vignette|Illustration abstraite et symbolique du multivers. En sciences, le multivers est l'ensemble des univers présents concurremment, dans le cadre d'une théorie cosmologique donnée.
Historique L'idée d'univers multiples se rencontre pour la première fois chez le philosophe grec Anaximandre ().
Nicolas de Cues (Docte Ignorance, 1440) ainsi que Giordano Bruno (L'Infini, l'univers et les mondes, 1584) Toutefois, Bruno ne concevait pas l'existence d'une multitude d'univers, mais soutenait plutôt que l'univers était infini et dépourvu de centre, incluant une multitude de mondes centrés sur leur étoile. Pour lui, ces mondes n'étaient accessibles et visibles que pour leurs habitants, idée qui sera reprise près de quatre siècles plus tard dans la notion d' « univers multiples ». Au début du , le philosophe Leibniz propose une théorie des « mondes possibles », dans un contexte théologique. Il développe l'idée que Dieu en son entendement conçoit d’autres mondes possibles, parmi lesquels il a choisi le meilleur, qui est le nôtreG.W. Leibniz, Essais de Théodicée sur la bonté de Dieu, la liberté de l'homme et l'origine du mal, 1710..
Le mot « multivers » est employé pour la première fois en français en 1912 par le philosophe Jean Bourdeau commentant l'œuvre du romancier de science-fiction J.-H. Rosny aîné : Cependant, cet usage reste longtemps isolé.
À partir des années 1930, il existe deux nouvelles grandes théories physiques déjà bien établies : d'un côté, la relativité générale, qui décrit le comportement de la matière à l'échelle cosmique, ainsi que le mécanisme de la gravité, et de l'autre, les hypothèses et les théories de la physique quantique, qui décrivent le comportement des particules atomiques et subatomiques, ainsi que les forces s'exerçant à cette échelle (électromagnétisme, force nucléaire forte et force nucléaire faible). Le problème qui s'est posé alors à des physiciens comme Einstein, Niels Bohr ou Schrödinger a été celui du rapprochement de ces deux types de théories qui prétendaient chacune proposer une conception valide du comportement de l'univers tout en entier. Or, à l'échelle cosmique, comme à l'échelle macroscopique, la nature semble ne pas pouvoir être comprise à partir des mêmes règles que celles qui décrivent le comportement des particules élémentaires, à l'échelle subatomique.
Points de départ : mécanique quantique et cosmologie La « théorie des mondes multiples » présentée et développée dans les années 1950 par le physicien américain Hugh EverettHugh Everett, Reviews of Modern Physics, 29, 1957, constitue une tentative de résolution du problème de la superposition des états quantiques (cf. le chat de Schrödinger). Elle suppose que notre monde coexiste avec de nombreux autres univers, qui se divisent continuellement en univers divergents, différents et inaccessibles entre eux. D'après Everett, chaque monde contient une version unique de chaque personne (chaque observateur) qui vit une situation différente au même moment du temps..
Indépendamment, en cosmologie, les recherches à propos de l'inflation cosmique dans les années 1980, théorie initiée par Alan H. Guth (né en 1947, Massachusetts Institute of Technology) puis complétée par Andreï D. Linde (né en 1948, Stanford University) et Alexander Vilenkin (né en 1949, Tufts University), ont amené à supposer l'existence d'une « inflation éternelle ». Selon cette théorie, il se peut qu'il y ait un nombre infini d' « univers bulles » produits de cette manière, sans connexions les uns avec les autres, ou de façon très marginaleCf. David Deutsch, L'étoffe de la réalité (1997), Paris, Cassini, 2003. Cela est même quasiment inévitable si on prend en compte les fluctuations quantiques dans cette théorie. Dans ce cas, il n'y a aucune raison de penser que les lois de la physique soient les mêmes dans chaque univers, et il existerait ainsi bien plus d'univers que d'univers concevables par nous.
Toutefois Alan Guth admet que si l'inflation peut être considérée comme éternelle dans le futur, il n'en va pas de même en direction du passé, si bien que cela ne résout pas le problème de l'origineLouis Loujoz, L’extractionnisme est un humanisme, Paris, Éditions du Moindre, 2018. "Although inflation is generically eternal into the future, it is not eternal into the past".
Définitions Tout d'abord, ainsi que le souligne Leonard Susskind, d’autres termes que multivers ont été proposés pour nommer la notion d’une multitude d’univers. Par exemple : megavers, plurivers. Mais multivers est celui qui semble s’être définitivement imposé.
Pour donner un sens à la notion de "multitude d'univers", il est nécessaire de bien définir d'abord la notion d'univers. Le physicien et philosophe Aurélien BarrauAurélien Barrau est également maître de conférences à l’université Grenoble-Alpes et au Laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de Grenoble (CNRS), membre de l’Institut Universitaire de France. propose une définition d'un univers, par rapport à l'hypothèse des univers multiples ou multivers:
Le concept d’Univers est ici utilisé suivant la pratique usuelle en cosmologie physique. Il ne réfère pas à l’universum, c’est-à-dire à la totalité, au « tout entier » (auquel cas la notion d’univers multiples serait une contradiction dans les termes), mais à l’ensemble de ce qui a pu exercer une influence sur un point donné. Notre univers est ainsi une sphère centrée sur la Terre et dont le rayon est de l’ordre de d’années-lumière.
Approche scientifique Si son existence ne prête pas à la critique en tant qu'abstraction, des physiciens quantiques comme David Deutsch le créditent d'une existence réelle et affirment que cette notion explique de façon simple et intuitive, bien qu'audacieuse, des phénomènes autrement mal interprétables. S'il faut distinguer la contrafactualité en physique de la contrafactualité logique, des métaphysiciens tels que David Lewis soutiennent aussi l'existence réelle des mondes possibles. Il faut en rapprocher le « principe de fécondité » du philosophe américain Robert NozickRobert Nozick, Philosophical Explanations, Chapitre 2, § Fecundity, Harvard University Press. Cambridge, Massachusetts, 1994..
Le cosmologiste américain Max Tegmark. a établi une classification des différentes théories de multivers possibles selon quatre niveaux.. Le premier niveau conçoit qu’au sein même de notre unique univers, on peut concevoir une multitude d’univers dont nous n’avons pas la connaissance puisqu’ils excèdent notre horizon cosmologique, lequel correspond à la limite d'où aucun signal, de quelque nature que ce soit, ne peut être reçu du fait du caractère fini de la vitesse de la lumière et de l'expansion de l'univershorizon cosmologique. Il ne s’agit pas en fait d’univers réellement distincts, mais comme autant d’univers définis par les observateurs qui en occupent le centre, et séparés les uns des autres par des distances qui excèdent les horizons cosmologiques propres à chaque univers. Dans ce multivers, les lois physiques internes à chaque univers demeurent évidemment les mêmes. Le second niveau est le multivers issu de la théorie de l’inflation d’Alan Guth, qui postule, à l'origine de l'univers, une inflation soudaine et extraordinairement puissante, ce qu'on nomme le big bang, conséquence d'une force gravitationnelle initialement répulsive., ultérieurement modifiée par Andreï Linde et Alexander Vilenkin, lesquels conçoivent que cette inflation se poursuit éternellement (théorie de l'inflation éternelle) mais se ralentissant en différents endroits, ce qui aboutit à l'apparition d'univers multiples.. C'est ainsi que de multiples univers coexistent, chacun issu de son propre Big BangPlanck a-t-il vu des traces du multivers éternel ?. À la différence du multivers de niveau 1, ces multivers peuvent avoir des lois physiques différentes. Voir Gabriele Veneziano. Ainsi le physicien Leonard Susskind parle de « paysage » cosmiqueLeonard Susskind, The Cosmic Landscape, String Theory and the Illusion of Intelligent Design, Little, Brown and Company, 2005 : il entend par là qu’existe comme un paysage embrassant de multiples possibilités d’univers, avec des constantes fondamentales et des lois physiques différentes. On parle de « mousse d'univers » ou de multivers en « bulles de champagne », parce qu'à tout moment apparaissent des univers, qui vont se déployer puis disparaître, comme des bulles. Il faudrait rattacher à ce second niveau la conception du multivers telle que la propose la théorie des branes issue de la théorie des cordes ; dans cette théorie, il est possible qu'une infinité d'univers à quatre dimensions coexistent sur des branes différentes, de la même façon que des pages d'un livre coexistent sans intersection, les forces fondamentales ne s'exerçant qu'au sein d'une même brane. Si la gravitation constitue l'exception, il serait possible, théoriquement, de détecter les autres univers par cette interaction. Le multivers de niveau 3 est celui d'Hugh Everett, où l'univers (ainsi que l'observateur lui-même) fourche à chaque observation d'état quantique sans que les lois fondamentales en soient changées. Cette interprétation offre une solution au problème de la mesure (illustré par le paradoxe du chat de Schrödinger). Cependant, le nom d'« univers multiples » associé parfois à cette théorie est trompeur : dans l'interprétation d'Everett, il n'y a jamais qu'un seul univers, qui se scinde en plusieurs portions ne pouvant guère interagir les unes avec les autres (sauf cas particulier comme les fentes de Young) en raison du phénomène de décohérence quantique. Les conséquences macroscopiques de l'existence de ces différentes portions sont encore aujourd'hui impossibles à mesurer. Quant aux termes « univers parallèles », ils sont ici impropres, tous ces univers ayant par construction un point commun dans le temps (à moins d'admettre le sous-entendu implicite à partir du point de scission). Ce multivers de niveau 3 tel que le propose Everett est un multivers totalement différent des précédents, puisque qu’inclus au sein d’un espace appelé espace de Hilbert de dimension infinie. Enfin, le multivers de niveau 4 contient la notion de multivers constitué de structures mathématiques variéesLa Recherche, Dossier spécial « Qu’est-ce que le réel », juillet août 2014, , , c'est-à-dire l’hypothèse d'univers qui ne seraient que mathématiques (l’hypothèse de l’univers mathématique). Il n’y a pas de matière « solide » ultime, mais seulement des rapports mathématiques qui engendrent la réalité..
Si plusieurs physiciens, comme David Deutsch, s'emploient à trouver des moyens de confirmer ou d'infirmer cette existence du multiversDavid Deutsch, The Fabric of Reality., la littérature de science-fiction y avait très tôt trouvé un vaste thème à exploiter, souvent combiné avec celui du voyage temporel.
Un modèle explicatif En physique, l'hypothèse du multivers (appelé aussi « univers multiples ») est un modèle cosmologique dont l'une des fonctions est de résoudre le problème de la mesure quantique, dans le cadre de la physique des particules élémentaires. Ce modèle s'inscrit dans un programme d'unification des deux grandes théories de la physique : la relativité générale et la physique quantique.
Un modèle d'explication de la superposition des états quantiques