Espace · Les fondamentaux
La limite de ce que nous pouvons observer n’est pas nécessairement celle de l’Univers. La question d’un « extérieur » recouvre plusieurs idées distinctes : davantage d’espace, un univers fini sans bord ou un hypothétique multivers.
L’observabilité est une relation, pas un mur
Notre horizon cosmique résulte de la vitesse finie de propagation de l’information et de l’évolution de l’espace-temps. Il délimite les régions depuis lesquelles des signaux ont pu nous parvenir. Il ne signifie pas qu’au-delà de cette limite, plus rien n’existe soudainement. La région aujourd’hui observable est une portion de l’Univers dont nous n’occupons le centre que parce que nous observons depuis notre propre position. Un observateur très éloigné aurait, en principe, son propre horizon d’observation. Cela ne fait pas de notre position un centre particulier de l’Univers dans son ensemble. L’image d’une scène qui ne s’étendrait que jusqu’au bord de notre cercle de visibilité serait donc inappropriée. La taille totale de l’Univers n’est pas connue. Celui-ci peut s’étendre bien au-delà de notre horizon. Mais une observation limitée ne permet, à elle seule, ni de déterminer jusqu’où il s’étend au-delà, ni de prouver que l’ensemble est infini. Les énoncés scientifiques devraient s’arrêter là où s’arrête leur fondement observationnel, ou indiquer clairement les hypothèses de modélisation supplémentaires sur lesquelles ils reposent.
Un espace fini n’a pas nécessairement de bord
Dans la vie quotidienne, les objets finis ont souvent un bord extérieur. Ce n’est pas une nécessité pour la géométrie de l’espace dans son ensemble. La surface d’une sphère a une aire finie, mais aucun bord par lequel un habitant de cette surface bidimensionnelle pourrait tomber. On peut y poursuivre son chemin et finir par revenir à son point de départ. Cette analogie vise uniquement à expliquer la différence entre le caractère fini d’un espace et la présence d’un bord. Elle ne prouve pas que notre Univers tridimensionnel possède exactement cette structure. De même, la pièce située à l’extérieur de la sphère représentée ne doit pas être interprétée comme un « extérieur de l’Univers » dont l’existence serait démontrée. L’image fait appel à une dimension supplémentaire pour nous permettre de visualiser l’idée ; la géométrie réelle du cosmos ne requiert pas nécessairement une telle dimension. Les mesures suggèrent qu’à grande échelle, la géométrie de l’espace observable est très proche d’une géométrie plate. Toutefois, compte tenu des incertitudes de mesure, plusieurs géométries et topologies globales peuvent être compatibles avec les observations. Le terme « plat » exprime une propriété géométrique : il ne décrit pas une feuille plane et ne constitue pas, à lui seul, la preuve d’une taille totale infinie.
Sources : [2]
Ce qu’affirment les modèles de multivers
Le terme « multivers » ne désigne pas une théorie unique et unifiée. Dans certains modèles inflationnaires, des régions distinctes peuvent se former, qui ne peuvent plus s’observer mutuellement. D’autres propositions sont liées à des solutions possibles de théories fondamentales. D’autres encore emploient ce mot dans le cadre d’interprétations de la mécanique quantique. Ces idées ne doivent pas être simplement amalgamées en un même ensemble d’autres mondes dont l’existence serait démontrée. De tels modèles peuvent reposer sur des motivations théoriques et faire l’objet d’un examen sérieux dans les débats entre spécialistes. La difficulté réside dans leur mise à l’épreuve empirique. Un concept gagne en solidité scientifique lorsqu’il fournit des conséquences permettant de le distinguer d’autres propositions et de le mettre à l’épreuve, et non simplement parce qu’il paraît spectaculaire ou qu’il étend verbalement la portée d’une théorie connue. À ce jour, aucune preuve observationnelle de l’existence d’autres univers n’a été confirmée. Cela n’implique pas automatiquement que toute approche de ce type soit fausse. Cela signifie qu’il faut distinguer le statut d’une possibilité théorique de celui d’une découverte. Attribuer un pourcentage de probabilité à l’existence d’un multivers ne serait pas non plus rigoureux sans un modèle clairement justifié et des données à l’appui.
Pourquoi les notions d’« avant » et d’« extérieur » atteignent leurs limites
Si le mot « univers » désigne la totalité de l’espace-temps, un « extérieur » spatial n’est, a priori, pas défini. De même, s’interroger sur un instant « avant » l’Univers suppose déjà l’existence d’un temps dans lequel cet instant pourrait se situer. Le langage courant ne suffit pas à déterminer si de telles notions ont un sens dans un modèle physique donné. Le Big Bang chaud décrit l’évolution précoce de l’Univers observable à partir d’un état chaud et dense. Il ne s’agit pas simplement d’une explosion survenue en un lieu précis, dans une pièce vide qui aurait préexisté. Déterminer jusqu’où un modèle peut être extrapolé vers un supposé commencement absolu est une autre question. Pour les conditions extrêmes des tout premiers temps, nous ne disposons pas encore de descriptions pleinement validées de l’ensemble des phénomènes physiques en jeu. La réponse honnête la plus intéressante reste donc ouverte, sans pour autant autoriser n’importe quelle affirmation : au-delà de notre horizon d’observation, il peut exister davantage d’espace ; la forme globale de l’Univers est inconnue ; l’existence d’autres univers n’est pas démontrée. Les interprétations philosophiques et religieuses peuvent soulever des questions supplémentaires. Elles ne devraient toutefois pas se présenter comme des résultats de mesures astronomiques. C’est précisément la distinction nette entre savoir et conjecture qui rend ces sujets si riches d’enseignements.
Sources et informations complémentaires
- [1] NASA: How Big Is Space?nasa.gov
- [2] ESA: Is the Universe Finite or Infinite? Interview with Joseph Silkesa.int
- [3] NASA: The Big Bangscience.nasa.gov
Rédigé avec l’aide de l’IA à partir des sources citées, dans une formulation originale. Les chiffres sont arrondis ; les estimations, les hypothèses de modélisation et les questions de recherche encore ouvertes sont explicitement mises en perspective. Cet article présente des notions fondamentales et ne constitue pas une actualité du jour.