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En 1957, le physicien américain Hugh Everett propose une interprétation de la mécanique quantique dans laquelle l’Univers possède sa propre fonction d’onde, appelée fonction d’onde universelle, proposant ainsi une solution au problème de la mesure tout en excluant le concept d’effondrement de la fonction d’onde. Cette théorie implique l’existence d’univers sous-jacents, appelés mondes multiples. Des physiciens ont proposé que les phénomènes quantiques existant dans notre univers pourraient émerger à partir d’interactions entre ces mondes.

Dans leur étude publiée dans la revue Physical Review X, les physiciens J. W. Hall, Dirk-André Deckert et Howard M. Wiseman de l’université de Griffith et de l’université de Californie, proposent une nouvelle explication à l’émergence des phénomènes quantiques dans notre univers : les interactions entre mondes multiples.

Dans sa théorie, Everett postule que l’indéterminisme de la physique quantique n’est pas subordonné à l’effondrement de la fonction d’onde mais à l’observateur. C’est à cause de l’observateur qu’un état quantique est sélectionné plutôt qu’un autre. L’Univers, lui, contient bien toutes les possibilités et est déterminé par sa propre fonction d’onde universelle.

Ainsi, lorsqu’un seul état est sélectionné à la mesure, les autres ne disparaissent pas, ils sont seulement contenus dans d’autres univers inaccessibles à l’observateur, car ce dernier ne peut observer que l’univers dans lequel il se trouve. Ces univers n’interagissent toutefois pas entre eux et ne se rencontrent jamais. En outre, leur nombre est inconnu et peut-être infini. Dans leur étude, les physiciens reprennent la théorie d’Everett en y apportant des modifications.

repetition mesure resultat

Dans la théorie des mondes multiples d’Everett, les résultats de chaque mesure ne disparaissent pas. Ils se réalisent dans des univers sous-jacents au nôtre, et l’information sur ces résultats devient dès lors inaccessible à l’observateur. Crédits : Jecowa

Premièrement, ils postulent l’existence d’un nombre extrêmement grand d’univers, mais un nombre fini et bien limité. Chaque univers est déterministe et défini par la configuration précise de ses particules (position et vitesse, le principe d’incertitude d’Heisenberg n’existe donc pas) ainsi que de ses champs.

Secondairement, les densités de probabilités qui caractérisent les événements en physique quantique ne sont ici pas dues à l’indéterminisme de la mesure mais au fait qu’un observateur (lui-même composé de particules) ne sache pas dans quel univers il se trouve, lui donnant donc une probabilité d’obtenir un résultat différent contenu dans chaque univers possible. L’observateur assigne ainsi des probabilités égales à chaque univers compatibles avec son expérience.

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Donc, hormis comme outil mathématique, le concept de fonction d’onde n’existe pas dans cette théorie. Afin que les univers ne puissent pas adopter des configurations identiques, il existe une force universelle interstitielle répulsive entre les univers de configuration très proche, qui leur interdit d’adopter des configurations vitesse-position de particules égales.

Ce sont les interactions et collisions entre ces univers qui font naître les phénomènes quantiques que l’on connaît actuellement : dualité onde-corpuscule, effet tunnel, énergie de point zéro, principe de superposition, etc.

Le résultat des simulations informatiques complexes lancées par les physicien est édifiant : en partant avec un nombre de 11 univers différents, les collisions entre ces univers ont bien fait émerger certains des phénomènes quantiques observés actuellement dans notre univers.

Source : Physical Review X

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