Faire face à l’incompatibilité de la relativité générale et de la mécanique quantique.
Représentation imagée de la structure de l’espace en gravitation quantique à boucles. © Carlo Rovelli, DR.
« L’espace et le temps continus sont une vision approximative à grande échelle de la dynamique des quanta de gravité. » Carlo Rovelli. Par-delà le visible. 2014.
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Carlo Rovelli et Nick Huggett. Peut-on tester la nature quantique de l’espace-temps ? Pour la science. 2024. Extrait
Notre connaissance du monde physique souffre d’une lacune importante : aucune de nos théories parmi les plus efficaces pour décrire nos observations et nos expériences n’inclut la nature quantique de la gravité. Toutefois, une grande majorité des physiciens s’accordent à penser que celle-ci est essentielle pour représenter correctement des situations extrêmes telles que l’Univers primordial et l’intérieur des trous noirs.
En attendant de résoudre le problème de la « gravité quantique », la gravité est décrite par une théorie classique, celle de la relativité générale d’Albert Einstein. Cette dernière a été éprouvée de nombreuses façons avec un succès spectaculaire. Elle a prédit des phénomènes, tous observés, tels que la déviation de la lumière, l’avance du périhélie de Mercure, les trous noirs et les ondes gravitationnelles. Elle stipule que la géométrie de l’espace-temps – la réunion de l’espace et du temps – est forgée par la gravité. Ainsi, lorsque nous parlons du comportement quantique de la gravité, nous parlons en réalité du comportement quantique de l’espace-temps.
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https://www.pourlascience.fr/sd/physique-theorique/et-si-la-gravite-n-etait-pas-quantique-15534.php
Antoine Tilloy. Et si la gravité n’était pas quantique ? Pour la science. 2018. Extrait
DES THÉORIES INCOMPATIBLES
Ainsi, à son niveau le plus fondamental, l’Univers semble régi par deux mécaniques distinctes, deux ensembles de lois a priori incompatibles tant les notions et objets de ces théories sont différents. Dans leurs domaines d’application respectifs, ces deux théories sont d’une efficacité redoutable. Mais relativité générale et physique quantique ne semblent pas pouvoir être utilisées simultanément, en tout cas pas sans modification. Que se passe-t-il, par exemple, dans une situation où les effets dus à la physique quantique sont importants, mais où la force gravitationnelle domine ? La réponse simple est que l’on ne sait pas. Le problème n’est pas que l’on ne sait pas effectuer les calculs, mais que l’on n’a même pas de cadre théorique approprié.
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Jean-Pierre Luminet. L’univers holographique (2) : La gravité quantique façon théorie des cordes. 2016. Extrait
Jusqu’à présent, la théorie de gravité quantique la plus étudiée est la théorie des cordes, même si d’autres approches comme la Loop Quantum Gravity ou la géométrie non-commutative offrent de prometteuses alternatives. L’idée de départ de la théorie des cordes est que les constituants fondamentaux de la matière (les quarks, les leptons et les bosons) ne sont pas des particules ponctuelles sans dimension, mais des objets longilignes et vibrants de dimension 1. Ces « cordes », de taille extrêmement petite, peuvent avoir deux formes : ouvertes aux extrémités libres, ou fermées en anneau. Leurs modes de vibration et d’enroulement sont quantifiés, et peuvent être associés à des particules de masse et de spin donnés.
Les modes vibratoires de cordes ouvertes et fermées, montrés ici en deux dimensions, correspondent aux diverses particules élémentaires.
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Selon Carlo Rovelli : « De quoi le monde est-il fait ? D’un seul ingrédient : de champs quantiques covariants. »
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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier gravitation quantique).
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La relativité générale et la mécanique quantique sont les deux théories physiques les plus efficaces. Pourtant elles sont incompatibles, en particulier en ce qui concerne la représentation de l’espace-temps.
On trouvera ici une petite collection documentaire (très partielle), faisant l’économie des modélisations mathématiques (difficilement abordable…), à propos des multiples travaux sur la « gravitation quantique ».
[lacune.pdf]
[gravitation-quantique.pdf]
[approches-candidates.pdf]
[deux-voies.pdf]
[cordes.pdf]
[espace-temps-quantique.pdf]
[substantiel-relationnel.pdf]
[champs-quantiques.pdf]
[grains-espace.pdf]
[superposition.pdf]
[intrication-gravitationnelle.pdf]
[cordes-energie-noire.pdf]
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Tous les documents indiqués sont téléchargeables à l’adresse DOCS (dossier gravitation quantique).
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