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L’Univers primitif était-il un hologramme ?

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Des chercheurs suggèrent avoir trouvé des preuves que l’univers était jadis un hologramme. L’idée n’est pas nouvelle, mais relance aujourd’hui le débat du « principe holographique ».

Pendant des décennies des physiciens ont caressé l’idée que notre Univers est — ou fut un jour — un gigantesque hologramme où les lois de la physique ne s’appliquaient qu’en deux dimensions. L’idée revient aujourd’hui sur le tapis. Une équipe de chercheurs britanniques, canadiens et italiens estime avancer la première preuve d’observation que notre Univers primitif était jadis un hologramme. Ces travaux publiés dans la revue Physical Review Letters ne suggèrent pas que nous vivons dans un hologramme en ce moment, mais plutôt que dans les premiers stades de l’Univers — quelques centaines de milliers d’années après le Big Bang — l’Univers fut projeté en trois dimensions à partir d’un hologramme à deux dimensions.

L’Univers holographique évoqué dans les années 90 suggère qu’une description mathématique de l’univers nécessite en fait une dimension de moins qu’il n’y paraît. Toute l’information qui crée aujourd’hui notre réalité serait en fait contenue dans une surface à deux dimensions. Depuis 1997, plus de 10 000 articles ont été publiés à ce sujet, ce qui est en fait beaucoup moins fou qu’il n’y paraît. Le professeur Kostas Skenderis de l’université de Southampton explique : « Imaginez que chaque chose que vous voyez, sentez ou entendez en trois dimensions émane d’un champ plat en deux dimensions. L’idée est similaire à celle des hologrammes ordinaires où une image en trois dimensions est en fait codée dans une surface à deux dimensions comme dans l’hologramme sur une carte de crédit. Cependant, cette fois, c’est l’univers tout entier qui est codé ».

Après avoir enquêté sur des irrégularités dans le fond diffus cosmologique — la « rémanence » du Big Bang — les chercheurs affirment avoir trouvé des preuves solides pour soutenir une explication holographique de l’Univers. Selon le scénario admis du Big Bang, les réactions chimiques opérées ont provoqué une expansion massive de l’Univers qui aurait gonflé presque instantanément dès les premières étapes. Mais alors que la plupart des physiciens acceptent la réalité de ce que nous appelons « l’inflation cosmique », personne n’est en mesure de déterminer le mécanisme exact responsable d’un tel gonflement. L’Univers se serait visiblement développé plus rapidement que la vitesse de la lumière, passant subitement d’une taille subatomique à celle d’une balle de golf.

Selon le professeur Skenderis, la relativité générale explique aujourd’hui quasiment chaque chose dans l’infiniment grand, mais elle a dû mal à comprendre les origines et les mécanismes au niveau quantique. C’est pourquoi les chercheurs tentent de combiner ces deux physiques et le concept d’un univers holographique possède le potentiel de réconcilier les deux. « Un système à moindres dimensions serait compatible avec tout ce que nous voyons depuis le Big Bang », explique Afshordi Mandelbaum qui a participé à l’étude.

Pour avancer leurs preuves, les chercheurs ont créé un modèle informatique pour simuler un univers holographique. Dans ce modèle, vous aviez une dimension de temps et deux dimensions spatiales au lieu de trois. En « nourrissant » leur modèle avec des informations réelles sur l’Univers, y compris des données sur le fond diffus cosmologique, les chercheurs se sont rendu compte que les données s’intégraient parfaitement. En revanche, le modèle ne convenait que pour un petit univers (pas plus large que dix degrés).

Que peut-on en conclure ? Les chercheurs disent qu’ils sont encore loin de prouver que notre Univers primitif était en fait une projection holographique, mais le fait que des données d’observation du monde réel pourraient expliquer une partie des lois de la physique manquantes en deux dimensions signifie que nous ne pouvons raisonnablement pas l’exclure. Donc, y a-t-il une chance que nous vivons tous dans un hologramme en ce moment ? « Pas tout à fait », répond Afshordi, « le modèle ne s’applique uniquement qu’à l’Univers à ses débuts ». Quant à savoir comment s’est opérée la transition entre les deux, ça, c’est une autre énigme.