L'Internaute > Science  > Espace > Dossiers > A la recherche d'une théorie du tout
SOMMAIRE

En savoir plus

Sujet illustré

A moins qu'une troisième approche soit la bonne. Il en y a de nombreuses mais l'une d'entre elles est particulièrement frappante : c'est la théorie holographique pour lesquelles les lois physiques sont différentes à l'intérieur d'un volume et à sa surface, mais néanmoins équivalentes par projection holographique Ainsi notre Univers serait un hologramme où la physique du bord serait la physique quantique, et la physique de l'intérieur ferait apparaître, dans une sorte d'illusion, la force de gravitation.

Représentation en trois dimensions (faute de pouvoir en dessiner une à 4 dimensions), à un instant donné, d'un univers holographique, caractérisé par un espace-temps à courbure négative dont le bord est un espace-temps plat. Sur ce dernier s'applique la théorie quantique dite des champs conformes (car l'espace est y bidimensionnel) tandis qu'à l'intérieur s'applique la théorie des cordes incluant la gravité. Il s'y forme même des trous noirs sans danger résultant de l'intéraction de particules sur le bord. Schéma © Alfred Kamajian

Pour être plus précis, les physiciens de la théorie holographique considère un espace-temps dont la courbure est négative. N'essayez pas de visualiser un tel espace, mais pensez plutôt à des représentations d'espaces hyperboliques (à deux dimensions) comme la série des Circle Limit de Maurits Escher (voir aussi notre article sur cet artiste). Vous aurez ainsi une idée de ce que peut-être un espace-temps (à quatre dimensions) à courbure négative, baptisé espace-temps anti-de Sitter (William de Sitter a le premier introduit les espace-temps à courbure positive) et vous vous convaincrez que ce genre d'objet peut exister. Mathématiquement, il est en tout cas parfaitement légitime.

La gravité émerge dans la dimension supplémentaire

La frontière de cet espace-temps anti-de Sitter (voir schéma ci-dessus) est un espace-temps plat (à courbure nulle). Sur cette frontière, nous utilisons la théorie quantique des particules et la gravité n'existe pas. Cette dernière, dans un univers holographique (un espace-temps anti-de Sitter), est entièrement équivalente à une théorie quantique de la gravitation et de la matière, comme la théorie des cordes. L'intéraction de particules sur le bord produit des phénomènes à l'intérieur : cordes, gravité, même d'éphémères trous noirs émettant un rayonnement chaud.

En d'autres termes, la gravité émerge naturellement, dans un Univers à quatre dimensions d'espace, de la physique des particules à trois dimensions d'espace (qui est notre physique quantique). Ce que nous appelons la gravité serait donc la conséquence de la géométrie de notre univers, si celui-ci est un univers-holographique. Dès lors, la gravité n'est finalement qu'un leurre : il faut, pour la décrire, connaître la théorie des particules et de disposer du cadre de l'univers-hologramme. L'unification est faite.

Bien sûr, et ce n'est pas une mince affaire, il reste à démontrer que ce beau scénario s'applique réellement dans notre Univers. Ce dernier s'éloigne en effet sans doute du modèle d'espace-temps anti-de Sitter, ne serait-ce que parce qu'il est en expansion ce qui pose le problème de son bord.

 
Magazine Science Envoyer | Imprimer Haut de page
Votre avis sur cette publicité