Les univers parallèles
Rappels sur la théorie de la relativité
Première étape, 1905 quand Einstein publia sa théorie de la relativité restreinte. De cette théorie on peut retenir quelques petites choses importantes:
- Rien ne peut se déplacer plus vite que la lumière, seule la lumière ou d'autres phénomènes sans masse intrinsèque peuvent l'atteindre.
- Il n'y a pas de temps absolu (ce qui signifie que des horloges identiques aux mains d'observateurs différents ne devraient pas forcement indiquer la même heure).
Ensuite, en 1916, Einstein compléta ses théorie en publiant cette
fois la théorie générale de la relativité, théorie phare
de la science du XXe siècle.
Cette dernière nous apprend principalement que l'espace-temps n'est pas un plan, il est plus ou moins courbée selon la distribution de masse se qui signifie
plus simplement que plus un corps est dense plus il courbe l'espace-temps.
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Courbure = matière
Tout cela pour en venir au fait que certaines équations de la théorie prévoient que des objets pourraient être assez lourds et denses pour pouvoir percer l'espace-temps. Ces objets possèdent des propriètés étonnantes. Ce sont les fameux "trous noirs".Ces objets sont aussi appelés par les mathématiciens des singularités.
Ils sont considérés comme le stade ultime d'une étoile massive s'effondrant sur elle même sous l'action de la gravité.
La théorie des univers parallèles ou multiples fut introduite par le physicien américain Hugh Everett en 1957. Il s'agit d'une sorte de réinterprétation de la mécanique quantique qui essaye d'éliminer des problèmes conceptuels comme celui posé par l'expérience du chat de Schrödinger.
D'après cette théorie, le chat de Schrödinger ne se trouve pas dans une superposition d'états. Il y a en fait deux chats, l'un vivant, l'autre mort, qui font partie de deux univers différents. Ceci est possible car, lorsque nous lui imposons le choix entre un chat mort et un chat vivant, l'Univers se divise en deux. Naissent alors deux univers parallèles qui sont absolument identiques, si ce n'est que l'un contient un chat vivant et l'autre un chat mort. Dans chacun de ces univers, le chat est dans un état bien défini et le concept un peu absurde d'un animal ni mort ni vivant n'est plus nécessaire.
Finalement, lorsque nous ouvrons la boite et observons son contenu, nous sélectionnons l'un des deux Univers qui devient alors notre monde réel. A ce moment, les deux univers parallèles se découplent et deviennent totalement indépendants l'un de l'autre. Si nous découvrons que le chat est mort, nous pouvons nous rassurer en imaginant qu'il existe un univers parallèle où le chat est vivant.
Le paradoxe EPR
La théorie des univers parallèles propose une interprétation élégante du paradoxe EPR qui ne fait pas appel au mystérieux concept de non-séparabilité. Lorsque les deux photons sont émis par l'atome, l'Univers est soumis à un choix quant à leurs directions. Il va donc se diviser en une multitude d'univers parallèles. Dans chacun de ces Univers, les photons ont des directions bien définies et celles-ci sont opposées pour des raisons de symétrie.
Plus tard, lorsque nous capturons l'un des deux photons, nous sélectionnons l'un de ces univers multiples. Or, dans l'univers ainsi choisi, la trajectoire de l'autre photon est déjà déterminée à l'avance. Il sera donc détecté dans la direction opposée au premier, sans pour autant avoir besoin d'échanger une quelconque information.
Le choix des constantes fondamentales
La notion d'univers parallèle permet de réinterpréter le problème de la sélection des constantes fondamentales. Au moment de sa naissance, l'Univers est confronté à de nombreux choix. Il doit par exemple décider de la valeur de la constante de gravitation ou de la masse de l'électron. D'après la théorie de Hugh Everett, l'Univers de divise lors de chacun de ces choix. Naissent ainsi une multitude d'univers parallèles caractérisés chacun par un ensemble donné de constantes fondamentales.
La grande majorité de ces univers est incapable de donner naissance à la vie. Certains sont dotés d'une force de gravitation trop intense ou d'une interaction électromagnétique trop faible et ainsi de suite. Néanmoins, une petite fraction de ces univers se révèle apte au développement de la vie. C'est en particulier le cas du nôtre. En adoptant ce point de vue, le réglage des constantes fondamentales n'a plus rien de miraculeux. La vie n'est pas née car notre Univers unique était réglé de façon magique. Elle est apparue car nous sommes dans l'un des rares univers parallèles capables de lui donner naissance.
La décohérence
Bien que la théorie des univers parallèles soit assez captivante, seule une minorité de la communauté scientifique la défendrait de nos jours. Des expériences de mécanique quantique en laboratoire, pendant la deuxième moitié des années 1990, ont en effet démontré l'existence d'un phénomène capable d'expliquer l'énigme du chat de Schrödinger sans faire appel à une explication aussi exotique.
Un système physique, même microscopique, n'est jamais isolé mais toujours en contact avec son environnement extérieur. Les interactions avec cet environnement, par exemple sous forme de friction, perturbent l'état de superposition quantique initial du système et le font peu à peu évoluer vers un état classique. Ce phénomène, appelé la décohérence, fut d'abord discuté sur le plan théorique dans les années 1970, avant d'être finalement observé en laboratoire dans les années 1990. Il se produit d'autant plus vite que le système est grand, et, pour des objets macroscopiques tels les chats, la décohérence serait effectivement instantanée.
Le phénomène de décohérence apporte une réponse au problème posé en 1935 par Schrödinger. Nous n'observerons jamais un chat dans une superposition d'états, car son environnement l'aura immédiatement fait glisser vers un état classique, soit mort, soit vivant. La théorie des univers parallèles perd du même coup sa principale raison d'être.
© Texte Olivier Esslinger 2003-2008