Bien qu’il nous soit impossible de les prouver expérimentalement, la science propose des descriptions cohérentes de trois niveaux d’Univers parallèles. Le premier niveau, le plus simple, affirme que “certains endroits sont trop éloignés pour que nous puissions les voir”.
Où s’arrête notre Univers ? Qu’y a t-il au-delà ? Anaximandre de Millet au 5ème siècle avant J.C. et Rick Sanchez de la série Rick et Morty ont tous deux répondu à ces questions existentielles en invoquant l’idée de pluralité des mondes. Un concept souvent qualifié de fantaisiste.
Néanmoins, l’hypothèse d’existence d’Univers parallèles est à prendre au sérieux. En effet, bien qu’aucune expérience, pour l’instant, ne permette de prouver l’existence des Univers parallèles, leur existence est prédite par des théories scientifiques (physique quantique, relativité générale, inflation) qui, elles, ont supporté l’épreuve de l’expérience maintes fois, et ont par conséquent acquis une solide crédibilité.
Les trois niveaux d’Univers parallèles
Commençons par préciser les termes : notre « Univers » correspond à la partie de la réalité à laquelle nous avons accès en tant qu’observateur. Un « Univers parallèle » est alors une partie de la réalité qui nous est invisible pour certaines raisons, mais qui pourrait être observée d’autre part. Les scientifiques ont identifié à ce jour trois causes d’invisibilité différentes, chacune d’entre elles étant associée à une collection d’Univers parallèles, à savoir un «Multivers». Nous nous concentrons ici sur le Multivers de niveau 1. Les deux autres niveaux, que sont les Big-Bangs multiples et l’espace de Hilbert, seront évoqués dans deux prochains articles.
Le paradoxe de la nuit noire
Mais où sont tous ces Univers ? Pour comprendre ce qui caractérise le premier Multivers, définissons l’espace dans lequel nous évoluons. Selon le principe premier de la cosmologie, l’espace est un continuum homogène, c’est à dire que, en moyenne, les étoiles sont distribuées de façon équilibrée dans cette espace. De plus, la solution la plus évidente des équations de Friedmann implique que l’espace doit être infini, c’est à dire que derrière chaque point de l’espace s’en trouve un autre.
Cette définition d’espace, homogène et infini, nous mène au paradoxe formulé par l’astronome allemand Heinrich Olbers : Si notre espace est densément peuplé et infiniment grand, alors chaque direction d’observation devrait aboutir à la surface brillante d’une étoile et on devrait voir en chaque point du ciel une étoile. Pourtant, le ciel est noir la nuit…
Pour résoudre ce paradoxe et sentir les limitations de l’acte d’observation, tentons une expérience de pensée. Imaginez un instant que vous puissiez voir le son se propager dans l’air. En claquant dans les mains vous verrez une sphère de son se dessiner autour du point d’impact de vos mains, puis grossir en restant centrée sur vos mains jointes. Un quart de seconde plus tard, la sphère est assez grande pour englober un terrain de football. Pour entendre le « clap », il faudra placer une oreille (ou un micro) à la surface de cette sphère, un tel capteur situé à l’autre bout du terrain recevra le « clap » un quart de seconde après vous. Plus le temps passe, plus la taille de la sphère de perception sonore grandit, plus des capteurs potentiels éloignés sont atteints.
Tout comme le son, la lumière a une vitesse finie et notre expérience de pensée reste valable en remplaçant l’applaudissement par l’activation d’une ampoule, l’oreille par un œil. La lumière étant cependant environ 900 000 fois plus rapide que le son dans l’air, un signal lumineux parcourt un terrain de football plus vite (en 3 millionièmes de secondes). Ainsi, chaque étoile, dès sa naissance, a une sphère de perception qui grandit au cours du temps. Les plus anciennes des étoiles, nées il y a 13 milliards d’années, sont celles qui possèdent les plus grandes sphères de perceptions.
Si vous voyez une étoile la nuit, alors, en tant qu’observateur, vous êtes contenus dans la sphère de perception de cette étoile (la lumière a eu le temps de vous parvenir). À l’infinité de sphères de perception qui vous sont disjointes correspond tout autant d’étoiles qui vous sont invisibles, c’est-à-dire que leur rayon de lumière ne vous est pas encore parvenu et c’est le cas pour la plupart des étoiles. Le ciel noir est donc possible, et le paradoxe d’Olbers est de ce fait résolu.
Les volumes de Hubble : l’infinité des mondes possibles
Cette idée de sphère de perception centrée sur une source lumineuse nous amène à imaginer une “sphère des perceptibles” qui, centrée sur un observateur, délimite tous les objets pouvant être perçus par ce dernier. C’est ce que les cosmologistes appellent un “volume de Hubble”, soit un volume délimité par la frontière virtuelle qui sépare le monde visible du monde invisible : “l’horizon cosmologique”. Comme tous les humains se trouvent à peu près au même emplacement, à très grande échelle, chacun partage donc le même volume de Hubble, que nous appelons dans le langage courant “l’Univers ». L’illustration ci-dessus est une représentation logarithmique de notre volume de Hubble.
Cette région ne représente qu’une part infime d’une réalité infiniment plus vaste. Si notre espace est densément peuplé de matière et infiniment grand, alors toutes les façons d’agencer la matière, autrement dit tous les événements possibles, auront lieu quelque part. De la même manière que si vous jetez les dés un grand nombre de fois, tous les résultats finiront par se produire. De ce fait, il existe, bien loin de notre champ de vision, une infinité de copies plus ou moins conformes de la Terre et de ses habitants. Un bref calcul d’ordre de grandeur nous permet d’estimer la copie parfaite la plus proche à une distance de 10 puissance 290 mètres de nous (un 1 suivi de 290 zeros). La copie parfaite d’un volume de Hubble similaire au nôtre se trouve à minimum 101150 mètres (il vous faudrait une bonne dizaine de minutes rien que pour écrire ce nombre). L’ensemble infini de tous les volumes de Hubble constitue le multivers de niveau 1.
Dans ses Pensées, Pascal s’angoissait de cette immensité : « Combien de royaumes nous ignorent ! Le silence éternel de ses espaces infinis m’effraie« . Le premier Multivers rassemble une infinité d’événements où tout ce qui est possible est réalisé. On peut donc affirmer qu’il existe une infinité de copies de la Terre et chaque variante de son Histoire a été réalisée. Il existe donc un sosie de Pascal en tous points, excepté qu’il est émerveillé de l’immensité du monde.
Emile EMERY
Crédit image : © Pablo Carlos Budassi
Sources :
- Aurélien Barreau « Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers » (http://lpsc.in2p3.fr/barrau/aurelien/multivers_lpsc.pdf).
- Max Tegmark « Notre Univers Mathématique ».