C'est Par delà le visible de Carlo Rovelli. Par contre, c'est très résumé.
Ah oui exact, je l’ai lu il y a super longtemps. (bon ça se résume à 2 ans ou 3 ans).
Merci pour les précisions ! Je confondais souvent "théorie quantique de la gravitation" et "théorie du tout". La première tente donc de réconcilier RG et MQ, et la seconde de trouver une unique force regroupant les quatres fondamentales, c'est bien ça ?
Exact.
La première fois que j’ai entendu parler de ça, j’avais 14 ou 15 ans, et j’avais lu « Superforce » de Paul Davies.
C’est ce genre de choses qui m’ont passionné et qui m’ont vraiment décidé à me lancer dans la physique théorique.
Il faut revenir en 1919 pour comprendre ce que sont les théories unitaires. On connaissait 2 forces : l'électromagnétisme et la gravitation.
Einstein venait de publier la relativité générale. Kaluza et Klein ont eu l’idée de réécrire les équations en 5 dimensions, 4 d’espace, et une de temps. (en fait… les équations sont pareilles, les indices prennent plus de valeurs). Ils montrent qu’on retrouve évidemment les équations de la RG, mais d’autres équations apparaissent grâce à la 5ème dimension : ce sont les équations de Maxwell.
En plus la théorie semblait expliquer la quantification de la charge électrique, c’est dû à comment la 5ème dimension est compactifiée. Sauf que la théorie a un problème : en RG, l’espace-temps est dynamique. Comme la charge ne change pas… et bien ça fige la 5ème dimension… la théorie est morte née.
Einstein est séduit par l’idée, et il se met à bosser sur cette théorie…
Sauf que… entre temps, on a découvert deux autres forces. Je ne sais pas si c’est résumé dans le Brian Greene.
Donc pourquoi on a deux écoles ? On a ceux qui ont fait de la relativité générale, et qui sont plutôt minoritaires, considérée comme une théorie hyper compliquée, qui fait que rajouter un peu de précision à la théorie de Newton, la théorie est passée en désuétude dans les années 30. Le livre de Jean Eisenstaedt explique assez bien les choses :
Lecture vivement recommandée.
Pendant ce temps, une grosse communauté se développe autour de la mécanique quantique. Quand t’es un jeune, et que tu en veux, tu as le choix entre d’un côté une théorie hyper compliquée mathématiquement, mais déjà établie… et de l’autre, un bouillonnement de données expérimentales où toute la théorie est à écrire… je pense que tu n’hésites pas trop.
Jusqu’aux années 60, on a 4 interactions… la gravitation, c’est la théorie d’Einstein de 1915… mais au moins on est conscient qu’il faut un formalisme quantique pour avancer.
L’électromagnétisme a été quantifiée en QED en 1949 (électrodynamique quantique, et on prend conscience du rôles des groupes de symétrie, et on repasse au Lagrangien grâce à Feynman).
On commence à comprendre que l’interaction faible et l’interaction électromagnétique peuvent se décrire de la même façon, moyennant… un mécanisme de BEH (Brout Englert Higgs). On avait laissé Einstein en 1955 comme poursuivant un rêve d’un vieux fou. Finalement, il était trop en avance sur son temps, et n’avait pas compris qu’il fallait incorporer les 2 autres interactions dans sa quête.
Le vieux rêve d’Einstein revient, c’est aujourd’hui le Saint Graal de la physique. Glashow, Salam et Weinberg unifient l’électromagnétisme et l’interaction faible, prédisent les courants neutres et l’existence de 3 bosons massifs. On découvre les courants faibles dans Gargamel, au CERN, prix nobel pour GSW en 1979. On détecte les bosons au SppS, le synchrotron du CERN converti en collisionneur grâce à Carlo Rubbia et le refroidissement stochastique de Van der Meer, ils obtiennent le prix nobel en 1984. On découvre le boson scalaire en 2012, nobel pour Higgs et Englert (Brout est malheureusement décédé).
Entre temps, on tente d’unifier l’interaction forte avec l’interaction électro-faible, c’est les théories de grandes unifications, on prédit la désintégration du proton… on construit des super grands détecteurs pour l’observer comme super Kamiokande, mais… loupé, le proton est stable pour le moment. C’étaient les théories de Pati-Salam Georgi Glashow. Donc… point mort de ce côté.
D’autres ont tenté de suivre l’exemple de l’électromagnétisme, et ont tenté d’écrire la théorie de la gravitation dans un formalisme quantique. Ils se heurtent à des infinis insurmontables (alors que pour les 3 autres… les théories donnaient des infinis, mais étaient des théories renormalisables, on pouvait les supprimer).
On tombe sur un os, il faut rajouter des dimensions supplémentaires, il faut rajouter la super symétrie (mais il y a pleins de façons de l’ajouter), ça donne les théories de supergravité quantique.
Les gens provenant de la théorie quantique se sont dits… autant aller chercher des gros groupes de symétrie, contenant ceux de l’électromagnétisme U(1), de l’interaction électrofaible SU(2)xU(1), et de l’interaction forte SU(3), et on va tout unifier… avec des cordes.
De l’autre côté, une toute petite communauté qui grossit depuis la fin des années 50, avec tous les travaux en astrophysiques, sur les trous noirs, les étoiles à neutron, la bombe atomique, les quasars, la radioastronomie etc… (il faut lire le Kip Thorne, c’est vraiment hyper recommandé).
Eux commencent à bosser sur la quantification de la gravitation dans un espace-temps dynamique contrairement à ce que font l’autre voie (que sont les théories des cordes, de supergravité etc…).
Là les héros c’est Ashtekar, Rovelli, Smolin, et d’autres. C’est vraiment deux communautés très différentes, sur le site arxiv, ils publient dans deux domaines différentes : hep pour les cordistes (high energy physics) et gr-qc pour les autres (general relativity and quantum cosmology)
http://arxiv.org/Je te recommande vivement :
Et puis celui-ci également :
Et, du coup, pour expliquer ce qu'il se passe à l'intérieur des trous noirs ou le Big Bang, on parle bien de la gravité quantique, je me trompe ? Mais une théorie du tout pourrait-elle aussi faire l'affaire ?
Oui on parle bien de gravité quantique, du moins… les effets de la gravitation quantique ne peuvent plus être négligés, cela pourrait éviter la singularité.
Les théories du tout doivent également permettre la description de ces phénomènes à ces échelles.
D’ailleurs la théorie des cordes et la gravitation quantique à boucles arrivent plus ou moins à décrire le rayonnement de Hawking.
Et puis tu as des cosmologies qui se développent autour de ces théories, comme les cosmologies branaires, ou les cosmologies à boucles
