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Y a-t-il quelque chose au-delà de l’univers?

Paul M. Sutter est astrophysicien à SUNY Stony Brook et le Flatiron Institute, hôte de Demandez à un Spaceman et Radio spatiale, et auteur de Comment mourir dans l’espace.

C’est l’une des questions les plus convaincantes que vous puissiez poser, celle que l’humanité se pose depuis le début des temps: qu’est-ce qui dépasse les limites connues? Qu’y a-t-il au-delà du bord de nos cartes? La version ultime de cette question est de savoir ce qui se trouve en dehors de la frontière de la univers? La réponse est… eh bien, c’est compliqué.

Pour répondre à la question de ce qui est en dehors de l’univers, nous devons d’abord définir exactement ce que nous entendons par «univers». Si vous pensez que cela signifie littéralement toutes les choses qui pourraient exister dans tout l’espace et le temps, alors il ne peut rien y avoir en dehors de l’univers. Même si vous imaginez que l’univers a une taille finie, et que vous imaginez quelque chose en dehors de ce volume, alors tout ce qui est à l’extérieur doit également être inclus dans l’univers.

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Même si l’univers est un vide sans forme, sans forme et sans nom de absolument rien, cela reste une chose et est compté sur la liste de « toutes les choses » – et, par conséquent, est, par définition, une partie de la univers.

Si l’univers est de taille infinie, vous n’avez pas vraiment à vous soucier de cette énigme. L’univers, étant tout ce qu’il y a, est infiniment grand et n’a pas d’avantage, donc il n’y a même pas d’extérieur dont parler.

Oh, bien sûr, il y a un extérieur à notre observable patch de l’univers. Le cosmos n’est que si vieux et la lumière ne voyage que si vite. Ainsi, dans l’histoire de l’univers, nous n’avons pas reçu de lumière de chaque galaxie. La largeur actuelle de l’univers observable est d’environ 90 milliards d’années-lumière. Et vraisemblablement, au-delà de cette limite, il y a un tas d’autres étoiles aléatoires et galaxies.

Mais passé ça? C’est difficile à dire.

Le cas de la courbure

Les cosmologistes ne savent pas si l’univers est infiniment grand ou simplement extrêmement grand. Pour mesurer l’univers, les astronomes regardent plutôt sa courbure. La courbe géométrique à grande échelle de l’univers nous renseigne sur sa forme générale. Si l’univers est parfaitement plat géométriquement, alors il peut être infini. Si c’est courbé, comme De la Terre surface, alors il a un volume fini.

Les observations et mesures actuelles de la courbure de l’univers indiquent qu’il est presque parfaitement plat. Vous pourriez penser que cela signifie que l’univers est infini. Mais ce n’est pas si simple. Même dans le cas d’un univers plat, le cosmos n’a pas besoin d’être infiniment grand. Prenons, par exemple, la surface d’un cylindre. Il est géométriquement plat, car les lignes parallèles tracées sur la surface restent parallèles (c’est l’une des définitions de la «planéité»), et pourtant il a une taille finie. La même chose pourrait être vraie de l’univers: il pourrait être complètement plat mais fermé sur lui-même.

Mais même si l’univers est fini, cela ne signifie pas nécessairement qu’il y a un bord ou un extérieur. Il se pourrait que notre univers tridimensionnel soit intégré dans une construction multidimensionnelle plus grande. C’est parfaitement bien et fait en effet partie de certains modèles exotiques de la physique. Mais actuellement, nous n’avons aucun moyen de tester cela, et cela n’affecte pas vraiment les opérations quotidiennes du cosmos.

Et je sais que c’est extrêmement induisant des maux de tête, mais même si l’univers a un volume fini, ce n’est pas le cas avoir être intégré

Une question de perspective

Quand vous imaginez l’univers, vous pourriez penser à une boule géante remplie de étoiles, des galaxies et toutes sortes d’objets astrophysiques intéressants. Vous pouvez imaginer à quoi il ressemble de l’extérieur, comme un astronaute regarde le globe terrestre depuis une orbite sereine au-dessus.

Mais l’univers n’a pas besoin de cette perspective extérieure pour exister. L’univers l’est tout simplement. Il est entièrement cohérent d’un point de vue mathématique de définir un univers tridimensionnel sans exiger un extérieur à cet univers. Quand vous imaginez l’univers comme une balle flottant au milieu de rien, vous vous jouez un tour mental que les mathématiques n’exigent pas.

Certes, il semble impossible qu’il y ait un univers fini qui n’a rien en dehors. Et même pas « rien » dans le sens d’un vide vide – complètement et totalement non défini mathématiquement. En fait, demander « Qu’est-ce qui est en dehors de l’univers? » c’est comme demander « Quel son fait la couleur violette? » C’est une question absurde, car vous essayez de combiner deux concepts indépendants.

Il se pourrait très bien que notre univers ait effectivement un «extérieur». Mais encore une fois, cela ne doit pas être le cas. Il n’y a rien en mathématiques qui décrit l’univers qui exige un extérieur.

Si tout cela semble compliqué et déroutant, ne vous inquiétez pas. Le but du développement de mathématiques sophistiquées est d’avoir des outils qui nous donnent la capacité de lutter contre des concepts au-delà de ce que nous pouvons imaginer. Et c’est l’une des puissances du moderne cosmologie: Cela nous permet d’étudier l’inimaginable.

Apprenez-en plus en écoutant l’épisode « Qu’y a-t-il en dehors de l’univers? » sur le podcast Ask a Spaceman, disponible sur iTunes et askaspaceman.com. Merci à Mitchell L. pour les questions qui ont conduit à cette pièce! Posez votre propre question sur Twitter en utilisant #AskASpaceman ou en suivant Paul @PaulMattSutter et facebook.com/PaulMattSutter. Suivez nous sur Twitter @Spacedotcom et sur Facebook.

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