A la recherche du multivers

2010/03/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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(Photo: Bobbie Sandlin/350RF)

Écrivains et scientifiques ont inventé le concept de multiservice. Ceux qui écrivent la fiction parlent du terme univers parallèle, et les cosmologistes utilisent le terme multiverse, mais, en définitive, c'est un concept unique : l'idée qu'il y a plus d'un univers. La physique permet d'expliquer cette idée ou de penser qu'il y a plus d'un univers. Et peut-être pourquoi le concept de plus d'un univers est venu aux éditeurs et aux laboratoires.

"L'origine de l'idée n'est pas claire. XIX. À la fin du siècle H. G. L'écrivain Wells utilise le thème de l'univers parallèle, mais pas comme nous le comprenons aujourd'hui. Il utilise l'idée de quatrième ou cinquième dimension », affirme le physicien de l'Université Polytechnique de Catalogne, Manuel Moreno, expert en science-fiction. "L'idée était très agréable pour Wells. Il a écrit des histoires sur le contact avec d'autres mondes, vivant dans d'autres dimensions.

L'idée moderne d'univers parallèles apparaît à l'Université Princeton, dans la thèse du physicien Hugh Everett, en 1957. En fait, il était le résultat d'une nouvelle et hétérodoxe interprétation de la physique quantique qui n'a pas eu un bon accueil parmi les physiciens de l'époque. La science-fiction, cependant, s'est immédiatement approprié. "Surtout dans la littérature: Isaac Asimov, Robert Heinlein et d'autres auteurs ont écrit des histoires avec des idées d'univers parallèles. Mais ils sont écrits après la publication d'Everett », affirme Moreno.

Multiservice en laboratoire

Au fil du temps, les idées d'Everett se répandirent également parmi les cosmologistes. De nouvelles explications et de nouvelles approches sont apparues, augmentant le nombre de physiciens qui y travaillaient. Mais pas beaucoup. La recherche du multiple reste marginale dans la cosmologie.

Le cosmologiste de l'UPV Jon Urrestilla a travaillé avec quelques-uns des rares à enquêter sur le multi-vers et a une perspective interne et externe: « Dans la cosmologie, elle est très marginale. Beaucoup n'aiment pas le concept de multivers parce que nous ne savons pas à quel point c'est la science. Mais il y a de plus en plus de fans. Nous ne savons pas pourquoi, peut-être parce que la théorie est bonne, et peut-être parce qu'il ya des gens comme Alex Vilenkin, Andrei Linde travaillant sur elle. C'est des gens de référence. C'est pourquoi certains pensent que si ces grands cosmologistes passent quelque chose à ce moment-là. C'est l'influence de la renommée".

Manuel Moreno est professeur à l'Université Polytechnique de Catalogne au Département de Physique et Ingénierie Nucléaire. En outre, il est passionné de science-fiction, qui croit qu'il est un moyen idéal pour divulguer la science. À cette fin, il publia le livre De King Kong à Einstein, auprès du professeur Jordi Jos Pont.

Inaccessible

Il y aura quelque chose, mais quoi ? La recherche du multivers n'est rien facile. Bien qu'il y ait plus d'un univers, l'être humain ne voit qu'un, et il est presque incapable de reconnaître un autre univers.

Il y a une limite entre le mesurable et l'immédiat. De là commence la philosophie. Est-ce que quelque chose qui ne peut être mesurée est science?" Question Urrestilla. Selon vous et à qui vous demandez, il vous dira que le multivers n'est pas une science sérieuse. Il y a trois positions : certains disent qu'il n'y a pas besoin du multi pour expliquer quoi que ce soit ; d'autres disent oui ; puis il y a un autre troisième, et je crois que je suis dans ce troisième, qui pense que la science du multi est la religion ».

C’est le même débat que dans les prestigieuses conversations entre Niels Bohr et Albert Einstein: "La Lune est-elle là quand on ne le regarde pas?" Ou en demandant autrement: Y a-t-il ce que nous ne mesurons pas ? Bohr disait non. Einstein oui. Cependant, dans le cas du multisixième, bien que voulue, il ne peut pas être mesuré. Et cela exclut ce concept du domaine de la science. Cependant, le concept de multivers a été créé par une nécessité scientifique.

"Tout vient du problème de la gravitation quantique. Nous n'avons pas la théorie de la gravitation quantique. C'est pourquoi nous faisons ce que nous pouvons », dit Urrestilla.

La gravitation quantique unifierait en une seule théorie la gravité et la mécanique quantique. La gravité agit à grande échelle (y compris les galaxies, les étoiles, les planètes et l'homme). La mécanique quantique, en revanche, à petite échelle (atomes et particules moins que l'atome). Les physiciens veulent unifier les deux théories parce que toute la matière à grande échelle est formée de particules à petite échelle. Il est logique que la théorie soit unique pour tout expliquer, mais il n'y a pas de théorie qui rassemble la gravité et la mécanique quantique. Cependant, il y a une proposition: la théorie des supercordes.

Jon Urrestilla est un cosmologiste de l'UPV. Après sa thèse de doctorat à Leioa, il a travaillé en recherche à l'Université du Sussex et à l'Université TUFTS de Boston. Dans ces universités, il a connu de près la recherche du multivers avec le cosmologiste Alex Vilenkin, le chercheur et vulgarisateur John Gribbin.

Les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d'électrons. Les neutrons et les protons sont faits de quarkes. Mais de quoi sont faits les quarks et les électrons ? La nouvelle proposition est que toutes les particules sont faites de supercorde. Mais il y a un problème : les mathématiques qui soutiennent cette théorie exigent beaucoup de dimensions.

Une excursion dans la plaine du multivers

Le cosmologiste John Gribbin expose clairement son livre In Search of the Multiverse. L'explication est dans "Three dimensions good, more dimensions bad" (Trois dimensions bien, plus dimensions mal): les supercordes doivent exister dans un espace de 11 dimensions (26 dimensions, selon une autre option). Et la gravité dans l'univers humain ne sert qu'à un espace tridimensionnel. Il en va de même pour l'électromagnétisme et d'autres champs de la physique. Si notre univers avait plus de trois dimensions, il n'aurait pas la physique qu'il avait. Par conséquent, pour que la théorie des supercordes soit utile, les physiciens doivent trouver la relation entre l'espace en 11 dimensions et l'espace en 3 dimensions (en quatre dimensions, y compris le temps).

"Vous devez aller de 11 à 4 dimensions", explique Urrestilla. "Et vous avez beaucoup de chances de le faire, environ 10 200 (un et 200 zéro par derrière). Dessinant le potentiel de ces possibilités apparaît une sorte de plaine avec beaucoup de minima. Chaque minimum est une possibilité. Et dans chaque possibilité il peut y avoir un univers. La nôtre n'est qu'un de ces minima. Ces 10 200 possibilités forment le multi-vers : c'est ce que prédit la théorie des supercordes. Maintenant, la théorie des supercordes est-elle correcte ? Je ne sais pas".

Communication fiction

Chaque minimum aurait une physique propre, selon la théorie des supercordes. Dans notre univers minimal, l'électron a une masse déterminée qui peut être plus ou moins grande dans l'univers immédiatement. La même chose avec la charge de l'électron; et avec la constante de Planck; et avec toute autre grandeur.

Dessinant le potentiel de la route pour nos 4 dimensions depuis les 11 dimensions des supercordes, il reste une sorte de plaine avec beaucoup de minimum. Dans chaque minimum, il peut y avoir un univers. Image: Guillermo Roa.

Et la différence n'est pas une valeur vide d'une grandeur. Cette différence a des conséquences. Il est possible que dans un autre univers la fission nucléaire ne se produise pas comme dans notre univers, ce qui peut dériver en l'absence d'étoiles. Ou il est possible que dans un autre cas les atomes de carbone soient différents, donc il n'est pas possible de créer la vie. Et beaucoup d'autres possibilités pourraient être: environ 10200.

Ce grand ensemble de possibles physique a été une bonne source pour la science-fiction. Si deux univers sont communiqués, différentes physiques offrent des histoires fructueuses. « L'un des exemples les plus connus est le roman The Gods Themselves de l'écrivain Isaac Asimov », affirme Moreno. « Des extraterrestres d'un autre univers veulent résoudre leur problème énergétique en transformant notre Soleil en supernova et en absorbant l'énergie qui expulse ».

C'est une fiction. Impossible. Communiquer deux univers ensemble, pour le moment, n'a fait que fiction. Si la réalité était possible, les scientifiques devraient mesurer. La seule option est qu'un autre univers interagisse avec le nôtre. Si vous choquez ou quelque chose comme ça, nous pourrions mesurer quelque chose », dit Urrestilla. Mais les cosmologistes ne peuvent pas attendre. Il y a quelque chose qui n'interagit pas avec moi, et si je ne peux rien faire avec lui, c'est une religion ; je ne peux pas l'affirmer scientifiquement. Cela me donne la même chose s'il existe ou n'existe pas, parce que je ne peux jamais le prouver ».

Cependant, quelques cosmologos recherchant le multi-vers ont une attitude positive. Ils continuent à travailler avec des modèles théoriques. En ce sens, le cosmologiste Alex Vilenkin a une philosophie très spéciale: il vaut la peine d'essayer, il vaut la peine d'enquêter sur plusieurs versets; et si cette recherche conduit à prouver que l'idée est erronée, ce sera aussi une bonne nouvelle.

Quatre livres de référence

Dans Search of the Multiverse

John Gribbin

John Gribbin est professeur à l'Université du Sussex et connu divulgateur scientifique. Il vient de publier ce livre qui a dirigé les listes des livres de vulgarisation scientifique les plus vendus de 2009. Dans ce travail, il a donné un aperçu du multivers.

Many Worlds in One

Alex Vilenkin

Il est spécialiste des théories anthropiques du multi-vers Vilenkin. Et à travers ce livre, il fait une divulgation du sujet - même s'il le fait bien écrit-. Selon Vilenkin, dans un autre univers, tu es le président des États-Unis. C'est une chose très attrayante, mais ce livre sur le multisixième est beaucoup plus que cela.

Elegant Universe

Brian Greene

Greene est également chercheur et travaille avec la théorie des supercordes. Quand il a écrit ce livre, un de ses objectifs était d'exposer le sujet de l'étude sans utiliser des formulations mathématiques. Et, à son tour, il entre dans le domaine de la cosmologie. Selon une critique publiée par Sunday Times, c'est le livre qui a reçu le plus d'attention après la publication du livre Histoire du temps de Stephen Hawking.

Parallel Worlds: The Science of Alternative Universes and Our Future in the Cosmos

Michio Kaku

C'est un livre révélateur d'un des créateurs de la théorie des supercordes. Ce n'est pas le seul ; Hyperspace, Visions et Beyond Einstein sont aussi des livres de Kakur. Dans ce livre sur les mondes parallèles, il analyse les théories qui expliquent la naissance de l'univers. Il analyse l'explosion de Big Bang et les théories qui visent à couvrir toute la physique. Il approfondit également le concept de multivers. Le livre a également été publié en espagnol sous le titre Univers Parallèles.

Qu'est-ce que les cosmologues recherchant le multi-vers recherchent-ils ?

Dans le domaine du multivers, toute la recherche est théorique, on ne peut rien mesurer. Par conséquent, ce que les cosmologos font est de calculer quelles sont les options possibles. Par exemple, certains cosmologos prétendent développer la théorie des supercordes et calculer comment sont les univers que cette théorie prédit. « C'est très difficile, il y a beaucoup d'univers possibles, mais il est très difficile de cataloguer les propriétés de chacun », affirme le cosmologiste Jon Urrestilla.

D'autres essaient de trouver notre univers dans les prédictions de la théorie des supercordes. Pour cela, ils partent des conditions nécessaires pour expliquer l'existence humaine. C'est ce qui est connu comme approche anthropique et est critiqué par beaucoup, car l'être humain est à l'origine de cette approche.

Guillermo Roa

D'autres font une approche mathématique : en partant d'espaces et de temps infinis, ils cherchent combien d'univers existent comme le nôtre et combien il y en a différents. "C'est un problème mathématique très difficile parce qu'on ne peut pas normaliser, c'est-à-dire qu'il n'a pas de limites supérieures en nombre. Il est très difficile de définir mathématiquement ce qu'il est", dit Urrestilla.

Enfin, d'autres travaillent avec la constante cosmologique, une des grandeurs qui régit l'expansion de l'univers. Il y a un problème: pour que l’homme existe, la constante cosmologique d’un univers est très petite: 10 -200 Mais le calcul quantique de la constante donne un résultat de 10 200. Il y a une énorme différence. Quelque chose nous ne comprenons pas. Si c'était zéro, il serait plus facile de l'expliquer. Démontrer que quelque chose n'existe pas est plus facile que de prouver que quelque chose est très petit », dit Urrestilla.