En cinq minutes
Le multivers est l'idée que l'univers que nous observons n'est peut-être qu'un univers parmi beaucoup d'autres. La théorie du multivers n'est pas une théorie unique. C'est le nom donné à plusieurs propositions différentes, qui ne s'accordent même pas sur ce que signifie « un autre univers ».
Voici les quatre grandes versions, de la plus modeste à la plus extrême :
- Les régions lointaines. L'espace s'étend peut-être bien au-delà de ce que nous pouvons voir, et ces régions seraient des « univers » au sens large.
- Les univers-bulles. Notre univers serait une bulle dans un espace plus vaste qui ne cesse d'en produire de nouvelles, chacune avec ses propres constantes physiques.
- Les mondes quantiques ramifiés. Dans l'interprétation des mondes multiples de la mécanique quantique, chaque mesure quantique divise la réalité en branches.
- Les univers mathématiques. Toute structure mathématique cohérente pourrait être un univers réel.
Deux choses sont à retenir. D'abord, personne n'a observé un autre univers. Le multivers est une hypothèse : certaines de ses versions sont prises au sérieux par des physiciens en activité, d'autres relèvent surtout de la philosophie. Ensuite, ces versions sont des idées distinctes. Parler du « multivers » sans préciser lequel revient à parler de « l'animal ».
D'où vient l'idée
Le mot « multivers » a longtemps été utilisé en dehors de la physique avant que les cosmologistes ne l'adoptent. Au début des années 1960, l'écrivain britannique Michael Moorcock l'a introduit dans la science-fiction pour décrire un ensemble de mondes reliés, que traverse son héros, le Champion éternel. Les physiciens ont ensuite emprunté le terme pour leurs propres idées.
Ces idées sont nées de trois directions différentes. En 1957, le physicien Hugh Everett III a proposé ce que l'on appelle aujourd'hui l'interprétation des mondes multiples de la mécanique quantique. En 1981, Alan Guth a proposé l'inflation cosmique, une phase d'expansion extrêmement rapide durant la toute première fraction de seconde. Enfin, à la fin des années 1980 et dans les années 2000, la théorie des cordes et la question de savoir pourquoi les constantes physiques ont les valeurs qu'on leur connaît ont amené certains théoriciens à se demander si notre univers n'était pas un heureux tirage parmi de nombreuses possibilités.
Ce que dit la science
Cette section distingue ce qui est établi de ce qui relève de la spéculation.
Les régions lointaines : la version la plus prudente
L'univers observable est la partie dont la lumière a eu le temps de nous parvenir depuis le Big Bang, il y a environ 13,8 milliards d'années. Comme l'espace s'est dilaté, son bord se situe aujourd'hui à environ 46 milliards d'années-lumière dans toutes les directions. Rien n'indique que l'espace s'arrête là. S'il est très vaste, voire infini, il existe des régions que nous ne verrons jamais. Cette version du multivers est la moins controversée, car elle dit seulement que l'univers est plus grand que la partie observable. Appeler ces régions « d'autres univers » est en partie une question de vocabulaire.
Les univers-bulles : une inflation qui ne s'arrête jamais
L'inflation cosmique est une idée très étudiée qui explique pourquoi l'univers paraît si lisse et si plat à grande échelle, et ses prédictions sur le fond diffus cosmologique concordent bien avec les observations. L'inflation n'est pas prouvée dans tous ses détails, mais c'est une théorie couramment admise. Certaines de ses versions, développées dans les années 1980 par Alexander Vilenkin et Andreï Linde, vont plus loin. Dans l'« inflation éternelle », l'inflation s'arrête à certains endroits, formant des bulles comme la nôtre, tandis qu'elle se poursuit dans l'espace qui les sépare. Le résultat est une production sans fin de bulles, dont chacune pourrait avoir des constantes physiques différentes. Ces bulles sont le multivers des gros titres scientifiques. La prédiction découle de la théorie, mais nous n'avons aucun moyen confirmé de détecter une autre bulle. Les recherches des traces ténues qu'une collision avec une bulle voisine pourrait laisser dans le fond diffus cosmologique n'ont pas livré de signal confirmé.
Les mondes multiples : la version quantique
En mécanique quantique, une particule peut être décrite par une onde qui s'étale sur plusieurs résultats possibles. Everett s'est demandé ce qui se passerait si rien ne forçait jamais cette onde à « s'effondrer » sur un seul résultat. Sa réponse : tous les résultats se produisent, chacun dans sa propre branche de réalité. C'est une véritable interprétation, prise au sérieux par des physiciens comme David Deutsch et Sean Carroll, mais d'autres préfèrent des interprétations différentes. Toutes font les mêmes prédictions lors des expériences, et aucune expérience ne permet pour l'instant de les départager. Les mondes multiples sont aussi tout autre chose que les univers-bulles : leurs branches ne sont pas lointaines dans l'espace. Elles chevauchent la nôtre, sans pouvoir interagir avec elle.
Le paysage des cordes et l'argument anthropique
La théorie des cordes, une tentative non prouvée d'unifier la gravité et la physique quantique, autorise un nombre énorme de configurations d'univers possibles. Les estimations souvent citées atteignent 10 puissance 500, même si ces chiffres sont approximatifs. Combinée à l'inflation éternelle, cette théorie donne l'idée de « paysage » : chaque configuration pourrait se réaliser quelque part. L'argument anthropique dit alors que nous nous trouvons dans un univers aux constantes adaptées à la vie parce que nous ne pourrions pas exister dans les autres. En 1987, Steven Weinberg a utilisé un raisonnement de ce type pour estimer la valeur maximale possible de la constante cosmologique. L'énergie noire, découverte en 1998, s'est révélée d'un ordre de grandeur de cette taille, ce que les partisans de l'idée comptent comme un point en sa faveur. Les critiques répondent qu'il ne s'agit que d'un seul nombre, et qu'une théorie capable de tout expliquer risque de ne rien expliquer.
Les univers mathématiques
En 2003, le cosmologiste Max Tegmark a classé les propositions en quatre niveaux. Le niveau I correspond aux régions lointaines, le niveau II aux univers-bulles, le niveau III aux mondes multiples, et le niveau IV à l'affirmation que toute structure mathématique existe physiquement. Le niveau IV est le plus spéculatif. C'est une position philosophique, pas une prédiction que l'on pourrait tester.
Est-ce de la science ?
C'est le cœur du débat. Les partisans soutiennent que le multivers découle de théories que nous avons déjà, et que la science doit parfois accepter des conséquences qu'elle ne peut pas voir directement, comme l'intérieur des trous noirs. Des critiques comme George Ellis et Paul Steinhardt estiment qu'une idée impossible à tester, même en principe, sort du noyau de la science. Les deux camps comptent des physiciens respectés, et la question reste ouverte.
Le multivers dans la fiction
La fiction est arrivée très tôt au multivers, et elle s'est souvent montrée plus audacieuse que la physique. Jorge Luis Borges a décrit un temps qui se ramifie dans sa nouvelle de 1941 « Le Jardin aux sentiers qui bifurquent », des années avant Everett. Le Maître du Haut Château (1962) de Philip K. Dick est une uchronie dans laquelle les puissances de l'Axe ont gagné la Seconde Guerre mondiale, et où des personnages entrevoient notre monde. Les romans du Champion éternel de Michael Moorcock traitent le multivers comme un ensemble de mondes que traversent des héros, sous l'emprise des forces de la Loi et du Chaos.
Un exemple plus récent est le roman Dark Matter (2016) de Blake Crouch, qui transforme les mondes multiples en thriller sur un homme qui entre dans une vie qu'il n'a pas choisie. Au cinéma, le film Everything Everywhere All at Once (2022) s'appuie sur cette idée pour raconter l'histoire d'une famille, et la bande dessinée comme la télévision l'ont tant utilisée que le « multivers » est devenu un procédé narratif courant. Dans la plupart des histoires, voyager d'un univers à l'autre est facile. En physique, on ne s'attend pas à ce que ce soit possible.
Idées reçues
- « Les scientifiques ont prouvé le multivers. » Faux. Certaines théories le prédisent, mais aucun autre univers n'a été observé.
- « Le multivers est une seule théorie. » Ce sont plusieurs propositions différentes, aux fondements différents.
- « Dans un autre univers, il existe un autre vous qui a fait d'autres choix. » Cela n'est vrai que dans les mondes multiples, et même là, les branches naissent d'événements quantiques, pas des décisions de la vie quotidienne comme le montrent les films.
- « On pourrait voyager vers un autre univers. » Aucune physique connue ne le permet. Les trous de ver, s'ils existent, relieraient tout au plus des endroits à l'intérieur d'un même espace-temps.
- « Multivers et univers parallèle, c'est pareil. » Les deux notions se recoupent, mais le multivers est l'ensemble, et un univers parallèle en est un seul membre.
À lire ensuite
- Univers parallèle : un regard plus précis sur un « autre univers » pris isolément, et sur la façon dont la fiction et la physique emploient ce terme différemment.
- Trou de ver : pourquoi un raccourci dans l'espace-temps n'est pas une porte vers d'autres univers.
- Histoire de la science-fiction : l'histoire plus large de l'essor du genre, et la place qu'y tiennent les récits de multivers.
