Le multivers : notre univers est suspect d'exister, à moins qu'il ne soit l'un des nombreux

Il est facile d'envisager d'autres univers, régis par des lois physiques légèrement différentes, dans lesquels aucune vie intelligente, ni d'ailleurs aucune sorte de systèmes complexes organisés, ne pourraient surgir. Doit-on donc s'étonner qu'il existe un univers dans lequel on a pu émerger ?

C'est une question de physiciens dont moi ont essayé de répondre depuis des décennies. Mais cela s'avère difficile. Bien que nous puissions retracer en toute confiance l'histoire cosmique jusqu'à une seconde après le Big Bang, ce qui s'est passé avant est plus difficile à évaluer. Nos accélérateurs ne peuvent tout simplement pas produire suffisamment d'énergie pour reproduire les conditions extrêmes qui ont régné dans la première nanoseconde.

Mais nous nous attendons à ce que ce soit dans cette première infime fraction de seconde que les principales caractéristiques de notre univers se soient imprimées.

Les conditions de l'univers peuvent être décrites à travers ses "constantes fondamentales”—quantités fixes dans la nature, telles que la constante gravitationnelle (appelée G) ou la vitesse de la lumière (appelée C). Il y en a environ 30 qui représentent les tailles et les forces de paramètres tels que les masses de particules, les forces ou l'expansion de l'univers. Mais nos théories n'expliquent pas quelles valeurs ces constantes devraient avoir. Au lieu de cela, nous devons les mesurer et intégrer leurs valeurs dans nos équations pour décrire avec précision la nature.

Les valeurs des constantes se situent dans la plage qui permet à des systèmes complexes tels que les étoiles, les planètes, le carbone et finalement les humains d'évoluer. Physiciens a découvert que si nous modifiions certains de ces paramètres de quelques pour cent seulement, cela rendrait notre univers sans vie. Le fait que la vie existe demande donc quelques explications.

Certains prétendent que ce n'est qu'une heureuse coïncidence. Une autre explication, cependant, est que nous vivons dans un multivers, contenant des domaines avec différentes lois physiques et valeurs de constantes fondamentales. La plupart pourraient être totalement inaptes à la vie. Mais quelques-uns devraient, statistiquement parlant, être respectueux de la vie.

Révolution imminente ?

Quelle est l'étendue de la réalité physique ? Nous sommes convaincus qu'il est plus étendu que le domaine que les astronomes peuvent jamais observer, même en principe. Ce domaine est définitivement fini. C'est essentiellement parce que, comme sur l'océan, il y a un horizon que nous ne pouvons pas voir au-delà. Et tout comme nous ne pensons pas que l'océan s'arrête juste au-delà de notre horizon, nous nous attendons à des galaxies au-delà de la limite de notre univers observable. Dans notre univers en accélération, nos lointains descendants ne pourront jamais non plus les observer.

La plupart des physiciens conviendraient qu'il existe des galaxies que nous ne pouvons jamais voir et qu'elles sont plus nombreuses que celles que nous pouvons observer. S'ils s'étendent suffisamment loin, alors tout ce que nous pourrions imaginer arriver peut se répéter encore et encore. Bien au-delà de l'horizon, nous pourrions tous avoir des avatars.

Ce vaste domaine (et principalement inobservable) serait la conséquence de "notre" Big Bang - et serait probablement régi par les mêmes lois physiques qui prévalent dans les parties de l'univers que nous pouvons observer. Mais notre Big Bang était-il le seul ?

Le théorie de l'inflation, ce qui suggère que l'univers primitif a connu une période où sa taille a doublé chaque milliardième de milliardième de milliardième de seconde a une véritable soutien à l'observation. Cela explique pourquoi l'univers est si grand et si lisse, à l'exception des fluctuations et des ondulations qui sont les "graines" de la formation des galaxies.

Mais les physiciens, y compris Andreï Linde ont montré que, selon certaines hypothèses spécifiques mais plausibles sur la physique incertaine de cette ère ancienne, il y aurait une production "éternelle" de Big Bangs, chacun donnant naissance à un nouvel univers.

Théorie des cordes, qui tente d'unifier la gravité avec les lois de la microphysique, suppose que tout dans l'univers est composé de minuscules cordes vibrantes. Mais cela suppose qu'il y a plus de dimensions que celles que nous expérimentons. Ces dimensions supplémentaires, suggère-t-il, sont si étroitement resserrées que nous ne les remarquons pas toutes. Et chaque type de compactification pourrait créer un univers avec une microphysique différente - de sorte que d'autres Big Bang, lorsqu'ils se refroidissent, pourraient être régis par des lois différentes.

Les « lois de la nature » ​​peuvent donc, dans cette perspective encore plus vaste, être des règlements locaux régissant notre propre parcelle cosmique.

Si la réalité physique est comme ça, alors il y a une réelle motivation à explorer des univers "contrefactuels" - des lieux avec une gravité différente, une physique différente et ainsi de suite - pour explorer quelle gamme de paramètres permettrait à la complexité d'émerger, et qui conduirait à stérile cosmos mort-né ». Fait passionnant, cela se poursuit, avec recherches récentes suggérant que l'on pourrait imaginer des univers encore plus conviviaux à la vie que le nôtre. Cependant, la plupart des "ajustements" des constantes physiques rendraient un univers mort-né.

Cela dit, certains n'aime pas le concept du multivers. Ils craignent que cela rende l'espoir d'une théorie fondamentale pour expliquer les constantes aussi vain que possible. La quête numérologique de Kepler pour relier les orbites planétaires aux solides platoniques imbriqués.

Mais nos préférences ne sont pas pertinentes par rapport à la façon dont la réalité physique est réellement - nous devrions donc sûrement être ouverts d'esprit à la possibilité d'une grande révolution cosmologique imminente. Tout d'abord, nous avons eu la réalisation copernicienne que la Terre n'était pas le centre du système solaire – elle tournait autour du soleil. Puis nous avons réalisé qu'il y a des zillions de systèmes planétaires dans notre galaxie, et qu'il y a des zillions de galaxies dans notre univers observable.

Alors se pourrait-il que notre domaine observable - en fait notre Big Bang - ne soit qu'une infime partie d'un ensemble beaucoup plus vaste et peut-être diversifié ?

Physique ou Métaphysique ?

Comment savons-nous à quel point notre univers est atypique ? Pour répondre à cette question, nous devons calculer les probabilités de chaque combinaison de constantes. Et c'est une boîte de Pandore que nous ne pouvons pas encore ouvrir - il faudra attendre d'énormes avancées théoriques.

On ne sait finalement pas s'il existe d'autres Big Bangs. Mais ce ne sont pas que de la métaphysique. Nous pourrions un jour avoir des raisons de croire qu'ils existent.

Plus précisément, si nous avions une théorie qui décrivait la physique dans les conditions extrêmes du Big Bang ultra-précoce - et si cette théorie avait été corroborée d'autres manières, par exemple en dérivant certains paramètres inexpliqués dans le modèle standard de la physique des particules - alors si il a prédit plusieurs Big Bangs, nous devrions le prendre au sérieux.

Les critiques soutiennent parfois que le multivers n'est pas scientifique parce que nous ne pouvons jamais observer d'autres univers. Mais je ne suis pas d'accord. Nous ne pouvons pas observer l'intérieur des trous noirs, mais nous croyons ce que le physicien Roger Penrose dit sur ce qui se passe là-bas - sa théorie a gagné en crédibilité en concordant avec de nombreuses choses que nous pouvons observer.

Il y a environ 15 ans, j'étais membre d'un panel à Stanford où on nous a demandé à quel point nous avons pris au sérieux le concept de multivers - sur l'échelle « parieriez-vous votre poisson rouge, votre chien ou votre vie » dessus. J'ai dit que j'étais presque au niveau du chien. Linde a dit qu'il parierait presque sa vie. Plus tard, après avoir appris cela, le physicien Steven Weinberg a déclaré qu'il "parierait avec plaisir le chien de Martin Rees et la vie d'Andrei Linde".

Malheureusement, je soupçonne que Linde, mon chien, et moi serons tous morts avant d'avoir une réponse.

En effet, nous ne pouvons même pas être sûrs de comprendre la réponse, tout comme la théorie quantique est trop difficile pour les singes. Il est concevable que l'intelligence artificielle puisse explorer les subtilités géométriques de certaines théories des cordes et cracher, par exemple, certaines caractéristiques génériques du modèle standard. Nous aurions alors confiance en la théorie et prendrions ses autres prédictions au sérieux.

Mais nous n'aurions jamais le moment de perspicacité « aha » qui est la plus grande satisfaction pour un théoricien. La réalité physique à son niveau le plus profond pourrait être si profonde que son élucidation devrait attendre les espèces posthumaines – aussi déprimantes ou exaltantes que cela puisse être, selon les goûts. Mais ce n'est pas une raison pour rejeter le multivers comme non scientifique.

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

Crédit image: Photographie Lanju / Unsplash 

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• La source: https://singularityhub.com/2023/04/09/the-multiverse-our-universe-is-suspiciously-unlikely-to-exist-unless-it-is-one-of-many/