Existe-t-il plus d'un univers ?

Vous êtes-vous déjà imaginé en rockstar ou astronaute dans un univers parallèle ?

L'idée de multiples univers au sein d'un "multivers" a nourri les rêveries et les intrigues de science-fiction, et certains scientifiques la prennent au sérieux.

Cependant, il se pourrait bien que cette réalité soit différente de celle souvent dépeinte par Hollywood. Et personne ne semble s'accorder sur sa véritable nature.

Un univers finement réglé

L'Univers dans lequel nous existons semble parfaitement adapté à nous.

Si la gravité était plus faible, par exemple, nos étoiles et nos planètes ne se seraient peut-être pas formées, explique le professeur Paul Halpern, physicien à l'Université Saint Joseph aux États-Unis et auteur du livre "L'attrait du multivers".

"En revanche, si la gravitation était beaucoup plus forte, l'Univers lui-même se serait effondré très tôt", suggère-t-il.

En réalité, il existe une vingtaine de constantes fondamentales de la nature ; leurs valeurs exactes permettent aux lois de la physique de s'appliquer.

Mais d'où viennent-elles ?

Certains affirment que ces phénomènes témoignent d'un créateur divin, un Dieu qui a conçu notre Univers avec une précision méticuleuse.

D'autres, en revanche, les expliquent par l'existence d'un multivers. S'il existait une infinité d'Univers, chacun possédant une combinaison particulière de ces constantes, nous nous trouverions par hasard dans celui qui abrite la vie intelligente.

Quelles sont les chances d'avoir une telle chance ? Assez élevées, diront certains, car nous n'existerions pas dans tous ces Univers vides pour nous poser cette question. C'est ce qu'on appelle le principe anthropique.

Les physiciens ont proposé toutes sortes d'hypothèses sur l'origine de ces Univers, la plupart s'appuyant sur des calculs mathématiques complexes. Prenons-en deux exemples.

Interprétation des mondes multiples

La première nous vient de la mécanique quantique, ce monde étrange de particules minuscules comme les électrons.

En zoomant sur ce royaume miniature, les physiciens quantiques nous expliquent que les propriétés d'une particule ne sont pas fondamentalement fixes. Un électron n'est ni ici ni là. Il a plutôt certaines probabilités d'être ici, là, ou à n'importe quel autre endroit possible.

Selon la théorie classique, lorsqu'on observe la particule, ces probabilités convergent vers une réalité unique : l'électron occupe une position fixe.

Et tout cela se limite à l'Univers que nous connaissons.

Cela peut paraître difficile à appréhender, mais la mécanique quantique est aujourd'hui largement acceptée par la science.

En 1957, un étudiant de troisième cycle nommé Hugh Everett III proposa une idée dérivée, plus tard appelée l'interprétation des mondes multiples : une particule quantique n'adopte pas une réalité unique et fixe. Au contraire, elle se ramifie simultanément en toutes les réalités possibles, chacune dans son propre univers.

Et lorsqu'une personne observe cette particule quantique, explique Halpern, son existence consciente se divise : une version d'elle-même perçoit une réalité, tandis que d'autres versions perçoivent les autres. Mais ces doubles ne sont pas ceux qui mènent des vies parallèles palpitantes, comme on en voit dans les films, souligne-t-il.

"Imaginez aller au cinéma et voir un film sur quelqu'un qui, au lieu d'observer un électron à zéro nanomètre, l'observe à un nanomètre", illustre Halpern. De telles différences subtiles "ne constitueraient pas vraiment un scénario hollywoodien".

Cette idée du multivers a ses partisans. Mais elle en rebute aussi certains, qui affirment qu'elle est impossible à vérifier : on ne peut pas se téléporter dans un autre univers pour le vérifier, n'est-ce pas ? Et selon le philosophe Karl Popper, si une théorie ne peut être réfutée, alors ce n'est pas de la vraie science.

Cet argument ne semble pas perturber le professeur Geraint Lewis, astrophysicien à l'Université de Sydney. "Peut-être pourrons-nous un jour visiter un autre Univers", suggère-t-il.

"Affirmer qu'une chose est impossible suppose d'avoir une vision d'ensemble, ce qui n'est pas encore le cas", rétorque Lewis.

Il évoque alors une autre objection : le principe du rasoir d'Occam.

"On cherche à ce que les équations les plus simples expliquent le plus de choses", explique-t-il. "Faire appel à une infinité d'Univers pour résoudre un problème ne revient pas à le simplifier au maximum."

L'inflation éternelle

Une autre théorie du multivers s'intéresse aux premiers instants de notre cosmos.

Selon les principales théories actuelles, l'Univers s'est dilaté extrêmement rapidement pendant une infime fraction de seconde.

"Un profil énergétique particulier a engendré cette expansion ultrarapide", explique Halpern.

Lorsque cette expansion s'est arrêtée, l'énergie s'est convertie en matière et en lumière, un phénomène que l'on appelle souvent le Big Bang, donnant naissance à l'Univers tel que nous le connaissons aujourd'hui.

On ignore précisément pourquoi cette inflation cosmique a débuté ou s'est arrêtée dans notre région de l'espace. Dans les années 1980, certains physiciens ont suggéré que l'inflation ne s'est pas arrêtée partout d'un seul coup. Peut-être se poursuit-elle au-delà de notre région.

Selon une version de cette idée d'"inflation éternelle", là où l'inflation s'arrête, cette portion d'espace se fragmenterait en un univers distinct. Et chaque univers serait différent : certains pourraient avoir une gravité extrêmement puissante, d'autres presque inexistante.

"La plupart finiront par être morts et stériles", explique Lewis. "De temps en temps, on en trouvera quelques-uns qui seront habitables."

Mais, comme pour un multivers quantique, tenter d'entrer en contact avec ces autres univers semble pour le moins complexe, compte tenu de l'espace en expansion constante qui nous sépare.

À la recherche d'indices

Cependant, les partisans du multivers suggèrent que si deux univers se sont formés à proximité l'un de l'autre à peu près au même moment, il est possible qu'ils soient brièvement entrés en collision avant d'être repoussés.

Les cosmologistes recherchent les traces de ces collisions dans le fond diffus cosmologique (FDC) – vestiges de la lumière primordiale qui a traversé notre Univers primitif. Cette lumière s'est depuis refroidie et transformée en rayonnement micro-ondes, que nous pouvons observer à travers l'espace grâce aux télescopes.

Selon Halpern, ces traces auraient "une forme de cible".

Certains cosmologistes se sont également intéressés à d'étranges phénomènes du rayonnement de fond cosmologique, comme la fameuse tache froide, qui semble anormalement plus froide que son environnement. Certains ont avancé l'hypothèse qu'elle serait due à l'attraction d'un autre Univers sur le nôtre.

"À ma connaissance, chaque fois qu'une affirmation a été faite", explique Halpern, "d'autres équipes ont mené des analyses statistiques et ont conclu : 'non, cette affirmation ne tient pas la route'."

"Juste un tas d'idées"

Même si l'on découvrait des traces indéniables dans le rayonnement de fond cosmologique, cela suffirait-il à nous convaincre de l'existence d'autres univers si nous ne les rencontrons jamais ?

"En science, il existe de nombreux cas où l'on accepte des preuves indirectes", explique Halpern. Par exemple, nous savons que le centre de la Terre est composé de fer et de nickel, bien que nous n'y ayons jamais mis les pieds.

D'ailleurs, l'idée d'autres univers lui plaît beaucoup.

"Pour l'instant, je me range du côté de l'inflation éternelle, à moins de trouver un meilleur modèle", révèle-t-il.

Lewis est lui aussi ouvert à l'existence d'une forme de multivers. Mais il affirme que nous sommes encore très loin de le définir précisément, tant les théories concurrentes sont nombreuses.

Dans un article de 2025, il écrit que le multivers n'est actuellement "guère plus qu'une hypothèse, un ensemble d'idées et de conjectures".

"Si l'on doit débattre du multivers dans un pub", déclare-t-il à la BBC, "la première étape est de définir précisément de quoi il s'agit."