Cette observation pourrait constituer la première preuve que notre Univers a un jour été un hologramme. Cela fait des décennies que les scientifiques se penchent sur les questions suivantes : est-ce que notre Univers est, ou a été, un hologramme géant ? Un univers dans lequel les lois de la physique ne nécessiteraient que deux dimensions, pour en révéler trois.

Comme vous vous en doutez, cette hypothèse n’est pas facile à prouver, mais les physiciens affirment qu’ils possèdent maintenant des observations qui pourront peut-être prouver que l’Univers primitif s’inscrit tout aussi bien dans cette optique de soi-disant hologramme, tout comme il le fait avec le modèle standard du Big Bang.

« Nous proposons d’utiliser cet Univers holographique, un modèle très différent du Big Bang qui est populairement accepté et qui repose sur la gravité et l’inflation », explique un membre de l’équipe, Niayesh Afshordi, de l’Université de Waterloo à Ontario (Canada). « Chacun de ces modèles fournissent des prédictions distinctes que nous pouvons tester au fur et à mesure que nous affinons nos données et améliorons notre compréhension théorique – tout cela au cours des cinq prochaines années », ajoute-t-il.

Pour être clairs : les chercheurs ne disent pas que nous sommes en train de vivre actuellement dans un hologramme. Mais ils suggèrent que durant les tous premiers stades de l’Univers, quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang, tout était projeté en trois dimensions à partir d’une frontière bidimensionnelle.

Dans les années 1990 déjà, le physicien Leonard Susskind a popularisé l’idée que les lois de la physique telles que nous les comprenons, n’exigent pas, techniquement, trois dimensions. Depuis, de nombreux chercheurs se sont penchés sur la question de l’Univers, qui aurait été un hologramme.

Mais alors, comment est-ce que l’Univers pourrait-il paraître tridimensionnel, alors qu’en réalité, il ne serait que bidimensionnel ? L’idée de base est que le volume de l’espace est « encodé » sur une frontière, ou un horizon gravitationnel dépendant de l’observateur, ce qui signifie qu’avec une dimension en moins (2 au lieu de 3), l’espace peut apparaître tel qu’on le voit, en trois dimensions. Ainsi, comme un hologramme 3D projeté à partir d’un écran bidimensionnel, l’hypothèse indique que les trois dimensions de notre Univers ont été projetées à partir d’une frontière bidimensionnelle.

Il faut savoir que depuis 1997, plus de 10’000 études appuyant cette idée ont été publiées. À présent, Afshordi et son équipe rapportent qu’après avoir enquêté sur des irrégularités dans le fond diffus cosmologique (le rayonnement électromagnétique issu du Big Bang, selon le modèle standard de la cosmologie),  ils ont pu trouvé des preuves solides à l’appui d’une explication holographique de l’Univers primitif.

« Imaginez que tout ce que vous voyez, sentez et entendez en trois dimensions (ainsi que votre perception du temps) émane en fait d’un champ bidimensionnel plat. L’idée est semblable à celle des hologrammes ordinaires où une image tridimensionnelle est codée dans une surface bidimensionnelle, comme l’hologramme sur une carte de crédit. Mais ici, l’univers tout entier est encodé », explique un membre de l’équipe, Kostas Skenderis, de l’Université de Southampton, en Angleterre.

Une des raisons qui a poussé les physiciens à étudier ce principe de l’hologramme est parce que le modèle standard du Big Bang, bien qu’il soit plus sensé et accepté par la communauté scientifique, possède de nombreuses lacunes fondamentales. En effet, selon le scénario du Big Bang, les réactions chimiques ont provoqué une expansion massive qui a généré la formation de notre Univers et, dès les premiers stades, ce dernier a gonflé à des vitesses inimaginables.

Alors que la plupart des physiciens acceptent la réalité de l’inflation cosmique, personne encore n’a été en mesure de comprendre le mécanisme exact, derrière le fait que l’Univers se soit développé plus vite que la vitesse de la lumière (dans ses premiers instants), allant d’une taille subatomique à une taille « de balle de golf » de manière presque instantanée. Les théories actuelles de la relativité générale et de la mécanique quantique ne concordent pas lorsque nous essayons d’expliquer le comportement d’éléments massifs dans l’univers, jusque dans leurs atomes : ces lois fondamentales de la physique ne peuvent pas expliquer comment tous les ingrédients de l’Univers ont pu être condensés en un point si minuscule.

« C’est holographique dans le sens où il y a une description de l’Univers basée sur un système de dimensions inférieur et compatible avec tout ce que nous savons à propos du Big Bang », explique Afshordi.

Afin de tester comment le principe de l’hologramme pourrait expliquer les événements du Big Bang et ses conséquences, l’équipe a construit un modèle avec deux dimensions d’espace et une de temps. Lorsqu’ils ont saisi des données réelles de l’Univers, y compris des observations du fond diffus cosmologique, ils ont relevé que les deux concordaient parfaitement. Le modèle avait recréé avec précision le comportement de fines tranches du fond diffus cosmologique, mais il n’est pas capable de simuler des lamelles de l’univers de plus de 10 degrés de large, ce qui nécessiterait un modèle plus complexe.

Les chercheurs ont admis d’être encore loin de prouver définitivement que notre univers primitif était une projection holographique à un moment donné, mais le fait que des observations réelles puissent expliquer certaines des parties manquantes des lois de la physique en deux dimensions, signifie que nous ne pouvons pas totalement exclure les modèles holographiques.

Nous rappelons que le modèle s’applique aux stades primitifs de l’Univers, de ce fait, cela ne signifie pas que nous sommes pas en train de vivre au sein d’un hologramme. « Je dirais que vous ne vivez pas dans un hologramme, mais vous auriez pu sortir d’un hologramme. [En 2017], il y a définitivement trois dimensions », a conclu Afshordi.

La question qu’il faut se poser à présent : si cette hypothèse se révèle correcte, alors comment est-ce que les éléments de l’Univers ont effectué la transition de deux à trois dimensions ?

Sources : Physical Review Letters

3 Réponses

  1. Kevin Elias

    Et si dans l’évolution de l’univers tout était cyclique et les dimensions se succedait 2D puis 3D puis 4D etc, lien a faire dimension/taux vibratoire de la matiere ? ..

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