Qu'est-ce que le multivers ?

Nous parlons de multivers, alors vous connaissez l'exercice : Imaginez que vous êtes vous mais qu'au lieu de manger une pomme comme collation aujourd'hui, vous avez mangé un morceau de pizza. Ou imaginez que vous n'êtes pas vous parce que les protons ne fonctionnent pas de la même manière que "vous" êtes, et les atomes ne se forment pas et tout l'univers est sans vie et bizarre. Ou imaginez n'importe quoi, car quand on parle de multivers, on se retrouve souvent à parcourir ces infinies possibilités d'existence. Ce qui est bien et bon; le multivers concerne ces mondes "alternatifs". Mais c'est aussi un canal de physique qui pourrait répondre à de sérieuses questions, tout en suscitant de vives critiques de la part des sceptiques.

Parlons d'abord de la montée en popularité du multivers - et pourquoi il est si impopulaire auprès de certains scientifiques qui soutiennent que c'est plus de la philosophie que de la science. Nous commencerons par le modèle standard de la physique des particules, qui est essentiellement le modèle accepté de la matière fondamentale et des forces qui existent dans l'univers. À ce stade, nous les avons tous vus : les particules de matière (y compris des éléments comme les électrons et les protons) et les quatre forces avec lesquelles elles interagissent.

La seule différence que nous avons eue avec le modèle standard est que - alors que nous savons que les particules ont une masse - nous ne pouvions pas comprendre comment cette masse a été acquise. Lorsque les scientifiques ont observé le boson de Higgs en 2012 lors d'expériences au Grand collisionneur de hadrons, la dernière pièce du puzzle du modèle standard s'est mise en place : le champ de Higgs, composé d'une soupe de bosons de Higgs, permet aux particules de gagner en masse. Nous avons tous célébré parce que la science était découverte et que tout le monde pouvait rentrer chez lui pour réfléchir à des questions plus importantes, comme si Lady Mary pouvait simplement diriger Downton Abbey toute seule et laisser les prétendants embêtants en dehors de cela.

Je suppose que vous avez déjà déterminé que la science n'est pas résolue, et les Lotharios à la vanille bombardent toujours Mary chaque semaine. Parce que si le modèle standard fonctionne très bien pour ce que nous avons observé, il possède encore d'énormes trous béants. Et c'est ainsi que les scientifiques expliquent ces trous que nous arrivons à l'idée du multivers. Examinons donc certaines de ces lacunes, pour voir pourquoi un multivers pourrait commencer à sembler attrayant.

Il y a quelques grandes choses auxquelles le modèle standard ne répond pas. Comme la façon dont la gravité fonctionne dans le modèle standard, et comment les trois autres forces fondamentales pourraient être unies en une seule. Une autre question en suspens est que l'univers est en grande partie constitué de matière noire et d'énergie ; nous n'avons jamais pu observer ce qu'est cette mystérieuse "autre" matière. La troisième est que, alors que nous avons vu le boson de Higgs dans les expériences du LHC, nous l'avons observé à une masse qui n'avait guère de sens. Il aurait dû être extrêmement grand ; c'était en fait assez léger [source: Fermilab]. Maintenant, vous ou moi - en supposant que vous n'êtes pas un physicien de renommée mondiale, et si vous l'êtes, veuillez vous identifier - pensons probablement : "Dommage. On dirait que le modèle standard n'est pas si standard, ou plutôt un modèle . Retour à la planche à dessin pour créer le modèle standard alternatif qui explique réellement les choses."

Rappelons cependant que le modèle standard est en fait confirmé ; en d'autres termes, tout ce que le modèle standard a prédit a été observé. Le modèle standard, semble-t-il, n'a pas besoin d'être abandonné ; nous avons "juste" besoin de comprendre la physique qu'elle n'explique pas.

Nous sommes dans une période fascinante pour examiner ce qui se cache au-delà du modèle standard, grâce au Large Hadron Collider. Le LHC fonctionne en écrasant des protons à des vitesses énormes - presque la vitesse de la lumière. (C'est pourquoi ils les appellent des accélérateurs de particules.) Lorsque les protons entrent en collision, un Big Bang à petite échelle se produit qui reproduit les conditions juste après le début de notre univers. Nous pouvons étudier les débris qui s'envolent de ces écrasements de protons pour voir si nous pouvons trouver des particules qui pourraient aller au-delà du modèle standard, nous donnant une meilleure idée de la façon de répondre aux questions que le modèle ne répond pas.

Rappelez-vous comment nous avons dit que nous devrions remercier le Large Hadron Collider d'avoir fourni une période aussi fertile pour la physique des particules ? Certains scientifiques sont plus susceptibles de grogner un "merci pour rien" à l'ancien LHC. Parce qu'au-delà du Higgs, il n'a rien trouvé. Ce qui est assez important, car une idée largement acceptée pour combler les trous du modèle standard était l'idée de supersymétrie. En bref, la supersymétrie indiquait que pour chaque particule connue de masse ou de force, il y avait un superpartenaire encore inconnu qui était beaucoup plus lourd.

La supersymétrie présenterait une solution élégante et naturelle à toute une série de questions du modèle standard. Il présente un candidat viable pour la matière noire (sous la forme d'un superpartenaire), il explique les écarts de masse et il pourrait même unifier les trois forces à une seule haute énergie [source : Schwartz ]. Malheureusement, le LHC n'a pas encore trouvé un seul superpartenaire, même si nous devrions vraiment en trouver à peu près de la même masse que le Higgs. En fait, nous n'avons trouvé aucune preuve de supersymétrie, point final.

C'est là qu'intervient le multivers. C'est encore une autre extension du modèle standard qui tente d'expliquer certaines des questions persistantes auxquelles le modèle standard n'est pas vraiment conçu pour répondre. Et mon garçon, est-ce controversé.

Essentiellement, le concept de multivers (et il y en a plus d'un) dit que ce n'est pas le seul univers du cosmos. Bien que les choses puissent fonctionner dans un sens dans notre petit coin, cela ne garantit en aucun cas qu'il existe un ordre naturel constant qui englobe la physique avec un P majuscule.

Ces idées multivers prennent une multitude de formes différentes. Peut-être vivons-nous dans un univers au-dessus d'un univers au-dessus d'un univers, et ainsi de suite jusqu'à l'infini. Peut-être vivons-nous dans un univers "de poche" dans un champ infini d'univers. Peut-être même vivons-nous dans un univers d'univers où n'importe quel résultat possible de n'importe quoi peut se produire, parce que toutes les probabilités existent dans leur propre univers. Dans n'importe quel contexte, le multivers comprend un point crucial : nous sommes un accident. Notre univers n'a pas été spécialement conçu pour avoir les constantes justes qui rendent notre existence - et l'existence de tout - possible. Au lieu de cela, c'est juste une probabilité statistique que dans un nombre infini d'univers, l'un d'entre eux sortirait comme le nôtre, avec des particules qui peuvent s'agglutiner pour former des atomes, des molécules, de l'herbe, de l'air, des étoiles, des porte-bonheur et des gens.

Beaucoup de physiciens trouvent cette perspective sombre. Pourquoi étudier l'univers s'il n'y a rien à découvrir ? Si ce n'est qu'une coïncidence statistique que notre monde fonctionne comme il le fait, qu'y a-t-il de si excitant à essayer de déterminer à quelle énergie les forces s'unissent ? C'est juste un nombre. Mais au-delà des raisons farfelues de se méfier du multivers, certains physiciens affirment qu'il s'agit d'une science carrément irresponsable, puisqu'elle n'a pas été vue et que personne ne peut le prouver.

Bien sûr, la science est souvent basée sur de grandes questions qui ne sont pas toujours facilement testées ; c'est tout à fait juste. Nous ne pouvons pas simplement proposer des idées basées sur des faits, sinon il n'y aurait jamais une étincelle de créativité pour nous déplacer au-delà de ce que nous savons déjà. Mais les scientifiques comptent sur la recherche d'hypothèses vérifiables, sinon nous sommes dans un autre domaine - oserais-je dire, l'univers - appelé philosophie.

C'est exactement ce que certains physiciens trouvent si bouleversant à propos du multivers et d'autres doozies apparemment intestables comme la théorie des cordes, avec ses multiples dimensions que nous n'avons aucun espoir de voir. (Ou le sentiment. Ou l'ouïe. Vous voyez l'idée.) Si nous ne pouvons pas les tester, ce ne sont que des idées théoriques, reléguées à des discussions de dîner "et si".

Bien sûr, beaucoup de théories scientifiques importantes ne semblent pas être facilement vérifiables au départ. Le problème avec les multivers est qu'il nous oblige à arrêter de regarder les choses que nous pouvons voir et à essayer d'explorer ce que nous ne pouvons pas voir [source : Frank ]. Tenter de percer le mystère de ce que nous pouvons observer, diront certains, est bien plus important que de chasser les choses hypothétiques que nous n'avons aucun espoir de découvrir.

Note de l'auteur : Qu'est-ce que le multivers ?

Comme vous pouvez le constater, le concept de multivers se polarise énormément dans la communauté des physiciens. Dans les sources, vous verrez des exemples de personnes qui l'aiment et la détestent, et je vous encourage à lire les deux côtés de l'argument.

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