Même les physiciens sont agacés par la théorie du multivers

Que pensez-vous du multivers? La question n'était pas complètement inattendue pour notre conférence impromptue à table, mais il m'a pris par surprise. Non pas qu'on ne m'ait jamais posé de questions sur le multivers auparavant, mais expliquer la construction théorique est une chose, et expliquer mes sentiments pour elle en est une autre. Je peux exprimer tous les arguments standard et les principales questions sur le multivers, je peux naviguer dans les faits et les détails techniques, mais je me perds dans les résultats.

Les physiciens ne sont pas habitués à parler de leur relation avec quelque chose. Nous sommes pour des connaissances solides, des estimations quantitatives et des expériences. Mais même la meilleure analyse impartiale ne commence qu'après avoir décidé de la direction à suivre. Dans un domaine naissant, un choix se pose généralement d'opportunités, chacune ayant ses propres mérites, et souvent nous choisissons instinctivement l'une d'entre elles. Ce choix est déterminé par le raisonnement émotionnel au-dessus de la logique. À quelle position vous vous associez, comme le dit le physicien de l'Université de Stanford, Leonard Susskind, «plus que des faits scientifiques et des principes philosophiques. C'est une question de bon goût en science. Et, comme tous les débats sur les goûts, les sentiments esthétiques y participent. »



Je suis moi-même impliqué dans la théorie des cordes, et l'une de ses caractéristiques est la possibilité de l'existence d'une multitude de versions logiquement cohérentes d'autres univers que le nôtre. Le processus qui a créé notre Univers peut en créer d'autres, ce qui conduit à un nombre infini d'univers, où tout ce qui se passe peut se produire. La séquence de raisonnement part d'un endroit que je connais et je peux suivre les boucles qui font les équations dans leur danse sur la page menant à cette conclusion, mais bien que j'imagine le multivers comme une construction mathématique, je ne peux pas croire qu'il va soudainement sauter domaine des théories et fera ses preuves dans la réalité. Comment puis-je prétendre que je n'ai aucun problème avec un nombre infini d'exemplaires de moi-même marchant dans des mondes parallèles et prenant des décisions, comme des similaires,si différent du mien?

Je ne suis pas le seul à être aussi ambivalent. Le débat sur le multivers a été houleux, et il reste une source de controverse parmi les scientifiques les plus éminents de notre époque. Le débat multivers n'est pas seulement une discussion sur les détails d'une théorie. Il s'agit d'une lutte sur le thème de l'identité et des résultats, sur quoi repose l'explication, en quoi consiste la preuve, comment nous définissons la science et si tout cela a du sens.

Chaque fois que je parle du multivers, j'ai une réponse à l'une des questions inévitables. Que nous vivions dans un univers ou un multivers, ces classifications se réfèrent à des échelles au-delà de leur imagination. Quel que soit le résultat, la vie autour de nous ne changera pas. Alors quelle est la différence?

Il y a une différence, car où nous sommes affecte qui nous sommes. Des lieux différents conduisent à des réactions différentes, d'où naissent diverses possibilités. Un objet peut sembler différent sur un arrière-plan différent. Nous sommes déterminés par l'espace que nous habitons de façon beaucoup plus importante que nous ne le pensons. L'univers est la limite de l'expansion. Il contient tous les lieux d'action, tous les contextes dans lesquels nous pouvons imaginer être. Il représente la quantité totale de possibilités, un ensemble complet de tout ce que nous pouvons être.

La mesure n'a de sens que dans un cadre de référence. Les nombres sont évidemment abstraits jusqu'à ce qu'on leur attribue des unités, mais même des définitions floues comme «trop loin», «trop petit», «trop étrange» impliquent un certain système de coordonnées. Trop loin implique un point de référence. Trop petit fait référence à l'échelle. Trop étrange implique un contexte. Contrairement aux unités qui sont toujours déclarées, le cadre de référence des hypothèses est rarement défini, mais les valeurs attribuées aux choses - objets, phénomènes, expérience - sont néanmoins calibrées le long de ces axes invisibles.

Si nous constatons que tout ce que nous savons et pouvons trouver est situé dans une seule des poches du multivers, toute la fondation se déplacera, sur laquelle nous avons placé notre grille de coordonnées. Les observations ne changeront pas, mais les conclusions changeront. La présence d'autres univers de bulles peut ne pas avoir d'effet sur les mesures que nous prenons, mais elle peut affecter la façon dont nous les interprétons.

La première chose qui frappe le multivers est son immensité. C'est plus que tout ce que l'humanité a traité - une telle exaltation est impliquée dans le nom lui-même. On pourrait comprendre si la réaction émotionnelle au multivers proviendrait d'un sentiment de sous-estimation de soi. Mais la taille du multivers est probablement la moins controversée de ses propriétés.

Gian Giudice, le chef des théoriciens du CERN, parle au nom des physiciens quand il prétend qu'un regard dans le ciel nous éclaircit le cerveau. Nous imaginons déjà notre échelle. Si le multivers existe, alors, comme il le dit, "le problème de m'opposer à l'immensité de l'univers ne changera pas". Beaucoup sont même rassurés par une telle perspective cosmique. Par rapport à l'univers, tous nos problèmes et drames de vie sont tellement réduits que "tout ce qui se passe ici n'a pas de sens", explique le physicien et auteur Lawrence Krauss. "Cela me réconforte vraiment."

De superbes photographies prises par lui. Hubble, devant les poèmes d' Octavio Pazà propos de la "vaste nuit" et du "chant galactique" de Monty Python, il y a un romantisme associé à notre échelle lilliputienne. À un moment donné de notre histoire, nous avons accepté notre infinie petitesse.



Est-ce à cause de notre peur des proportions que nous sommes si réticents à accepter le concept du multivers, qui inclut des mondes qui sont en dehors de notre champ de vision et sont voués à être là? C'est, bien sûr, une plainte très courante que j'entends de mes collègues. Le physicien sud-africain George Ellis, fortement opposé au multivers, et le cosmologiste britannique Bernard Carr, tout aussi agitant pour elle, ont discuté de ces questions dans plusieurs conversations charmantes. Carr estime que leur point de divergence fait référence à "quelles propriétés de la science doivent être considérées comme inviolables". Un indicateur commun est l'expérimentation. Les observations comparatives sont un substitut acceptable. Les astronomes ne sont pas en mesure de contrôler les galaxies, mais ils les négligent par millions, sous différentes formes et dans différents états. Aucune des méthodes ne convient au multivers. Ment-elle, alorsen dehors du domaine scientifique?

Susskind, l'un des pères de la théorie des cordes, est encourageant. En science empirique, il existe une troisième approche: tirer des conclusions sur les objets et phénomènes invisibles à partir de ce que nous pouvons voir. Par exemple, il suffira de prendre des particules subatomiques. Les quarks sont à jamais liés aux protons, neutrons et autres particules composites. "Ils sont, pour ainsi dire, cachés derrière le voile", explique Sasskind, "mais maintenant, bien que nous n'ayons pas vu un seul quark isolé, personne ne remettra sérieusement en question l'exactitude de la théorie des quarks. Cela fait partie des fondements de la physique moderne. »

Alors que l'univers se dilate avec l'accélération, les galaxies maintenant à l'horizon du champ de vision vont bientôt disparaître derrière lui. Nous ne pensons pas qu'ils iront dans l'oubli, tout comme nous ne pensons pas que le navire sera désintégré, se cachant derrière l'horizon. Si les galaxies que nous connaissons peuvent exister dans des régions éloignées en dehors du champ de vision, qui dira qu'il ne peut rien y avoir d'autre? Des choses que nous n'avons jamais vues et que nous ne verrons jamais? Dès que nous reconnaissons la possibilité de régions en dehors de nos horizons, les conséquences augmentent de façon exponentielle. L'astronome royal britannique Martin Rees compare cette ligne de raisonnement à la thérapie par aversion. Lorsque vous reconnaissez la présence de galaxies en dehors de notre horizon actuel, vous "commencez avec une petite araignée qui est très loin", mais,vous n'avez pas le temps de regarder en arrière lorsque vous laissez libre cours à la possibilité d'un multivers habité par des mondes infinis, peut-être très différent du vôtre - c'est-à-dire, "vous trouverez une tarentule rampant sur vous."

L'incapacité à contrôler directement des objets n'a jamais été mon critère personnel pour déterminer la pertinence d'une théorie physique. Si quelque chose m'inquiète au sujet du multivers, je suis sûr que cela n'a rien à voir avec cela.

Le multivers défie encore une autre vision qui nous est chère - l'unicité. Cela pourrait-il causer des problèmes? Comme l'explique le cosmologiste Alexander Vilenkin, quelle que soit la taille de la région observée, tant qu'elle est finie, elle peut se trouver dans un nombre fini d'états quantiques. Et la description de ces états détermine uniquement le contenu de la région. Si ces régions sont infiniment nombreuses, alors le même état sera certainement reproduit ailleurs. Même nos mots seront reproduits avec précision. Alors que le processus se poursuit à l'infini, il y aura un nombre infini de nos copies.



«Le fait d'avoir ces copies me déprime», explique Vilenkin. - Notre civilisation a de nombreuses caractéristiques négatives, mais nous pourrions au moins revendiquer son caractère unique en tant qu'œuvre d'art. Et maintenant, nous ne pouvons pas dire cela non plus. » Je comprends ce qu'il veut dire. Cela m'excite, mais je ne suis pas sûr que ce soit cette pensée qui soit au cœur de mon mécontentement. Comme Vilenkin le dit avec envie: "Je ne suis pas assez arrogant pour dire à la réalité ce que cela devrait être."

Le mystère principal du débat réside dans une étrange ironie. Alors que le multivers augmente notre concept de réalité physique à une taille presque inimaginable, il évoque un sentiment de claustrophobie en traçant la frontière entre nos connaissances et notre capacité à acquérir des connaissances. Les théoriciens rêvent d'un monde sans volonté propre, décrit par des équations autosuffisantes. Notre objectif est de trouver une théorie logiquement complète, fortement limitée par l'autosuffisance, et ne prenant qu'une forme. Alors pour nous, qui ne savons même pas d'où ou pourquoi cette théorie est venue, sa structure ne sera pas aléatoire. Toutes les constantes fondamentales de la nature émergeront «des mathématiques, du nombre π et des dieux», comme le dit Raphael Bousso, physicien de Berkeley.

C'est l'attrait de la théorie générale de la relativité d'Einstein - la raison pour laquelle les physiciens du monde entier s'exclament en raison de sa beauté immortelle inhabituelle. Les considérations de symétrie dictent les équations si clairement que la théorie semble inévitable. C'est ce que nous voulions répéter dans d'autres domaines de la physique. Et jusqu'à présent, nous n'avons pas réussi.

Depuis des décennies, les scientifiques recherchent des raisons physiques pour lesquelles les constantes fondamentales doivent prendre exactement les valeurs qu'elles ont, mais jusqu'à présent, aucune raison n'a été découverte. En général, si nous utilisons les théories disponibles pour calculer les valeurs possibles de certains des paramètres connus, les résultats sont ridiculement loin des valeurs mesurées. Mais comment expliquer ces paramètres? S'il n'y a qu'un seul univers, alors les paramètres qui le contrôlent doivent être dotés d'une signification particulière. Soit le processus qui contrôle le choix des paramètres est aléatoire, soit il a une sorte de logique, ou même un objectif bien pensé.

Aucune des options ne semble attrayante. Nous, scientifiques, passons notre vie à chercher des lois, car nous pensons que tout se passe pour une raison quelconque, même si nous ne le savons pas. Nous recherchons des modèles, car nous croyons en un certain ordre dans l'univers, même si nous ne le voyons pas. Le pur hasard ne rentre pas dans cette vision du monde.

Mais je ne veux pas non plus parler d'un plan raisonnable, car cela implique l'existence d'une certaine force qui a précédé les lois de la nature. Cette force doit choisir et juger qu'en l'absence d'une structure aussi claire, équilibrée et étroitement limitée, comme par exemple les ressources génétiques, elle implique l'arbitraire. L'idée de l'existence de plusieurs univers logiquement cohérents, dont un seul a été choisi, est ouvertement insatisfaisante. Si tel était le cas, alors, comme le dit le cosmologiste Dennis Sciama, il faudrait penser qu '«il y a quelqu'un qui étudie une telle liste et condamne:' Non, nous n'aurons pas un tel univers, et nous ne le ferons pas. Il n'y en aura qu'un. »

Personnellement, cette option, avec tous ses sous-textes sur ce qui pourrait être, me dérange. Diverses scènes me viennent à l'esprit: des enfants abandonnés dans un orphelinat d'un film oublié quand l'un d'eux est adopté; visages de gens qui luttent fiévreusement pour un rêve, mais ne l'atteignent pas; fausses couches au premier trimestre. Des choses qui étaient presque nées, mais qui ne pouvaient pas, me tourmentaient. S'il n'y a aucune limitation théorique qui exclut toutes les possibilités sauf une, un tel choix semble cruel et injuste.

Dans une création aussi soigneusement réglée, comment expliquer des souffrances inutiles? Étant donné que ces problèmes philosophiques, éthiques et moraux n'appartiennent pas au domaine de la physique, la plupart des scientifiques évitent leur discussion. Mais le lauréat du prix Nobel Steven Weinberg a parlé en leur nom: "Y a-t-il des traces d'un créateur magnanime dans nos vies? Chacun répondra à cette question par lui-même." Ma vie était incroyablement heureuse. Mais quand même, j'ai vu comment ma mère est morte douloureusement d'un cancer, comment la maladie d'Alzheimer a détruit l'identité de mon père et combien de cousins ​​et de cousins ​​germains ont été tués pendant l'Holocauste. Les signes de la présence du créateur magnanime sont très bien cachés. »

Face à la douleur, l'accident est beaucoup plus facile à accepter que l'ignorance impitoyable ou l'atrocité délibérée présente dans un univers méticuleusement pensé.

Le multivers a promis de nous distraire de ces terribles pensées, de nous donner une troisième option, en déjouant le dilemme de l'explication.

Bien sûr, le multivers de la physique n'a pas été inventé pour cela. Elle est apparue pour d'autres raisons. La théorie de l'inflation cosmique devait expliquer la fluidité à grande échelle et le manque de courbure de l'univers. «Nous cherchions une explication simple de la raison pour laquelle l'Univers ressemble à une grosse boule», explique le physicien de Stanford Andrei Linde. "Nous ne savions pas que quelque chose irait à cette idée dans la charge." Le fardeau était de comprendre que notre Big Bang n'était pas unique, et qu'en fait, il devait y avoir un nombre infini de telles explosions, chacune créant un espace-temps sans rapport.

Puis vint la théorie des cordes. Aujourd'hui, c'est le meilleur candidat pour une théorie unifiée de tout. Il réalise non seulement l'impossible - la réconciliation de la gravité et de la mécanique quantique - mais y insiste simplement. Mais pour un circuit qui réduit l'incroyable diversité de l'univers à un ensemble minimal de briques de construction, la théorie des cordes souffre d'un problème humiliant: nous ne savons pas comment déterminer les valeurs exactes des constantes fondamentales. Selon les estimations actuelles, il existe$$$10^{500}$





Mais, nous libérant de l'ancienne dichotomie, le multivers nous laisse dans un état d'anxiété. La question avec laquelle nous nous débattons depuis si longtemps n'a peut-être pas de réponse plus profonde que «voici comment cela fonctionne». C'est peut-être le mieux que nous puissions faire, mais nous ne sommes pas habitués à de telles réponses. Il ne casse pas les couvertures et n'explique pas comment tout fonctionne. De plus, il rompt le rêve des théoriciens, arguant qu'une solution unique ne peut être trouvée, car elle n'existe pas.

Certaines personnes n'aiment pas cette réponse, d'autres pensent que cela ne peut pas être appelé une réponse, tandis que d'autres l'acceptent simplement.

Pour le lauréat du prix Nobel David Gross [David Gross], il semble que le multivers "sent les anges". Il dit qu'accepter le multivers revient à abandonner, à accepter que vous ne comprendrez jamais rien, car tout ce que vous voyez peut être réduit à un «hasard historique». Son collègue Nobel, Gerard 't Hooft, se plaint de ne pas pouvoir accepter un scénario dans lequel vous devez "trier toutes les décisions jusqu'à ce que vous trouviez celle qui correspond à notre monde". Il dit: "Les physiciens n'ont pas travaillé comme ça dans le passé, et vous pouvez toujours espérer qu'à l'avenir nous aurons de meilleures preuves."

Le cosmologiste de Princeton Paul Steinhardt appelle le multivers «la théorie de tout» car il admet tout et n'explique rien. «La théorie scientifique doit être sélective», dit-il. "Sa force réside dans la quantité exclue de possibilités." S'il inclut toutes les possibilités, il n'exclut rien et sa force est nulle. » Steinhardt a été l'un des premiers partisans de l'inflation jusqu'à ce qu'il se rende compte qu'elle conduit à un multivers et crée un espace de possibilités, au lieu de faire des prédictions spécifiques. Depuis lors, il est devenu l'un des principaux détracteurs de l'inflation. Dans un récent épisode de Star Talk, il s'est présenté comme un défenseur des alternatives multivers. «Qu'est-ce qui vous a ennuyé dans le multivers? - le chef a plaisanté. "Elle a détruit l'une de mes idées préférées", a répondu Steinhardt.

Les physiciens ont dû faire face à la vérité, aux concepts absolus, aux prédictions. Soit les choses sont, soit non. Les théories ne doivent pas être flexibles ou inclusives, elles doivent être restrictives, rigoureuses, excluant les options. Dans toutes les situations, je veux pouvoir prédire le résultat probable - et idéalement, le seul et inévitable -. Le multivers ne nous donne rien.

Le débat sur le multivers se traduit souvent par des débats bruyants où les sceptiques accusent les partisans de trahir la science. Mais il est important de réaliser que personne n'a choisi cet état de fait. Tout le monde veut un univers issu organiquement de beaux principes profonds. Mais d'après ce que nous savons, ce n'est pas le cas dans notre univers. Elle est ce qu'elle est.

Dois-je m'opposer à l'idée du multivers? Doit-elle rester à l'écart? Beaucoup de mes collègues essaient de le présenter sous un jour plus favorable. Logiquement, travailler avec un nombre infini d'univers est plus facile que de travailler avec un seul - moins de choses doivent être expliquées. Selon Sciam, le multivers «satisfait en quelque sorte le rasoir d'Occam, car vous voulez minimiser le nombre de contraintes aléatoires placées sur l'univers». Weinberg dit qu'une théorie qui est exempte d'hypothèses arbitraires et n'a pas subi "un réglage minutieux pour s'adapter aux observations" est belle en soi. Il peut s'avérer que cette beauté est similaire à la beauté de la thermodynamique, avec une beauté statistique qui explique l'état d'un système macroscopique, mais pas de chacune de ses composantes individuelles.«À la recherche de la beauté, vous ne pouvez pas être sûr à l'avance où vous la trouverez, ni quel type de beauté vous trouverez», explique Weisenberg.

Plusieurs fois, lorsque j'ai réfléchi à ces problèmes intellectuels complexes, mes pensées sont revenues à la sagesse simple et belle du Petit Prince de l'œuvre d'Antoine de Saint-Exupéry, qui, considérant sa rose bien-aimée unique à tous les mondes, s'est retrouvé dans la roseraie. Déconcerté par une telle trahison et attristé par la perte d'importance - ses roses et lui-même - il pleure. Au final, il se rend compte que sa rose est «plus importante que des centaines d'autres», car c'est la sienne.

Dans notre univers, il n'y a peut-être rien de spécial si ce n'est le nôtre. N'est-ce pas suffisant? Même si toutes nos vies et tout ce que nous pouvons savoir sont insignifiants à l'échelle cosmique, ils sont toujours les nôtres. Il y a quelque chose de spécial ici et maintenant que quelque chose est à moi.

Plusieurs fois au cours des derniers mois, j'ai reproduit dans ma tête ma conversation avec Jiane Judis. J'ai trouvé la confiance dans la façon dont il traitait calmement un grand nombre d'univers possibles et des choix apparemment aléatoires faits par le nôtre. Peut-être que le multivers nous dit simplement que nous travaillons sur les mauvais problèmes, dit-il. Peut-être, comme Kepler avec les orbites des planètes, nous essayons de trouver une signification plus profonde en nombre qu'il n'y en a.

Comme Kepler ne connaissait que l'existence du système solaire, il pensait que certaines informations importantes étaient cachées dans la forme des orbites des planètes et dans les distances entre elles, mais il s'est avéré que ce n'était pas le cas. Ces valeurs n'étaient pas fondamentales, elles n'étaient que des données environnementales. À l'époque, cela aurait pu sembler regrettable, mais du point de vue de la relativité générale, nous ne ressentons plus de sentiment de perte. Nous avons une grande explication de la gravité. Juste dans cette explication, les significations associées aux orbites des planètes ne sont pas des constantes fondamentales.

Peut-être, dit Judis, que le multivers implique quelque chose de similaire. Peut-être que nous devons abandonner ce que nous saisissons. Vous avez peut-être besoin de penser plus largement, de vous regrouper, de changer les questions que nous posons à la nature. Selon lui, le multivers peut ouvrir «des possibilités extrêmement satisfaisantes, agréables et épanouissantes».

De tous les arguments pour le multivers, j'aime le plus celui-ci. Dans n'importe quel scénario dans n'importe quel système physique, vous pouvez poser une infinité de questions. Nous essayons de démêler le problème jusqu'à ses fondements et de poser les questions les plus fondamentales, mais notre intuition est construite sur ce qui était avant, et il est possible que nous nous basions sur des paradigmes qui ne sont plus pertinents pour les nouveaux domaines que nous essayons d'étudier.

Le multivers ressemble plus à une clé qu'à une porte fermée. De mon point de vue, le monde est devenu coloré d'espoir et rempli d'opportunités. Il n'est pas plus inutile qu'un gazebo plein de roses.

Source: https://habr.com/ru/post/fr400813/