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Monica Grady, The Open University
S'il y a un Dieu, serait-il lié par les lois de la physique ?
"Je croyais encore en Dieu (je suis maintenant athée) lorsque j'ai entendu la question suivante lors d'un séminaire, posée pour la première fois par Einstein, et j'ai été stupéfait par son élégance et sa profondeur : "S'il y a un Dieu qui a créé l'univers entier et TOUTES ses lois physiques, Dieu suivrait-il les lois de Dieu lui-même ? Ou Dieu pourrait-il remplacer ses propres lois, comme celle de voyager plus vite que la vitesse de la lumière et donc de pouvoir se trouver en deux endroits différents en même temps" ? La réponse pourrait-elle nous aider à prouver si Dieu existe ou non, ou est-ce là que l'empirisme scientifique et la foi religieuse se croisent, sans AUCUNE vraie réponse ? David Frost, 67 ans, Los Angeles."
J'étais en quarantaine lorsque j'ai reçu cette question et j'ai été immédiatement intrigué. Il n'y a rien d'étonnant à ce que des événements tragiques, tels que des pandémies, nous amènent souvent à nous interroger sur l'existence de Dieu : s'il existe un Dieu miséricordieux, pourquoi une catastrophe comme celle-ci se produit-elle ? L'idée que Dieu puisse être "lié" par les lois de la physique - qui régissent également la chimie et la biologie et donc les limites de la science médicale - était intéressante à explorer.
Si Dieu n'était pas capable d'enfreindre les lois de la physique, il ne serait sans doute pas aussi puissant que ce à quoi on s'attend d'un être suprême. Mais s'il le pouvait, pourquoi n'avons-nous jamais vu de preuves que les lois de la physique aient été enfreintes dans l'Univers ?
Pour répondre à la question, décomposons un peu le problème. Premièrement, Dieu peut-il voyager plus vite que la lumière ? Prenons la question au pied de la lettre. La lumière se déplace à une vitesse approximative de 3 x 10 à la puissance de 5 kilomètres par seconde, soit 186 000 miles par seconde (299 500 km/s). Nous apprenons à l'école que rien ne peut aller plus vite que la vitesse de la lumière - même pas l'USS Enterprise dans Star Trek lorsque ses cristaux de dilithium sont réglés au maximum.
Mais est-ce vrai ? Il y a quelques années, un groupe de physiciens a avancé l'hypothèse que des particules appelées tachyons se déplaçaient au-dessus de la vitesse de la lumière. Heureusement, leur existence en tant que véritables particules est jugée très improbable. Si elles existaient, elles auraient une masse imaginaire et le tissu de l'espace et du temps serait déformé - ce qui entraînerait des violations de la causalité (et peut-être un mal de tête pour Dieu).
Il semble, jusqu'à présent, qu'aucun objet n'ait été observé qui puisse se déplacer plus vite que la vitesse de la lumière. En soi, cela ne dit rien du tout sur Dieu. Cela ne fait que renforcer le fait que la lumière se déplace très vite.
Les choses deviennent un peu plus intéressantes quand on considère la distance parcourue par la lumière depuis le début. En supposant une cosmologie traditionnelle du big bang et une vitesse de la lumière de 300 000 km/s, nous pouvons calculer que la lumière a parcouru environ 1,3 x 10^23 (1,3 fois 10 à la puissance 23) km au cours des 13,8 milliards d'années d'existence de l'Univers. Ou plutôt, l'existence de l'Univers observable.
L'Univers se développe à un taux d'environ 70 km/s par Mpc (1 Mpc = 1 Mégaparsec ou environ 30 millions de km), les estimations actuelles suggèrent donc que la distance pour arriver au bord de l'Univers est de 46 milliards d'années-lumière. Avec le temps, le volume de l'espace augmente, et la lumière doit voyager plus longtemps pour nous atteindre.
Il y a beaucoup plus d'univers que nous ne pouvons en voir, mais l'objet le plus éloigné que nous ayons vu est une galaxie, GN-z11, observée par le télescope spatial Hubble. Elle se trouve à environ 1,2 x 10^23 km, soit à 13,4 milliards d'années-lumière de nous, ce qui signifie qu'il a fallu 13,4 milliards d'années à la lumière de la galaxie pour nous atteindre. Mais lorsque la lumière s'est "déclenchée", la galaxie n'était qu'à environ trois milliards d'années-lumière de notre galaxie, la Voie lactée.
Nous ne pouvons pas observer ou voir à travers l'ensemble de l'Univers qui s'est développé depuis le Big Bang parce que le temps passé pour que la lumière des premières fractions de seconde nous atteigne est insuffisant. Certains affirment que nous ne pouvons donc pas être sûrs que les lois de la physique puissent être enfreintes dans d'autres régions cosmiques - peut-être ne s'agit-il que de lois locales et accidentelles. Et cela nous conduit à quelque chose d'encore plus grand que l'Univers.
Le multivers
De nombreux spécialistes du cosmos pensent que l'Univers fait peut-être partie d'un cosmos plus étendu, un multivers, où de nombreux univers différents coexistent mais n'interagissent pas. L'idée du multivers est soutenue par la théorie de l'inflation - l'idée que l'univers s'est énormément développé avant d'avoir 10^-32 secondes. L'inflation est une théorie importante car elle peut expliquer pourquoi l'Univers a la forme et la structure que nous voyons autour de nous.
Mais si l'inflation peut se produire une fois, pourquoi pas plusieurs fois ? Nous savons par expérience que les fluctuations quantiques peuvent donner naissance à des paires de particules qui apparaissent soudainement, pour disparaître quelques instants plus tard. Et si de telles fluctuations peuvent produire des particules, pourquoi pas des atomes ou des univers entiers ? Il a été suggéré que, pendant la période d'inflation chaotique, tout ne se passait pas au même rythme - les fluctuations quantiques de l'expansion auraient pu produire des bulles qui auraient explosé pour devenir des univers à part entière.
Mais comment Dieu s'intègre-t-il dans le multivers ? Le fait que notre univers semble être parfaitement adapté à l'existence de la vie est un casse-tête pour les scientifiques. Les particules fondamentales créées lors du Big Bang avaient les propriétés permettant la formation d'hydrogène et de deutérium - substances qui ont produit les premières étoiles.
Les lois physiques régissant les réactions nucléaires dans ces étoiles ont ensuite produit la substance dont la vie est faite - le carbone, l'azote et l'oxygène. Comment se fait-il que toutes les lois et paramètres physiques de l'univers aient les valeurs qui ont permis aux étoiles, aux planètes et, finalement, à la vie de se développer ?
Certains prétendent que ce n'est qu'une coïncidence. D'autres disent que nous ne devrions pas être surpris de voir des lois physiques respectueuses de l'environnement - après tout, c'est elles qui nous ont produits, alors quoi d'autre pourrait exister ? Certains théistes, cependant, soutiennent que cela indique l'existence d'un Dieu qui crée des conditions favorables.
Mais Dieu n'est pas une explication scientifique valable. La théorie du multivers, au contraire, résout le mystère car elle permet à différents univers d'avoir des lois physiques différentes. Il n'est donc pas surprenant que nous nous retrouvions dans l'un des rares univers qui pourraient accueillir la vie. Bien sûr, on ne peut pas réfuter l'idée qu'un Dieu ait pu créer le multivers.
Tout cela est très hypothétique, et l'une des plus grandes critiques des théories du multivers est que, comme il semble n'y avoir eu aucune interaction entre notre Univers et d'autres univers, la notion de multivers ne peut être directement testée.
L'étrangeté quantique
Voyons maintenant si Dieu peut être à plusieurs endroits en même temps. Une grande partie de la science et de la technologie que nous utilisons dans la science spatiale est basée sur la théorie contre-intuitive du monde minuscule des atomes et des particules connue sous le nom de mécanique quantique.
Cette théorie permet ce qu'on appelle l'intrication quantique : des particules étrangement reliées entre elles. Si deux particules sont enchevêtrées, vous manipulez automatiquement son partenaire lorsque vous le manipulez, même si elles sont très éloignées l'une de l'autre et sans que les deux interagissent. Il existe de meilleures descriptions de l'intrication que celle que je donne ici - mais celle-ci est suffisamment simple pour que je puisse l'exposer.
Imaginez une particule qui se désintègre en deux sous-particules, A et B. Les propriétés des sous-particules doivent s'additionner aux propriétés de la particule originale - c'est le principe de conservation. Par exemple, toutes les particules ont une propriété quantique appelée "spin" - en gros, elles se déplacent comme de minuscules aiguilles de boussole. Si la particule originale a un "spin" de zéro, l'une des deux sous-particules doit avoir un spin positif et l'autre un spin négatif, ce qui signifie que chacun de A et B a 50% de chances d'avoir un spin positif ou négatif. (Selon la mécanique quantique, les particules sont par définition dans un mélange de différents états).
Les propriétés de A et B ne sont pas indépendantes l'une de l'autre - elles sont enchevêtrées - même si elles sont situées dans des laboratoires séparés sur des planètes distinctes. Si vous mesurez le spin de A et que vous le trouvez positif, alors imaginez qu'un ami mesure le spin de B exactement en même temps que vous mesurez A. Pour que le principe de conservation fonctionne, il doit trouver que le spin de B est négatif.
Mais - et c'est là que les choses deviennent obscures - comme la sous-partie A, B avait une chance sur deux d'être positif, donc son état de rotation est "devenu" négatif au moment où l'état de rotation de A a été mesuré comme positif.
En d'autres termes, l'information sur l'état de spin a été transférée instantanément entre les deux sous-particules. Un tel transfert d'informations quantiques se produit apparemment plus rapidement que la vitesse de la lumière. Étant donné qu'Einstein lui-même a décrit l'intrication quantique comme une "action effrayante à distance", je pense que nous pouvons tous être pardonnés de trouver cet effet plutôt bizarre.
Il y a donc quelque chose de plus rapide que la vitesse de la lumière après tout : l'information quantique. Cela ne prouve ni ne réfute l'existence de Dieu, mais cela peut nous aider à penser à Dieu en termes physiques - peut-être comme une pluie de particules enchevêtrées, transférant des informations quantiques dans les deux sens, et occupant ainsi plusieurs endroits en même temps ? Même de nombreux univers en même temps ?
J'ai cette image de Dieu qui fait tourner des assiettes de la taille d'une galaxie tout en jonglant avec des balles de la taille d'une planète - en faisant passer des bribes d'informations d'un univers en mouvement à un autre, pour que tout reste en mouvement. Heureusement, Dieu est capable de faire plusieurs choses à la fois, comme maintenir le tissu de l'espace et du temps en fonctionnement. Il suffit d'avoir un peu de foi.
Cet essai est-il proche de répondre aux questions posées ? Je pense que non : si vous croyez en Dieu (comme moi), alors l'idée que Dieu soit lié par les lois de la physique est absurde, car Dieu peut tout faire, même voyager plus vite que la lumière. Si vous ne croyez pas en Dieu, alors la question est tout aussi absurde, car il n'y a pas de Dieu et rien ne peut voyager plus vite que la lumière. Peut-être que la question s'adresse en réalité aux agnostiques, qui ne savent pas s'il y a un Dieu.
C'est en effet là que la science et la religion diffèrent. La science exige des preuves, la croyance religieuse exige la foi. Les scientifiques n'essaient pas de prouver ou de réfuter l'existence de Dieu parce qu'ils savent qu'il n'y a pas d'expérience qui puisse détecter Dieu. Et si vous croyez en Dieu, peu importe ce que les scientifiques découvrent sur l'Univers - tout cosmos peut être considéré comme étant conforme à Dieu.
Notre vision de Dieu, de la physique ou de toute autre chose dépend en fin de compte de la perspective. Mais terminons par une citation d'une source qui fait vraiment autorité. Non, ce n'est pas la Bible. Ce n'est pas non plus un manuel de cosmologie. C'est tiré de Reaper Man de Terry Pratchett :
"La lumière pense qu'elle voyage plus vite que tout, mais elle a tort. Peu importe la vitesse à laquelle la lumière voyage, elle trouve que l'obscurité est toujours arrivée la première, et l'attend.
* Monica Grady est professeur de sciences planétaires et spatiales à l'Open University
Cet article fait partie de Life's Big Questions, une nouvelle série de The Conversation qui est co-publiée avec BBC Future. Il cherche à répondre aux questions lancinantes de nos lecteurs sur la vie, l'amour, la mort et l'Univers. Nous travaillons avec des chercheurs professionnels qui ont consacré leur vie à découvrir de nouvelles perspectives sur les questions qui façonnent nos vies.
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