Quelques éléments de physique et de philosophie des multivers

1 Aur lien Barrau Laboratoire de physique Subatomique et de Cosmologie CNRS-IN2P3 Universit Joseph Fourier Quelques l ments de physique et de philosophie des multivers Architecture du m ta-monde Introduction .. 4 1. Un bref aper u des mondes multiples .. 6 Mythes et mondes en Gr ce antique .. 6 Mondes multiples du Moyen- ge l ge classique .. 12 Plurivers en philosophie contemporaine .. 17 2. Le mod le standard de la cosmologie 29 Relativit g n 30 Particules l mentaires .. 36 Cosmologie physique .. 39 L inflation standard .. 44 3. Architecture du m ta-monde .. 51 Quelques consid rations sur le principe 51 Ind termin s en physique des particules et 58 Un bref aper u de la th orie des cordes.

2 61 Le paysage des cordes : premi re approche du multivers .. 67 4. Mani res de faire des mondes un multivers gigogne .. 72 Niveau aI .. 74 Niveau aII .. 77 Niveau aII .. 81 Niveau b .. 84 Niveau 92 Niveau III .. 95 5. multivers : du falsifiable au mythifi .. 99 Sp cificit de la situation .. 99 Popper et le Des pr dictions dans le 111 Vers une porosit mythique de la phusika .. 116 127 Bibliographie .. 129 je-de-mots ou jeu-de-mondes ? 2 Qu est-ce qu il y avait quand il n y avait pas encore quelque chose ? Qu y avait-il quand il n y avait rien ? La r ponse ces questions ne peut tre qu un mythe. Vernant, L Univers, les dieux, les Hommes 3 Introduction Invention de la contingence.

3 Ici, les mondes possibles de Leibniz sont r els et effectifs. La Science de la Nature propose aujourd hui un r el pluriel o les lois elles-m mes deviennent des ph nom nes. Nomos d construit. Union nouvelle et d sacralis e de muthos et de logos. Le monde aurait pu tre autre. Troquer l in luctable pour l improbable. Monde-miracle r invent . Enchant ? Merveilleux ! Pourquoi les constantes fondamentales de nos th ories physiques, celles du mod le standard des particules l mentaires et celles du mod le cosmologique usuel, adoptent-elles des valeurs si tranges ? Pourquoi une telle hi rarchie de masses entre les quanta fondamentaux ?

4 Pourquoi une valeur si extraordinairement incroyable au sens strict des termes de l nergie du vide ? Pourquoi une gravit si faible ? Pourquoi des couplages si divers ? Le visage de Cosmos a d cid ment largement emprunt Du d sordre dans l harmonie ? Peut- tre plut t un lot tr s particulier au sein du multivers , c est- -dire du m ta-monde immense, multiplement infini, o tout a lieu. Notre univers comme une bulle parmi tant d autres. Un micro-cosme d risoire et imperceptible dans l tendue vertigineuse du multivers . L inflation ternelle produit de l espace. Sans faille, sans interruption, sans difficult . Cr ation exponentielle d espace. Dans cette trame perp tuellement naissante, des bulles germent.

5 Dans les bulles, les champs physiques de la th orie des cordes s immobilisent en un lieu m tastable qui fixe des lois effectives. Un monde diapr . Au sein du quasi-continuum quasi-infini d tats possibles, certains, rares et fragiles, permettent l mergence de la complexit , de la chimie, de la vie. Nous nous trouvons dans une telle zone du multivers . Une infime parcelle o la physique a pris la forme trange et gracieuse que nous lui connaissons. Autre part, autres r gles. Ailleurs, autres lois. Plus loin, autres dimensions. L effet de s lection anthropique assure que les observateurs se trouvent in vitablement dans les r gions 4moins fr quentes (mais infiniment nombreuses n anmoins) o les constantes fondamentales conduisent l existence d une bio-logie.

6 Structure gigogne du plurivers. Infinis imbriqu s. Extraordinaire paysage de la th orie avec ses plaines supersym triques et ses vall es hospitali res. Multitude de diversit s. Et, quelque part, marginal et insignifiant, un minimum local o les scalaires se sont fig s pour cr er notre monde. L id e d univers parall les n est pas nouvelle. D Anaximandre David Lewis, les philosophes l ont explor e en d tails tout au long de l histoire. Elle resurgit aujourd hui comme une cons quence pratiquement in luctable de nos th ories physiques les plus labor es et les plus ambitieuses. Les plus sp culatives, aussi. Le multivers est-il une proposition scientifique ?

7 Quelle architecture dessine-t-il ? Autorise-t-il l mergence d une porosit mythique de la physique ? Nous proposons, dans les chapitres de ce m moire, d explorer Quelques m andres du M gamonde et de tisser des embryons de liens entre la sph re-science et l espace-mythe. 5 1. Un bref aper u des mondes multiples Mythes et mondes en Gr ce antique Sans doute Anaximandre peut-il (au moins suivant la doxographie lacunaire dont nous disposons) tre consid r comme l un des p res de la notion de mondes multiples. Selon Simplicius, Anaximandre invente la pluralit des mondes en supposant qu ils apparaissent et disparaissent pendant un temps, que certains naissent quand p rissent d autres.

8 Il affirme que ce mouvement est ternel, car sans mouvement, il ne peut y avoir ni g n ration ni destruction1 . Ind pendamment de Simplicius, Hippolyte rapporte qu'Anaximandre clamait que le principe des tres mane de l'infini2, duquel proviennent les cieux et les mondes. Cic ron sp cifie en outre que le philosophe associe des dieux diff rents aux mondes innombrables qui se succ dent3. La cosmologie d Anaximandre est tr s subtile et marque une transition par rapport ses pr d cesseurs en cela qu elle ne se fonde pas sur une mythologie. Ada Neschke montre qu il est d pourvu de sens de tenter de classer la pens e d Anaximandre en tant que physique ou philosophique4.

9 Les topiques de l ex g te ne sont simplement pas ceux de l auteur et le d bat usuel entre la lecture h g lienne (c est- -dire volutionniste) et la lecture nietzsch enne (c est- -dire suivant le sch me d une r volution par la rupture socratique) perd ici son sens. Les cat gories du mode discursif actuel sont hors champ pour appr hender le monde d Anaximandre. L objection p ripat ticienne suivant laquelle il n y aurait aucune raison l existence de mondes multiples tombe quand la logique interne de la cosmogonie d Anaximandre est consid r e. Elle appara t dans trois domaines de sa pens e : dans la th se du principe de l illimit (a-peiron), dans le caract re des objets constituant le monde et le formant et dans le caract re du monde lui-m me en tant que syst me terrestre et astral.

10 La tension entre ces deux derni res approches d finitoires du monde est la fois pierre 1 Simplicius, Commentaire sur la physique d Aristote (1121, 5-9) in G. COLLI, P. GABELLONE, La Sagesse Grecque, Paris, l Eclat, 1991. 2 Pseudo-Plutarque (III, 2) ; Aetius, Opinions (I, 3, 3; I, 7, 12; II, 1, 3; II, 1, 8). 3 Cic ron, De la nature des Dieux (I, 10, 25) : Anaximandri autem opinio est nativos esse deos longis intervallis orientis occidentisque, eosque innumerabiles esse mundos. Pour Anaximandre, les dieux ont eu une naissance, mais le temps est long entre leur naissance et leur mort; et les mondes sont innombrables.