Les univers parallèles

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Tout le monde connaît cette idée d'univers parallèles, très largement répandue par la science-fiction, notamment dans certaines séries télévisées (La 4ème dimension, Doctor Who, Sliders, Fringe...). Vous aurez certainement remarqué que les univers parallèles définis dans les différentes œuvres ne sont pas tous du même type. Quels sont-ils et quelle est leur réalité scientifique ?

Les univers divergents

La série des années 90: SlidersBasés sur le principe de réalité alternative, ou uchronie, où un ou plusieurs éléments de l'histoire ont été changés (par exemple dans Le Haut maître du château, de Philip K. Dick, l'Allemagne aurait gagné la seconde guerre mondiale). Plutôt qu'univers parallèles on préfère parler d'univers divergents, car le terme parallèlesemble impropre puisque c'est à partir d'un point précis de l'histoire, d'un évènement que les deux se séparent.

Cette idée repose sur la théorie d'Hugh Everett, qui prend pour cadre de référence la mécanique quantique. D'après la théorie, le monde des particules se comporte de façon contre-intuitive. Pour faire simple, sachez qu'une particule peut être dans plusieurs états en même temps, mais aussi dans plusieurs lieux. Il peut y avoir aussi plusieurs particules au même endroit en même temps.

Explication de l'expérience du Chat de Schrödinger Cette étrangeté, difficile à appréhender, a été traduite en expérience de la pensée par Erwin Schrödinger et son célèbre chat. D'après Schrödinger, c'est lors de l'observation que l'univers fait son choix, que telle particule se situe à tel endroit plutôt qu'un autre, mais avant cette observation, elle se situe non seulement à cet endroit mais à tous les autres endroits possibles également...
Pour Everett, le comportement des particules devient plus simple à appréhender si l'on considère qu'elles évoluent dans différents univers en même temps. Ainsi, lors de l'observation, les autres possibilités ne disparaissent pas, mais continuent leur chemin dans un univers alternatif, superposé au nôtre. Certains physiciens considèrent que si cela est possible pour une particule, alors pourquoi pas pour nous, qui sommes aussi composés de particules ?

Les univers miroirs

Vue d'artiste Certains récits de science-fiction considèrent les univers parallèles comme ayant des propriétés physiques fondamentales très différentes du nôtre. On peut y retrouver une gravité répulsive plutôt qu'attractive, de l'eau qui équivaut à un poison acide, ou encore des univers où le temps s'écoule différemment.

Notre univers pourrait très bien avoir gardé une trace d'une telle possibilité. Une des plus grandes énigmes de la science est la totale disparition de l'antimatière au profit de la matière.
La théorie en vigueur explique que lors de la création de notre univers, la matière et l'antimatière ont été fabriquées en quantité égale. Lorsqu'une particule de matière rencontre son anti-particule (comme un électron et un positron) celles-ci se détruisent dans une réaction énergétique violente (une goutte de matière contre une goutte d'anti-matière engendrerait une explosion encore plus dévastatrice que celle d'Hiroshima).
De nos jours, il devrait y avoir une totale disparition des deux (matière et anti-matière) ou bien les anti-particules encore présentes devraient être en même quantité que la matière, et l'absence d'explosions dues à de telles interactions sont la preuve qu'il n'en est rien. L'anti-matière a bel et bien disparu. Aujourd'hui on sait en fabriquer, en minuscule quantité et en déployant des énergies colossales.
Une expérience au sein d'un accélérateur de particules est parvenu à détecter une infime différence entre une particule et son anti-particule. Cette dernière a une durée de vie à peine plus courte, ce qui pourrait en partie expliquer la "victoire" de la matière. Je dis en partie, parce que d'après cette expérience il devrait encore rester une quantité relativement importante d'anti-matière, suffisamment en tout cas pour être décelable aisément. Ce qui n'est pas le cas. C'est là que l'univers miroir imaginé par Andrei Sakharov entre en jeu. On pourrait en effet supposer que ce choix de la nature pour la matière ait été prédéterminé, ce qui entre en conflit avec tout ce que l'on sait de l'univers : il ne fait pas de choix, tout est "mécanique". Notre univers comprendrait donc un univers miroir, dont les choix pré-déterminants seraient opposés. Dans celui-ci par exemple, ce serait la matière qui aurait disparu, mais alors tout serait opposé. Le temps lui aussi, irait à rebours, par exemple.

Les mondes branes

L'aspect le plus usité dans la fiction, on appelle souvent ces univers -à tort- "dimensions parallèles", alors qu'il ne s'agit pas à proprement parler de nouvelles dimensions (comprendre "dimensions spatiales"), mais plutôt des univers qui peuvent tout aussi bien être très semblables comme très différents du nôtre et qui évoluent parallèles à celui-ci. Comme dans Fringe, ou Sliders par exemple.

2 univers branes reliés par une "corde"Cette vision des choses est possible dans la théorie des cordes. Cette théorie, et notamment celle sous-jacente dite "théorie M", représente les particules élémentaires de la physique non pas par des billes, mais par des cordes extrêmement petites (100 milliards de milliards de fois plus petites qu'un noyau d'hydrogène) évoluant dans un espace étrange à 10 ou 26 dimensions, et pouvant vibrer à différentes fréquences.
Si la théorie des cordes basiques considère que seules 3 dimensions spatiales nous sont accessibles (les autres sont repliées sur elles-même et donc trop petites pour l'être), la théorie M en accepte une 4ème : la structure de notre univers ressemblerait à une membrane souple (la brane) et autorisant la présence d'une autre brane évoluant en parallèle à la nôtre. Dans le cas du scénario de "l'univers Ekpyrotique" proposé en 2001 par Khoury et Steinhardt, le Big Bang correspondrait à une collision entre les branes. Cette théorie prend pour symptôme le mystère de la matière noire, une matière dont on observe les effets, et qui composerait près de 90% de notre univers et qui, pourtant, reste inobservable à ce jour.
En effet, la théorie suppose que la matière noire serait la matière qui composerait l'univers brane parallèle, dont les effets gravitationnels agiraient sur notre univers.

Comment les étudier et les observer

Bien évidemment cela est très compliqué. Voire impossible. Néanmoins rien n'est tout à fait perdu, puisque selon la Théorie M et celle de l'univers miroir, il serait possible d'envoyer des informations à travers un trou noir. Certains scientifiques pensent même que les rayons gamma sont les résultats d'informations envoyées, volontairement ou non, d'un univers parallèle vers le nôtre.
Moins spéculativement, les récents résultats du satellite-télescope Planck concernant le fond diffus cosmologique vont être étudiés. Ce fond diffus est une trace laissée par une époque très très proche du Big Bang où l'univers était si chaud que nous en captons encore aujourd'hui les résidus. L'analyse de ce rayonnement fossile permettra -beaucoup l'espèrent- d'en connaître plus sur l'origine de l'univers, mais aussi de détecter, pourquoi pas, d'éventuelles traces laissées par la collision de notre univers avec un autre, parallèle.

Les observations du satellite Planck