Des Univers multiples

Remplacer l’Univers, qui contient tout ce qui existe, par un multivers dans lequel notre univers n’est peut-être qu’une infirme partie d’un grand tout est un coup supplémentaire porté à l’ego humain. Longtemps l’homme s’est rêvé en créature suprême de Dieu, vivant en un lieu, notre planète, situé au centre du monde. Mais Copernic a décentré la Terre, Darwin a fait de l’homme un animal comme les autres et Freud lui a enseigné qu’il n’était pas même maître en son royaume intérieur. Il ne lui restait plus qu’à se satisfaire d’être le fruit d’un processus singulier, la vie, au sein d’un Univers unique. Ce qui n’est déjà pas si mal, au fond.

Las, Aurélien Barrau rappelle l’homme à davantage d’humilité. Si le multivers s’avère, notre univers n’est plus qu’un appartement quelconque dans un immense gratte-ciel, et il est probable que la vie ne soit plus un processus aussi singulier. Reconnaître l’existence d’univers multiples a donc quelque chose de révolutionnaire. Pourtant, ça n’a rien d’une idée neuve.

Un multivers donc, dans lequel s’insère notre Univers. Mais comment les scientifiques en sont-ils arrivés à considérer ces univers multiples comme de possibles conséquences de leurs théories ? C’est là l’intérêt principal du livre d’Aurélien Barrau, qui passe en revue tous les phénomènes susceptibles de conclure à l’existence du multivers.

Le premier multivers envisageable est issu de la théorie de la relativité d’Einstein. Dans cette fameuse théorie, l’espace à trois dimensions et le temps sont intimement associés et s’influencent mutuellement, formant ce qu’on appelle l’espace-temps. Einstein nous dit que l’espace-temps n’est pas figé, mais en expansion. En découlent trois géométries possibles pour notre Univers : sphérique, euclidienne et hyperbolique. Représenter ces trois géométries est une gageure. Cependant, en considérant deux rayons lumineux qui se déplacent parallèlement, on imagine intuitivement qu’ils continueront leur chemin indéfiniment (si personne ne vient les stopper évidemment).

En fait, ça n’est vrai que dans un seul univers : celui à géométrie euclidienne. Dans un univers sphérique, les deux rayons finiront par retourner à leur point de départ (un peu comme si on part en ligne droite en suivant l’équateur ; on finit par atteindre… notre point de départ). Dans un univers hyperbolique en revanche, non seulement les rayons lumineux continuent de se propager indéfiniment, mais en plus ils s’éloignent l’un de l’autre.

Dualité onde-particule, principe d’incertitude, intrication… Le monde quantique a des caractéristiques qui, à bien des égards, choquent l’esprit humain. Et il en est une qui intéresse tout particulièrement les physiciens, c’est la superposition d’états. En effet, en mécanique quantique, une particule élémentaire, comme un électron ou un photon, peut présenter simultanément différentes valeurs pour une caractéristique donnée, par exemple sa position.

Autrement dit, une même particule peut se trouver à plusieurs endroits en même temps, ce qui paraît complètement absurde en mécanique classique. Ces superpositions d’états sont décrites mathématiquement grâce à une fonction d’onde, en fait une amplitude de probabilité, qui considère chaque état comme réel. Quand on mesure une particule, tous ses états « s’effondrent », à l’exception d’un seul : celui qu’on observe. C’est donc la mesure qui détermine, en quelque sorte, l’état de la particule.

Parce que cette conception a chagriné Hugh Everett, un physicien américain, celui-ci a postulé que l’observateur qui fait la mesure est lui aussi partie prenante du système. Ainsi, au moment de l’interaction, notre Univers bifurque en autant d’univers qu’il existe d’états superposés de la particule, et dans chacun d’entre eux, parfaitement hermétiques aux autres, la particule se retrouve dans un seul état.

Ce multivers arborescent lié au modèle inflationnaire se diversifie d’une manière spectaculaire si on l’associe à la théorie des cordes. Cette dernière tente de réunir la théorie de la relativité, qui décrit l’infiniment grand, et la théorie quantique, qui explique l’infiniment petit, sous un concept unique.

Cette théorie postule que l’Univers n’est pas constituée de particules, mais de « cordes ». Chaque particule serait issue d’une corde vibrant à une fréquence qui lui est propre. Le multivers qui en résulterait serait riche d’univers extrêmement différents entre eux, non seulement par leur contenu, mais encore par les lois qui les régissent.

Par exemple, dans un univers donné, la gravité ne se manifesterait pas par une attraction, mais par la répulsion ; dans un autre, l’espace n’aurait pas trois dimensions, mais sept, etc. Problème majeur : aucune expérience, aucune observation n’est jamais venue confirmer l’existence de cette séduisante théorie des cordes, qui demeure à ce jour purement spéculative.

En dressant la liste des causes qui aboutissent à la possibilité d’univers multiples, Aurélien Barrau se pose une question essentielle : la recherche de multivers est-elle une démarche scientifique ? Il rappelle en effet que, s’il existe plusieurs univers, ceux-ci restent parfaitement étanches entre eux. Conséquence ? Tout ce qui se trouve en dehors de notre Univers nous est à jamais inaccessible. À quoi bon, dans ce cas, perdre son temps à évaluer l’existence de tels mondes ?

Selon lui, étudier les univers multiples ne s’oppose pas à une démarche scientifique car l’existence de ces univers multiples ne constitue pas une théorie. Ils sont au contraire les conséquences logiques des théories actuelles les plus abouties. Le multivers renouvelle même l’approche quant à l’émergence de la vie dans notre Univers. En effet, le fait que la vie soit apparue sur Terre prouve que les lois de notre Univers sont favorables à cette apparition.

Avec Des univers multiples, Aurélien Barrau propose un inventaire des multivers, ou plutôt passe en revue les modèles scientifiques compatibles avec l’existence d’un multivers.

L’occasion de constater que toutes les théories actuelles, des plus abouties aux plus spéculatives, admettent dans leurs conséquences des univers multiples. Si le concept de multivers peut paraître aujourd’hui assez révolutionnaire, Aurélien Barrau rappelle que ce n’est pas une idée neuve. Reste, si multivers il y a, une difficulté presque insurmontable : comment étudier des univers parfaitement isolés du nôtre, et donc à jamais inaccessibles ?

Dans le prologue, Aurélien Barrau prévient de lecteur de ses intentions : « Dans un langage simple et ne nécessitant aucun prérequis scientifique, j’ai tenté de présenter ici – sans prétendre à l’exhaustivité – quelques-uns des enjeux du multivers » (p. 6). L’objectif est-il atteint ? Le multivers est un sujet complexe, et chaque chapitre de ce livre, assez court par ailleurs, aurait pu fournir sans problème la matière à un livre entier.

En résulte donc un ouvrage qui donne un aperçu assez complet du multivers, mais qui passe d’un concept à l’autre sans jamais s’attarder. Il n’est pas certain que lecteur lambda s’y retrouve car le langage utilisé par Aurélien Barrau n’est pas aussi simple que ce qu’il annonce, ce qui rend des prérequis scientifiques presque nécessaires à sa compréhension.

Ouvrage recensé – Des univers multiples. Nouveaux horizons cosmiques, Paris, Dunod, coll. « Quai des sciences », 2017

Du même auteur – Aurélien Barrau et al., Multivers. Les mondes multiples de l’astrophysique, de la philosophie et de l’imaginaire, Paris, La Ville brûle, 2010.