La physique quantique suggère une limite fondamentale à ce que nous pouvons savoir sur l’univers. Bien que nous puissions prédire le comportement des objets quantiques à l’aide de fonctions d’onde – des formules mathématiques décrivant leur état – une nouvelle étude révèle que la propre fonction d’onde de l’univers pourrait être intrinsèquement inaccessible à une connaissance complète. Il ne s’agit pas seulement d’une limitation technique ; cela suggère que certains aspects de la réalité pourraient exister au-delà de notre capacité à mesurer ou à comprendre pleinement.
La fonction d’onde quantique et l’univers
Au niveau quantique, chaque particule est décrite par une fonction d’onde, encapsulant toutes ses propriétés potentielles. Si l’univers entier fonctionne selon des règles quantiques, comme le pensent de nombreux physiciens, alors même le cosmos lui-même devrait avoir une fonction d’onde. D’éminents physiciens comme Stephen Hawking ont déjà spéculé sur ce concept, mais la détermination de cette fonction d’onde universelle est restée difficile à déterminer.
L’inaccessibilité de la connaissance universelle
Les chercheurs Eddy Keming Chen et Roderich Tumulka ont démontré mathématiquement qu’une connaissance complète de la fonction d’onde de l’univers est probablement impossible. Ils ont découvert que même avec des mesures parfaites, notre capacité à identifier l’état quantique de l’univers est fondamentalement limitée.
« La fonction d’onde de l’univers est comme un secret cosmique que la physique elle-même conspire à garder », explique Chen. “Nous pouvons en savoir énormément sur le comportement de l’univers, tout en restant fondamentalement incertains quant à l’état quantique dans lequel il se trouve.”
Leur approche visait à déterminer si les observations pouvaient aider à sélectionner la fonction d’onde correcte parmi une gamme plausible de possibilités. En utilisant la mécanique statistique quantique et en reconnaissant le grand nombre de paramètres requis pour définir la fonction d’onde universelle, ils ont conclu qu’une détermination précise est impossible.
Implications pour la cosmologie et la théorie quantique
Cette découverte n’invalide pas nécessairement la théorie quantique, mais elle met en évidence ses limites inhérentes lorsqu’elle est appliquée à l’échelle du cosmos. JB Manchak de l’UC Irvine note que des limitations similaires existent dans la relativité générale, la théorie de la gravité d’Einstein. Sheldon Goldstein de l’Université Rutgers ajoute que l’incapacité de choisir une seule fonction d’onde universelle « correcte » n’est peut-être pas critique, car plusieurs fonctions d’onde pourraient produire des résultats similaires dans des calculs ultérieurs.
Recherche philosophique et future
L’étude sert à mettre en garde contre une dépendance excessive à l’égard d’une vérification expérimentale stricte en science. Certaines réalités peuvent exister au-delà de nos capacités de mesure, comme le souligne Tumulka : « Certaines choses existent réellement, mais nous ne pouvons pas les mesurer. »
Les chercheurs prévoient d’appliquer leurs découvertes à des systèmes plus petits mais complexes et d’explorer des techniques telles que la « tomographie par ombre » pour déterminer les états quantiques. Emily Adlam de l’Université Chapman suggère que ces travaux renforcent les interprétations de la mécanique quantique qui mettent l’accent sur les perspectives dépendantes de l’observateur plutôt que sur une réalité objective unique.
En fin de compte, cette recherche révèle une vérité humiliante : l’univers peut contenir des secrets fondamentaux qui restent à jamais hors de notre portée. Cela ne diminue pas le pouvoir de la physique, mais cela nous rappelle que la poursuite de la connaissance ne consiste pas à tout savoir, mais à comprendre les limites de ce qui peut être connu.
