l'existence de multiples univers. Si nous combinons nos deux principales écoles de pensée sur le fonctionnement de l'univers, l'inflation cosmique et la physique quantique, nous nous retrouvons inévitablement avec notre univers dans un univers multiple. Il y a une autre conclusion: chaque univers qui est créé - et chaque Big Bang qui le précède - sera immédiatement et pour toujours séparé par causalité des autres. Pourquoi? Le physicien Ethan Siegel va démonter.
L'inflation cosmique est venue comme un supplément à la théorie du Big Bang, fournissant un mécanisme pour expliquer pourquoi l'univers a commencé avec certaines conditions. En particulier, l'inflation a donné une réponse aux questions sur …
- pourquoi l'univers avait partout la même température;
- pourquoi il était spatialement plat;
- pourquoi il n'y a plus de reliques à haute énergie comme les monopôles magnétiques.
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… Tout en continuant à laisser de nouvelles prévisions à vérifier. Ces prédictions incluent le spectre spécifique des fluctuations de densité avec lesquelles l'univers est né; la température maximale atteinte par l'Univers aux premiers stades du Big Bang; l'existence de fluctuations à des échelles dépassant l'horizon cosmique, et un certain spectre de fluctuations des ondes gravitationnelles. Tout cela, sauf le dernier, a depuis été confirmé par des observations.
L'inflation cosmique, pour être précis, est la période avant le Big Bang, lorsque l'énergie inhérente à l'espace lui-même prévalait dans l'Univers. Maintenant, la quantité d'énergie noire est trop petite, mais pendant l'inflation, elle était incomparablement plus élevée: beaucoup plus de densité d'énergie lorsque l'Univers était plein de matière et de rayonnement pendant les premiers stades chauds du Big Bang.
Puisque l'expansion de l'univers est entraînée par l'énergie inhérente à l'espace lui-même, pendant la période d'inflation, l'expansion était exponentielle, un nouvel espace a été créé. Si l'Univers doublait de taille au temps n, alors après 10 périodes de ce temps, il était déjà 210 ou même 21000 fois plus grand. En peu de temps, toute région de l'espace non plane et contenant de la matière est devenue impossible à distinguer du plat, et toutes les particules de matière ont gonflé si loin l'une de l'autre que les deux particules ne se rencontreraient plus jamais.
Cependant, l'inflation ne peut pas durer éternellement. L'énergie inhérente à l'espace ne peut pas rester éternellement, sinon le Big Bang ne se serait pas produit et l'Univers ne serait pas né. Par conséquent, l'énergie doit être transférée du tissu de l'espace à la matière et au rayonnement. Pour voir l'inflation comme un champ, imaginez une balle au sommet d'une colline. Tant que la balle reste au sommet, l'inflation et l'expansion exponentielle se poursuivent. Mais pour que l'inflation prenne fin, quel que soit le champ quantique qui en est responsable, elle doit passer d'un état instable à haute énergie à un état d'équilibre à basse énergie. Cette transition, "faire rouler" la balle sur la colline, met fin à l'inflation et donne naissance au Big Bang.
Cependant, il y en a un mais: ce qui est décrit ci-dessus fonctionne comme un champ classique, mais l'inflation devrait, comme tous les champs physiques, être de nature quantique. Comme tous les champs quantiques, ceci est décrit par une fonction d'onde et la probabilité de l'onde se propage dans le temps. Si la valeur du champ roule assez lentement vers le bas de la colline, la propagation quantique de la fonction d'onde sera plus rapide que le roll-off, ce qui rendra possible - même probable - le Big Bang et la fin de l'inflation.
Étant donné que l'espace se développe à un rythme exponentiel pendant l'inflation, cela signifie qu'un nombre exponentiellement grand de régions de l'espace émergera avec le temps. Le fait est que l'inflation ne s'arrêtera pas partout du jour au lendemain; différentes régions recevront différentes valeurs de champs quantiques et différentes directions. Dans certaines régions, l'inflation prendra fin et le champ glissera dans la vallée. Dans d'autres, l'inflation continuera, donnant vie à un nouvel espace.
De là vient le phénomène de l'inflation éternelle et l'idée d'univers multiples. Là où l'inflation s'arrête, nous obtenons le Big Bang et l'Univers - dont nous pouvons observer une partie. Mais autour des régions où l'inflation a pris fin et où le Big Bang a eu lieu, il y aura aussi des régions où l'inflation n'est pas terminée, et l'expansion exponentielle se poursuit. Plus d'espace en expansion est né dans ces régions, repoussant les zones où l'inflation a cessé plus rapidement qu'elles ne peuvent se développer. Chacune des nouvelles régions dans lesquelles se produira le Big Bang sera causalement séparée de notre région, complètement et pour toujours.
Si vous considérez l'univers multiple comme un immense océan, vous pouvez dessiner les univers individuels dans lesquels le Big Bang s'est produit sous forme de petites bulles dans l'océan. Ces bulles, comme de vraies bulles qui naissent au fond de l'océan, se dilateront avec le temps à mesure que notre univers se développera. Mais, contrairement à l'eau liquide dans l'océan, «l'océan» de l'espace-temps inflationniste se dilate plus vite que les bulles elles-mêmes ne peuvent jamais se dilater. Et comme l'espace entre eux grandit et grandira toujours, les deux bulles ne se toucheront jamais.
Ce serait une énorme surprise, contrairement aux prévisions de la théorie inflationniste et quantique, si les deux univers se heurtaient un jour. Bien que la collision de telles bulles laisserait une ecchymose sur notre univers, que nous détecterions de manière fiable dans la rémanence du Big Bang, il n'y a aucune preuve de telles ecchymoses. Comme nos meilleures théories l'avaient prédit.
Ilya Khel
