Lorsque quelqu’un mentionne des « dimensions différentes », nous avons tendance à penser à des choses comme des univers parallèles – des réalités alternatives qui existent parallèlement aux nôtres, mais où les choses fonctionnent ou se passent différemment. Cependant, la réalité des dimensions et la façon dont elles jouent un rôle dans l’ordre de notre Univers est vraiment très différente de cette caractérisation populaire.
Pour le décomposer, les dimensions sont simplement les différentes facettes de ce que nous percevons comme la réalité. Nous sommes immédiatement conscients des trois dimensions qui nous entourent au quotidien – celles qui définissent la longueur, la largeur et la profondeur de tous les objets de nos univers (les axes x, y et z, respectivement).
Au-delà de ces trois dimensions visibles, les scientifiques pensent qu’il pourrait y en avoir beaucoup plus. En fait, le cadre théorique de la Théorie des Supercordes postule que l’univers existe en dix dimensions différentes. Ces différents aspects régissent l’univers, les forces fondamentales de la nature et toutes les particules élémentaires qu’il contient.
La première dimension, comme déjà noté, est celle qui lui donne la longueur (aka. l’axe des abscisses). Une bonne description d’un objet unidimensionnel est une ligne droite, qui n’existe qu’en termes de longueur et n’a pas d’autres qualités discernables. Ajoutez-y une deuxième dimension, l’axe y (ou la hauteur), et vous obtenez un objet qui devient une forme à 2 dimensions (comme un carré).
La troisième dimension implique la profondeur (l’axe z), et donne à tous les objets un sens de l’aire et une section transversale. L’exemple parfait de ceci est un cube, qui existe en trois dimensions et a une longueur, une largeur, une profondeur et donc un volume. Au-delà de ces trois dimensions se trouvent les sept dimensions qui ne nous sont pas immédiatement apparentes, mais qui peuvent encore être perçues comme ayant un effet direct sur l’univers et la réalité tels que nous les connaissons.
Les scientifiques pensent que la quatrième dimension est le temps, qui régit les propriétés de toute la matière connue en un point donné. Avec les trois autres dimensions, connaître la position d’un objet dans le temps est essentiel pour tracer sa position dans l’univers. Les autres dimensions sont celles où les possibilités plus profondes entrent en jeu, et expliquer leur interaction avec les autres est l’endroit où les choses deviennent particulièrement délicates pour les physiciens.
Selon la théorie des Supercordes, les cinquième et sixième dimensions sont l’endroit où se pose la notion de mondes possibles. Si nous pouvions voir jusqu’à la cinquième dimension, nous verrions un monde légèrement différent du nôtre qui nous donnerait un moyen de mesurer la similitude et les différences entre notre monde et d’autres possibles.
Au sixième, nous verrions un plan de mondes possibles, où nous pourrions comparer et positionner tous les univers possibles qui commencent avec les mêmes conditions initiales que celui-ci (c’est-à-dire le Big Bang). En théorie, si vous pouviez maîtriser la cinquième et la sixième dimension, vous pourriez voyager dans le temps ou aller vers différents futurs.
Dans la septième dimension, vous avez accès aux mondes possibles qui commencent par des conditions initiales différentes. Alors qu’aux cinquième et sixième, les conditions initiales étaient les mêmes et les actions ultérieures étaient différentes, ici, tout est différent depuis le tout début des temps. La huitième dimension nous donne à nouveau un plan de telles histoires d’univers possibles, dont chacune commence par des conditions initiales différentes et se ramifie à l’infini (d’où la raison pour laquelle elles sont appelées infinies).
Dans la neuvième dimension, nous pouvons comparer toutes les histoires d’univers possibles, en commençant par toutes les différentes lois possibles de la physique et les conditions initiales. Dans la dixième et dernière dimension, nous arrivons au point où tout ce qui est possible et imaginable est couvert. Au-delà de cela, rien ne peut être imaginé par nous, humbles mortels, ce qui en fait la limite naturelle de ce que nous pouvons concevoir en termes de dimensions.
L’existence de ces six dimensions supplémentaires que nous ne pouvons pas percevoir est nécessaire à la Théorie des cordes pour qu’elles soient de nature cohérente. Le fait que nous ne puissions percevoir que quatre dimensions de l’espace peut s’expliquer par l’un des deux mécanismes: soit les dimensions supplémentaires sont compactifiées à très petite échelle, soit notre monde peut vivre sur un sous-manifold tridimensionnel correspondant à une brane, sur lequel toutes les particules connues en dehors de la gravité seraient restreintes (aka. théorie de brane).
Si les dimensions supplémentaires sont compactées, les six dimensions supplémentaires doivent être sous la forme d’un collecteur Calabi–Yau (illustré ci-dessus). Bien qu’imperceptibles en ce qui concerne nos sens, ils auraient régi la formation de l’univers dès le début. D’où la raison pour laquelle les scientifiques pensent qu’en scrutant le temps, en utilisant des télescopes pour repérer la lumière de l’univers primitif (c’est-à-dire il y a des milliards d’années), ils pourraient être en mesure de voir comment l’existence de ces dimensions supplémentaires aurait pu influencer l’évolution du cosmos.
Tout comme d’autres candidats à une grande théorie unificatrice – aka la Théorie du tout (TOE) – la croyance que l’univers est composé de dix dimensions (ou plus, selon le modèle de théorie des cordes que vous utilisez) est une tentative de concilier le modèle standard de la physique des particules avec l’existence de la gravité. En bref, c’est une tentative d’expliquer comment toutes les forces connues de notre univers interagissent et comment les autres univers possibles eux-mêmes pourraient fonctionner.
Pour plus d’informations, voici un article sur l’Univers d’aujourd’hui sur les univers parallèles, et un autre sur un univers parallèle que les scientifiques pensaient avoir trouvé qui n’existe pas réellement.
Il existe également d’autres excellentes ressources en ligne. Il y a une excellente vidéo qui explique les dix dimensions en détail. Vous pouvez également consulter le site Web de PBS pour l’émission de télévision Elegant universe. Il a une grande page sur les dix dimensions.
Vous pouvez également écouter Astronomy Cast. Vous pourriez trouver l’épisode 137 La Structure à grande échelle de l’Univers assez intéressante.