Un univers à 10 dimensions

Lorsque quelqu’un mentionne « différentes dimensions », nous avons tendance à penser à des choses comme des univers parallèles – des réalités alternatives qui existent parallèlement à la nôtre, mais où les choses fonctionnent ou se sont passées différemment. Cependant, la réalité des dimensions et la façon dont elles jouent un rôle dans l’ordonnancement de notre Univers est vraiment très différente de cette caractérisation populaire.

Pour décomposer, les dimensions sont simplement les différentes facettes de ce que nous percevons comme étant la réalité. Nous sommes immédiatement conscients des trois dimensions qui nous entourent au quotidien – celles qui définissent la longueur, la largeur et la profondeur de tous les objets de nos univers (les axes x, y et z, respectivement).

Au delà de ces trois dimensions visibles, les scientifiques pensent qu’il peut y en avoir beaucoup plus. En fait, le cadre théorique de la théorie des supercordes postule que l’univers existe dans dix dimensions différentes. Ces différents aspects sont ce qui régit l’univers, les forces fondamentales de la nature et toutes les particules élémentaires qu’il contient.

La première dimension, comme déjà noté, est celle qui lui donne la longueur (alias l’axe des x). Une bonne description d’un objet unidimensionnel est une ligne droite, qui n’existe qu’en termes de longueur et n’a aucune autre qualité perceptible. Ajoutez-y une deuxième dimension, l’axe des y (ou la hauteur), et vous obtenez un objet qui devient une forme bidimensionnelle (comme un carré).

La troisième dimension implique la profondeur (l’axe des z), et donne à tous les objets un sens de la superficie et une section transversale. L’exemple parfait est le cube, qui existe en trois dimensions et possède une longueur, une largeur, une profondeur, et donc un volume. Au-delà de ces trois dimensions se trouvent les sept dimensions qui ne nous sont pas immédiatement apparentes, mais qui peuvent tout de même être perçues comme ayant un effet direct sur l’univers et la réalité telle que nous la connaissons.

Les scientifiques pensent que la quatrième dimension est le temps, qui régit les propriétés de toute matière connue à tout moment. Avec les trois autres dimensions, connaître la position d’un objet dans le temps est essentiel pour tracer sa position dans l’univers. C’est dans les autres dimensions que les possibilités les plus profondes entrent en jeu, et c’est en expliquant leur interaction avec les autres que les choses deviennent particulièrement délicates pour les physiciens.

Selon la théorie des cordes, les cinquième et sixième dimensions sont celles où la notion de mondes possibles apparaît. Si nous pouvions voir jusqu’à la cinquième dimension, nous verrions un monde légèrement différent du nôtre qui nous donnerait un moyen de mesurer la similitude et les différences entre notre monde et les autres possibles.

Dans la sixième, nous verrions un plan des mondes possibles, où nous pourrions comparer et positionner tous les univers possibles qui commencent avec les mêmes conditions initiales que celui-ci (c’est-à-dire le Big Bang). En théorie, si vous pouviez maîtriser la cinquième et la sixième dimension, vous pourriez voyager dans le temps ou aller dans des futurs différents.

Dans la septième dimension, vous avez accès aux mondes possibles qui commencent avec des conditions initiales différentes. Alors que dans la cinquième et la sixième, les conditions initiales étaient les mêmes et les actions ultérieures étaient différentes, ici, tout est différent depuis le tout début du temps. La huitième dimension nous donne à nouveau un plan de telles histoires d’univers possibles, dont chacune commence par des conditions initiales différentes et se ramifie à l’infini (d’où le nom d’infinités).

Dans la neuvième dimension, nous pouvons comparer toutes les histoires d’univers possibles, en commençant par toutes les différentes lois de la physique et conditions initiales possibles. Dans la dixième et dernière dimension, nous arrivons au point où tout ce qui est possible et imaginable est couvert. Au-delà, rien ne peut être imaginé par nous, humbles mortels, ce qui en fait la limite naturelle de ce que nous pouvons concevoir en termes de dimensions.

L’existence de ces six dimensions supplémentaires que nous ne pouvons pas percevoir est nécessaire à la théorie des cordes pour qu’il y ait une cohérence dans la nature. Le fait que nous ne puissions percevoir que quatre dimensions de l’espace peut s’expliquer par l’un des deux mécanismes suivants : soit les dimensions supplémentaires sont compactées à une très petite échelle, soit notre monde peut vivre sur un sous-monde tridimensionnel correspondant à une brane, sur laquelle toutes les particules connues, outre la gravité, seraient restreintes (aka. brane theory).

Si les dimensions supplémentaires sont compactées, alors les six dimensions supplémentaires doivent se présenter sous la forme d’un collecteur de Calabi-Yau (illustré ci-dessus). Bien qu’imperceptibles au regard de nos sens, elles auraient régi la formation de l’univers dès le début. C’est pourquoi les scientifiques pensent qu’en remontant le temps, en utilisant des télescopes pour repérer la lumière de l’univers primitif (c’est-à-dire il y a des milliards d’années), ils pourraient être en mesure de voir comment l’existence de ces dimensions supplémentaires aurait pu influencer l’évolution du cosmos.

Comme d’autres candidats à une grande théorie unificatrice – alias la théorie du tout (TOE) – la croyance que l’univers est composé de dix dimensions (ou plus, selon le modèle de théorie des cordes que vous utilisez) est une tentative de réconcilier le modèle standard de la physique des particules avec l’existence de la gravité. En bref, c’est une tentative d’expliquer comment toutes les forces connues au sein de notre univers interagissent, et comment d’autres univers possibles eux-mêmes pourraient fonctionner.

Pour des informations supplémentaires, voici un article sur Universe Today sur les univers parallèles, et un autre sur un univers parallèle que les scientifiques pensaient avoir trouvé et qui n’existe pas réellement.

Il y a aussi d’autres excellentes ressources en ligne. Il y a une grande vidéo qui explique les dix dimensions en détail. Vous pouvez également regarder le site web de PBS pour l’émission télévisée Elegant universe. Il a une excellente page sur les dix dimensions.

Vous pouvez également écouter Astronomy Cast. Vous pourriez trouver l’épisode 137 The Large Scale Structure of the Universe assez intéressant.