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Physique quantique, fenêtre sur les mondes fantômes?

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Voilà près d’un siècle que la mécanique quantique décrit de manière précise le monde probabiliste de l’infiniment petit, sans que l’on puisse savoir si cette approche décrit une réalité fondamentale, le monde tel qu’il est, ou s’il ne s’agit “que” d’une approximation d’une réalité plus profonde dont la vraie nature nous échapperait encore totalement.

La question est d’importance car la réalité telle que nous la percevons, au niveau des particules, est très différente de la réalité matérielle dite classique qui nous entoure à chaque instant. Dans le monde classique notre chat est soit vivant soit mort, dans le monde quantique il est les deux à la fois tant que quelqu’un n’est pas venu vérifier. De même, la lumière a à la fois des propriétés de matière et des propriétés d’onde, sans que l’on sache si cette double propriété quantique (insensée du point de vue classique) est intrinsèque, ou le fait d’autres facteurs qui nous échappent.

Du point de vue quantique, les objets ont des états superposés qui ne se “condensent” en un seul état final que suite à une interaction avec un observateur. Cette superposition, appelée “fonction d’onde”, est décrite mathématiquement par l’équation dite de Schrödinger (également propriétaire du chat en question). Mais ces états superposés, cette fonction d’onde, sont-elles la réalité ou juste un modèle mathématique d’autre chose?

Dans les années 50, le physicien Hugh Everett proposait de sortir de l’impasse en imaginant qu’à chaque fois qu’un choix quantique s’effectuait (donc que la fonction d’onde se condensait en un état final, classique), l’univers se divisait et dans l’un on observait la solution A (le chat vivant), et dans l’autre, la solution B (le chat mort). Et ainsi ad infinitum, chaque nouvel univers vivant ensuite sa vie sans autres interactions avec ses congénères. Donc ici la fonction d’onde existe en tant que réalité, mais elle ne “choisit” pas son état final: tous les états coexistent dans des univers différents. Cette explication, qui pourtant ne fait pas dans la demi-mesure, ne résout néanmoins pas tous les problèmes logiques (sans parler des problèmes philosophiques!): par exemple, dans un multi-univers (ou multiverse, en anglais) composé d’une infinité d’univers, la notion de probabilité n’a plus de sens vu que tout ce qui peut arriver est déjà arrivé. La recherche d’autres explications, d’autres réalités sous-jacentes à la perception quantique du monde a donc continué.

L’une d’elle vient de faire parler d’elle: basée sur une variation de la vision d’Everett, elle postule qu’il existerait en fait non pas une infinité d’univers parallèle se divisant à chaque choix quantique, mais à l’inverse que les phénomènes quantiques que nous observons seraient le fruit d’interactions entre notre monde et un nombre fini de mondes parallèles, un peu comme des fantômes agissant discrètement sur notre monde, comme nous (ou plutôt, nos particules) sur les leurs. Terminé donc avec la fonction d’onde, les états superposés et les équations insolubles: quand par exemple nous observons, dans le cadre de la fameuse expérience des fentes de Young où des photons (éléments de matière) passent au travers de deux fines ouvertures pour produire un schémas d’interférences de type ondulatoire, ce n’est plus parce que nos photons sont dotés simultanément de ces deux propriétés, mais parce que les photons alter-ego au sein des autres univers “bousculent” les nôtres et induisent ainsi une apparence de comportement ondulatoire. Et en plus, selon les calculs effectués par les tenants de cette théorie dont Howard Wiseman de l’Université de Griffith, Australie, il suffirait de 41 mondes parallèles pour obtenir cet effet.
Autre exemple, le fait que dans notre monde quantique les électrons ne tombent pas vers le noyau atomique (comme le voudrait le modèle classique) pourrait s’expliquer par les interactions avec les électrons alter-ego des mondes parallèles, les maintenant ainsi en une apparence de suspension.

Plus largement, pour qu’une telle théorie soit fondée, il faudrait qu’elle puisse arriver aux mêmes résultats que la mécanique quantique (qui est très précise et rigoureuse). C’est loin d’être déjà le cas, mais un premier pas important a été fait. Et cette approche, si elle est correcte, devrait permettre de démontrer l’existence réelle de ces mondes parallèles, voir même leur nombre exact!
En ce cas, on toucherait peut être à la réalité fondamentale, ou du moins à celle sous-jacente au comportement quantique que nous observons. Et en principe, une forme de communication pourrait même s’établir vers ces mondes parallèles… mais avec qui?

A suivre…

 

 

Sources:
NewScientist, volume 224, novembre 2014
Physical Review X, doi.org/wtw

Trous de vers dans l’univers, d’un univers à l’autre

Les trous de vers (wormholes) permettant le passage rapide entre zones éloignées d’un même univers, ou entre univers distincts, est un classique de la SF mais l’origine du concept remonte en fait à Einstein et ses contemporains tels Nathan Rosen et John Wheeler – ce dernier étant l’auteur des termes de trous noirs et de trous de vers. La possibilité qu’il existe des trous de vers, une sorte de métro intergalactique coupant à travers les méandres et restrictions de la circulation “de surface”, est en fait inhérente à la théorie générale de la relativité – ce qui fut démontré par Ludwig Flamm dès 1916 juste après la fameuse publication par Albert Einstein.

Ce dernier et Rosen, en 1935, explorèrent plus avant cette notion pour arriver à la conclusion qu’ils faudrait réunir deux ingrédients a priori impossibles: d’une part une sorte de trou noir particulier sans horizon (l’horizon étant le seuil à partir duquel plus rien ne peut s’échapper du trou noir) à chaque bout du trou de ver, et ensuite que ces trous de vers ne pourraient exister qu’entre deux univers parallèles. Notion qui, à l’époque, était totalement inconcevable même si aujourd’hui la notion de “multivers” est assez largement acceptée (voir par exemple ce billet “Univers multiples, physique quantique et au-delà“). Read more

De la rencontre de l’univers multiple et des multiples univers

Ceci est en quelque sorte la suite de l’article Univers multiples, physique quantique et au-delà publié en septembre 2010. J’en conseille la (re)lecture avant de continuer sur celui-ci si les notions de physique quantique, univers multiples d’Everett et multiverse vous sont totalement étrangères.

Difficile de choisir entre la solution des univers multiples (l’univers se scinde à chaque “choix” quantique) et le multiverse (notre univers ferait partie d’un ensemble beaucoup plus large d’univers). Mais il n’y a peut être pas besoin de choisir car une nouvelle théorie se propose d’unifier ces deux concepts, fruit des investigations de deux chercheurs reconnus: Raphael Bousso de l’Université de Californie à Berkely et Leonard Susskind de l’Université de Standford. Read more

Univers multiples, physique quantique et au-delà

Cela fait bientôt 100 ans que la physique quantique fait partie du monde des physiciens, mais en termes de compréhension de ses implications profondes on est toujours dans le flou des hypothèses.

Pour rappel et résumer en une phrase ce qui occupe des livres entiers, la physique quantique se préoccupe de l’état microscopique de la matière où les éléments existent aussi bien sous forme d’onde que sous forme de particule, et où tous les états possibles d’une particule se superposent tant qu’une observation ne les précipite pas vers un état unique.

Tentons de cerner un petit peu la question. Read more