Sciences Un univers holographique Jean Paul Baquiast, 01/02/2017

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This is a sketch of the timeline of the holographic Universe. Time runs from left to right. The far left denotes the holographic phase and the image is blurry because space and time are not yet well defined. At the end of this phase (denoted by the black fluctuating ellipse) the Universe enters a geometric phase, which can now be described by Einstein's equations. The cosmic microwave background was emitted about 375,000 years later. Patterns imprinted in it carry information about the very early Universe and seed the development of structures of stars and galaxies in the late time Universe (far right). Image courtesy Paul McFadden.

Une étude de chercheurs britanniques, canadiens et italiens qui vient d'être publiée dans la revue Physical Review Letters (voir référence ci-dessous) suggère que ceux-ci ont peut-être obtenu la première preuve expérimentale du fait que l'univers serait un vaste et complexe hologramme - , ou pour être plus précis, aurait été à ses origines un vaste et complexe hologramme.

Les physiciens théoriciens et les astrophysiciens étudiant les irrégularités du cosmic microwave background (CMB) y trouvent des preuves de l'hypothèse de l'univers holographique primordial. Celles-ci seraient aussi convaincantes que celles généralement utilisées pour justifier l'hypothèse de l'inflation cosmologique.

Un univers holographique, idée suggérée dans les années 1990, serait un univers où toute l'information constituant une réalité en 3 dimensions (plus le temps), seraient contenue dans une surface en 2 dimensions situées aux frontières de l'univers. Ainsi pourrait-il être comparé à un hologramme ordinaire où une image nous paraissant en 3 dimensions est encodée dans une surface à 2 dimensions – ce que l'on trouve aujourd'hui sur certaines cartes de crédit. Mais, dans notre univers en 3 dimensions, nous pouvons toucher les projections de ces images, ce qui les rend réelles à nos yeux.

Depuis les dernières décennies, les avancées dans les télescopes, y compris grâce au télescope satellitaire européen Planck, ont permis aux scientifiques de détecter de grandes quantités de données cachées dans ce que l'on nomme le « bruit blanc » ou micro-ondes ayant survécu dans l'univers depuis sa création.

Selon le Pr Skenderis, un des responsables de l'étude, l'hypothèse de l'holographie permet un grand progrès dans la façon nous nous représentons la structure de l'univers et les modalités de sa création. La Théorie de la relativité d'Einstein explique bien la genèse de l'univers à grande échelle, mais cesse d'être applicable quand il s'agit de le faire au niveau quantique.

Ainsi l'hypothèse de l'univers holographique serait un grand pas en avant dans la recherche d'une synthèse entre la théorie de la relativité et la physique quantique. Dans ce cadre, la cosmologie quantique est une branche spéculative de la cosmologie qui vise à décrire les premiers instants de l'Univers en le considérant comme un objet quantique, c'est-à-dire décrit par les lois de la mécanique quantique et de la théorie quantique des champs.

Cette hypothèse permettrait de mieux comprendre l'apparition de l'univers primordial et expliquer comment l'espace et le temps ont émergé. Il est évident que les physiciens et cosmologistes ne pourront pas longtemps accepter pour la compréhension de ce que l'on nomme la réalité une superposition de la physique einstenienne et de la physique quantique, qui sont parfaitement contradictoires.

Les profanes auront cependant beaucoup de mal à comprendre comment l'hypothèse de l'univers holographique représente un pas décisif dans l'élaboration de la gravité quantique. Il faut admettre en tous cas qu'aujourd'hui, notre univers macroscopique n'a plus rien d'holographique.

Abstract

We test a class of holographic models for the very early Universe against cosmological observations and find that they are competitive to the standard cold dark matter model with a cosmological constant (?CDM) of cosmology. These models are based on three-dimensional perturbative superrenormalizable quantum field theory (QFT), and, while they predict a different power spectrum from the standard power law used in ?CDM, they still provide an excellent fit to the data (within their regime of validity). By comparing the Bayesian evidence for the models, we find that ?CDM does a better job globally, while the holographic models provide a (marginally) better fit to the data without very low multipoles (i.e., l?30), where the QFT becomes nonperturbative. Observations can be used to exclude some QFT models, while we also find models satisfying all phenomenological constraints: The data rule out the dual theory being a Yang-Mills theory coupled to fermions only but allow for a Yang-Mills theory coupled to nonminimal scalars with quartic interactions. Lattice simulations of 3D QFTs can provide nonperturbative predictions for large-angle statistics of the cosmic microwave background and potentially explain its apparent anomalies.

La Revue mensuelle n° 178 Robotique, vie artificielle, réalité virtuelle Information, réflexion, discussion

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