L'univers a commencé comme un Big Bang et a presque immédiatement commencé à se développer plus rapidement que la vitesse de la lumière dans une poussée de croissance appelée «inflation». Cet étirement soudain aplanit le cosmos, en diffusant de la matière et du rayonnement de manière uniforme, comme du ketchup et de la moutarde sur un hamburger. chignon.
Cette expansion s'est arrêtée après une fraction de seconde. Mais selon une idée appelée «multivers inflationniste», poursuit-il - mais pas dans notre univers où nous pourrions le voir. Et comme il le fait, il engendre d'autres univers. Et même quand il s’arrête dans ces espaces, il continue dans d’autres. Cette «inflation éternelle» aurait créé un nombre infini d'autres univers.
Ensemble, ces îles cosmiques forment ce que les scientifiques appellent un «multivers». Sur chacune de ces îles, les bases physiques de cet univers, telles que les charges et les masses d'électrons et de protons, ainsi que la manière dont l'espace se développe, pourraient être différentes.
Les cosmologistes étudient principalement cette version inflationniste du multivers, mais le scénario étrange peut également prendre d'autres formes. Imaginons, par exemple, que le cosmos soit infini. Ensuite, la partie de celui-ci que nous pouvons voir - l'univers visible - n'est que l'un des innombrables autres univers de même taille qui s'additionnent pour former un multivers. Une autre version, appelée «l'interprétation de nombreux mondes», provient de la mécanique quantique. Ici, chaque fois qu'une particule physique, telle qu'un électron, a plusieurs options, elle les prend toutes, chacune dans un univers différent, nouvellement créé.
Une représentation de l'évolution de l'univers sur 13, 77 milliards d'années. L'extrême gauche représente le moment le plus précoce que nous puissions maintenant sonder, lorsqu'une période d '"inflation" a produit une poussée de croissance exponentielle dans l'univers. (Équipe scientifique NASA / WMAP) 
Lauréats du prix Kavli pour invention sur l'inflation (Le prix Kavli) 
Une image de la manière dont une collision avec un autre univers pourrait apparaître dans l'arrière-plan micro-ondes (University College London) Mais tous ces autres univers pourraient être au-delà de notre portée scientifique. Un univers contient, par définition, tout ce que quelqu'un à l'intérieur peut voir, détecter ou analyser. Et parce que le multivers est inaccessible physiquement et philosophiquement, les astronomes risquent de ne pas être en mesure de le découvrir - bien sûr - s'il existe.
Déterminer si nous vivons ou non sur l'une des nombreuses îles, cependant, n'est pas simplement une quête de connaissances pures sur la nature du cosmos. Si le multivers existe, la capacité d'hébergement de notre univers particulier n'est pas un mystère: il existe un nombre infini d'univers moins hospitaliers. Notre composition ne serait donc qu’une heureuse coïncidence. Mais nous ne le saurons pas avant que les scientifiques puissent valider le multivers. Et comment ils vont le faire, et s’il est même possible de le faire, la question reste ouverte.
Résultats nuls
Cette incertitude pose problème. En science, les chercheurs tentent d'expliquer le fonctionnement de la nature en utilisant des prédictions qu'ils appellent formellement des hypothèses. Familièrement, le public et eux-mêmes qualifient parfois ces idées de «théories». Les scientifiques s'intéressent particulièrement à cet usage lorsque leur idée traite d'un large éventail de circonstances ou explique quelque chose de fondamental pour le fonctionnement de la physique. Et quoi de plus fondamental et de plus fondamental que le multivers?
Cependant, pour qu'une idée passe techniquement d'une hypothèse à une théorie, les scientifiques doivent tester leurs prédictions, puis analyser les résultats pour voir si leur hypothèse initiale est corroborée ou réfutée par les données. Si l’idée bénéficie d’un soutien suffisant et décrit la nature de manière précise et fiable, elle est promue au rang de théorie officielle.
À mesure que les physiciens approfondissent leurs réflexions au cœur de la réalité, leurs hypothèses - comme celles du multivers - deviennent de plus en plus dures, voire même impossibles à vérifier. Sans la capacité de prouver ou d'infirmer leurs idées, les scientifiques n'ont aucun moyen de savoir si une théorie représente réellement la réalité. C'est comme si vous rencontriez une date potentielle sur Internet: bien qu'ils puissent paraître beaux sur du papier numérique, vous ne pouvez pas savoir si leur profil représente leur identité réelle avant de vous rencontrer en personne. Et si vous ne vous rencontrez jamais en personne, ils pourraient vous pêcher. Et le multivers aussi.
Les physiciens se demandent maintenant si ce problème déplace des idées comme le multivers de la physique à la métaphysique, du monde de la science à celui de la philosophie.
Montrez-moi l'état
Certains physiciens théoriciens disent que leur domaine a besoin de preuves plus froides et solides et s'inquiètent du manque de preuves. «Il est facile d’écrire des théories», déclare Carlo Rovelli du Centre de physique théorique de Luminy, en France. Ici, Rovelli utilise le mot familièrement pour parler d’explications hypothétiques du fonctionnement fondamental de l’univers. "Il est difficile d'écrire des théories qui survivent à la preuve de la réalité", poursuit-il. “Peu survivent. Grâce à ce filtre, nous avons pu développer une science moderne, une société technologique, soigner les maladies, nourrir des milliards de personnes. Tout cela fonctionne grâce à une idée simple: ne faites pas confiance à vos fantaisies. Ne conservez que les idées pouvant être testées. Si nous cessons de le faire, nous revenons au style de pensée du Moyen Âge. "
Lui et les cosmologues George Ellis de l'Université du Cap et Joseph Silk de l'Université Johns Hopkins à Baltimore craignent que, parce que personne ne peut actuellement prouver des idées comme le multivers juste ou faux, les scientifiques peuvent simplement continuer leur chemin intellectuel sans savoir si leur chemin tout sauf aléatoire. «La physique théorique risque de devenir un no man's land entre mathématiques, physique et philosophie qui ne répond vraiment pas aux exigences de quiconque», a déclaré Ellis et Silk dans un éditorial de Nature en décembre 2014.
Ce n'est pas que les physiciens ne veulent pas tester leurs idées les plus folles. Rovelli dit que beaucoup de ses collègues pensaient qu'avec l'avancée exponentielle de la technologie - et beaucoup de temps assis dans des salles à réfléchir - ils seraient en mesure de les valider maintenant. "Je pense que beaucoup de physiciens n'ont pas trouvé le moyen de prouver leurs théories, comme ils l'avaient espéré, et donc, ils sont à bout de souffle", déclare Rovelli.
«La physique avance de deux manières», dit-il. Les physiciens voient quelque chose qu'ils ne comprennent pas et développent une nouvelle hypothèse pour l'expliquer ou ils développent des hypothèses existantes en bon état de fonctionnement. «Aujourd'hui, de nombreux physiciens perdent leur temps en suivant une troisième voie: essayer de deviner de manière arbitraire», explique Rovelli. "Cela n'a jamais fonctionné dans le passé et ne fonctionne pas maintenant."
Le multivers pourrait être une de ces suppositions arbitraires. Rovelli ne s'oppose pas à l'idée elle-même, mais à son existence purement dessin. «Je ne vois aucune raison de rejeter a priori l'idée selon laquelle il y a plus dans la nature que la portion d'espace-temps que nous voyons», déclare Rovelli. "Mais je n'ai vu aucune preuve convaincante jusqu'à présent."
La «preuve» doit évoluer
D'autres scientifiques disent que les définitions de «preuve» et «preuve» doivent être améliorées. Richard Dawid du Centre de philosophie mathématique de Munich pense que les scientifiques pourraient soutenir leurs hypothèses, comme le multivers, sans trouver de support physique. Il a exposé ses idées dans un livre intitulé String Theory and the Scientific Method . Inside contient une sorte de rubrique intitulée «Évaluation de la théorie non empirique», qui ressemble à une feuille de notation scientifique dédiée aux physiciens professionnels. Si une théorie remplit trois critères, c'est probablement vrai.
Premièrement, si les scientifiques ont essayé, sans succès, de proposer une théorie alternative qui explique bien un phénomène et qui constitue une preuve en faveur de la théorie initiale. Deuxièmement, si une théorie semble être une meilleure idée, plus vous l'étudiez, c'est un autre plus-un. Et si un courant de pensée a produit une théorie que les preuves ont ensuite étayée, il est probable que cela se reproduira.
Radin Dardashti, également du Centre de philosophie mathématique de Munich, pense que Dawid est à cheval sur la bonne voie. "L'idée la plus fondamentale à la base de tout cela est que si nous avons une théorie qui semble fonctionner, et que rien ne fonctionne mieux, il y a de fortes chances que notre idée soit juste", dit-il.
Mais, historiquement, cette sous-couche s'est souvent effondrée et les scientifiques n'ont pas été en mesure de voir les alternatives évidentes aux idées dogmatiques. Par exemple, le soleil, dans son lever et son coucher, semble faire le tour de la Terre. Les gens ont donc longtemps pensé que notre étoile gravitait autour de la Terre.
Dardashti met en garde que les scientifiques ne devraient pas appliquer l’idée de Dawid bon gré mal gré, et qu’elle a besoin de plus de développement. Mais c’est peut-être la meilleure idée pour «tester» le multivers et d’autres idées trop difficiles, voire impossibles, à tester. Il note cependant que le temps précieux des physiciens serait mieux utilisé pour imaginer des moyens de trouver des preuves concrètes.
Cependant, tout le monde n’est pas aussi optimiste. Sabine Hossenfelder, de l'Institut nordique de physique théorique de Stockholm, pense que «post-empirique» et «science» ne peuvent jamais coexister. «La physique ne consiste pas à trouver la vérité vraie. La physique, c'est décrire le monde », écrit-elle sur son blog Backreaction en réponse à une interview dans laquelle Dawid exposait ses idées. Et si une idée (qu’elle appelle aussi couramment une théorie) n’a aucun fondement empirique ou physique, elle n’appartient pas. «Sans faire contact avec l'observation, une théorie n'est pas utile pour décrire le monde naturel et ne fait pas partie des sciences naturelles, ni de la physique», a-t-elle conclu.
Multivers (Université de Standford) La vérité est là-bas
Certains partisans du multivers affirment avoir trouvé de véritables preuves physiques du multivers. Joseph Polchinski de l'Université de Californie à Santa Barbara et Andrei Linde de l'Université de Stanford, des physiciens théoriciens qui ont imaginé le modèle actuel de l'inflation et son évolution en univers insulaire, affirment que la preuve est codée dans notre cosmos.
Ce cosmos est énorme, lisse et plat, tout comme l’inflation le préconise. «Il a fallu un certain temps avant de nous habituer à l'idée que la grande taille, la planéité, l'isotropie et l'uniformité de l'univers ne doivent pas être considérées comme des faits insignifiants de la vie», a écrit Linde dans un article paru sur arXiv.org en décembre. "Au lieu de cela, ils devraient être considérés comme des données expérimentales nécessitant une explication, ce qui a été fourni avec l'invention de l'inflation."
De même, notre univers semble bien réglé pour être propice à la vie, avec son taux d'expansion des Goldilocks qui n'est ni trop rapide ni trop lent, un électron qui n'est pas trop gros, un proton qui a exactement la charge opposée mais la même masse qu'un neutron et une espace à quatre dimensions dans lequel nous pouvons vivre. Si l'électron ou le proton étaient, par exemple, plus grands d'un pour cent, les êtres ne pourraient pas l'être. Quelles sont les chances que toutes ces propriétés s'alignent pour créer un bel objet immobilier pour que la biologie puisse se former et évoluer?
Dans un univers qui est en fait le seul univers, les chances sont infimes. Mais dans un multivers qui se gonfle éternellement, il est certain que l’un des univers devrait se transformer comme le nôtre. Chaque univers insulaire peut avoir différentes lois physiques et fondamentaux. Étant donné les mutations infinies, un univers sur lequel les humains peuvent naître va naître. Le multivers explique en fait pourquoi nous sommes ici. Et notre existence aide donc à expliquer pourquoi le multivers est plausible.
Ces preuves indirectes, combinées statistiquement, ont amené Polchinski à affirmer à 94% qu’il était certain que le multivers existait. Mais il sait qu'il ne lui manque que 5, 999999% des 99, 999999% de probité dont les scientifiques ont besoin pour appeler quelque chose d'un fait accompli.
L'image détaillée du ciel de l'univers infantile, créée à partir de neuf années de données WMAP. L'image révèle des fluctuations de température vieilles de 13, 77 milliards d'années (indiquées par des différences de couleur) qui correspondent aux graines qui ont poussé pour devenir les galaxies. (Équipe scientifique NASA / WMAP) À terme, les scientifiques pourront peut-être découvrir des preuves plus directes du multivers. Ils recherchent les vergetures que l'inflation aurait laissées sur le fond cosmique à micro-ondes, la lumière laissée par le Big Bang. Ces empreintes pourraient indiquer aux scientifiques si l'inflation s'est produite et les aider à savoir si cela se produit encore loin de nous. Et si notre univers s’est heurté à d’autres dans le passé, cette fender-bender aurait également laissé des empreintes dans le fond cosmique à micro-ondes. Les scientifiques seraient en mesure de reconnaître cet accident de deux voitures. Et si deux voitures existent, il en faut beaucoup plus.
Ou bien, dans 50 ans, les physiciens pourraient présenter timidement la preuve que la théorie cosmologique de l'animal de compagnie du début du 21ème siècle était fausse.
"Nous travaillons sur un problème très difficile, et nous devrions donc y réfléchir à très long terme", a conseillé Polchinski à d'autres physiciens. Ce n'est pas inhabituel en physique. Il y a cent ans, la théorie de la relativité générale d'Einstein, par exemple, prédit l'existence d'ondes gravitationnelles. Mais les scientifiques n'ont pu les vérifier que récemment avec un instrument d'un milliard de dollars appelé LIGO, l'observatoire d'interféromètre laser à ondes de gravitation.
Jusqu'à présent, toute la science s'est appuyée sur la testabilité. C'est ce qui fait de la science une science et non une rêverie. Ses règles strictes en matière de preuve ont permis aux humains de sortir des châteaux sombres et sombres pour aller dans l’espace. Mais ces tests prennent du temps et la plupart des théoriciens veulent attendre. Ils ne sont pas prêts à mettre de côté une idée aussi fondamentale que le multivers - ce qui pourrait en fait être la réponse à la vie, à l'univers et à tout le reste - tant qu'ils ne peuvent se prouver à eux-mêmes qu'elle n'existe pas . Et ce jour peut ne jamais arriver.
