Membrane/ Mur de Planck

[Mrcedric]

Hello

Ma question est peut-être stupide ou sans réponse possible, mais je la pose quand-même
J'ai un peu de mal à "concevoir" une explication du Mur de Planck, pourriez-vous m'éclairer?
J'ai mis en gras ci-dessous ce qui m'est difficile à comprendre :

"En 1900, Max Planck émet la théorie d'une limite de l'univers, comme un mur. On l'appelle "Le mur de Planck".

Le mur de Planck est une limite, certes, mais ce n'est pas le 0. C'est une longueur ultime : la plus petite distance entre deux points de l'univers = 10^{-33} cm. Pour ceux qui aiment les 0, cela fait 0,0000000000000000000000000000 00001 cm. C'est assez petit, plus petit qu'un électron. Tout notre monde est enfermé dans cette membrane sphérique, en mouvement, enfermé dans un cône d'espace-temps.

Que représente cette limite ? Tout simplement le moment du bigbang, le début de notre univers physique.

Cette membrane sphérique pèse environ 20 microgrammes car sa masse est presque entièrement convertie en énergie, celle de l'univers (loi de la relativité). Elle a également une température, 10^{32}°C : 100000000000000000000000000000 000 °C. La surface de la sphère est un océan d'énergie dans lequel une multitude de cordes vibrent et la meuvent.

En ce lieu pour le moins étrange, les mesures n'existent plus. Le temps, la masse, la largeur, la hauteur, la droite, la gauche, la longueur n'ont plus de sens.

Comment "Tout" peut être contenu dans une si petite chose?

source :
http://fr.wikiversity.org/wiki/Mur_d...k/Introduction

J'espère vous lire
-----

[stefjm]

Ca été écrit par les B^2 cette affaire...
Pas scientifique en tout cas...
Pôvre Planck qui se retourne dans sa tombe...

[mach3]

"En 1900, Max Planck émet la théorie d'une limite de l'univers...

mais oui, c'est cela, réécrivons l'histoire des sciences... n'importe quoi!

m@ch3

[invitee724fe2f]

Bonjour,

c'est un peu trop vulgarisé, au point que cela est peu pertinent.

Vous pouvez lire les intros de wikipedia ( juste avant le sommaire de la page ) qui ont le mérite d'être claires ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[mach3]

Bon je me suis pris la tête pour trouver le vrai du faux sur qui a inventé les unités de Planck et quand, mais c'est un autre débat, on y reviendra ici ou dans un autre fil ultérieurement.

Intéressons nous plutôt à la question du fil tout en faisant abstraction totale de la source qui est absolument nulle.

J'ai un peu de mal à "concevoir" une explication du Mur de Planck, pourriez-vous m'éclairer?

Comment "Tout" peut être contenu dans une si petite chose?

Alors, en quelques points:

-Il existe aujourd'hui deux théories extrêmement bien assises (vérifiées, validées, jamais mises en défaut malgré des tentatives incessantes et donnant des prédictions d'une précision inouie) la relativité générale et la mécanique quantique, qui sont les piliers de la physique. Problème, elles sont incompatibles entres-elles. Quand la situation implique des densités de matière importante on utilise la RG, quand la situation implique des échelles minuscules on utilise la MQ, et la plupart du temps il n'y a pas de problème car on rencontre rarement des situations où à la fois la densité est très élevée et en plus les échelles très petites. Il y a au moins des centaines de théories candidates pour reconcilier RG et MQ mais aucune ne peut être validée aujourd'hui car aucune observation, aucune expérience ne permet de trancher avec la technologie actuelle (il y en a qui sont disqualifiées regulièrement au fur et à mesure des progrès, mais je crois qu'il s'en créé plus qu'il n'en disparait...)

-La RG stipule que l'univers, si il est isotrope et homogène à grande échelle ne peut être statique, il est soit en expansion, soit en contraction. L'observation a tranché, l'univers est en expansion. Cela signifie que plus on remonte dans le temps, plus les galaxies étaient proches les unes des autres et plus la densité et la température de l'univers sont élevées. Si on remonte jusqu'au bout de ce que permet la RG (en négligeant la MQ) on arrive à ce que tout l'univers visible était un point unique il y a 13,8 milliards d'années. Ce point unique est une singularité. Dans le cadre de la RG seule, il n'y a rien avant car le temps apparait avec la singularité (c'est comme le nord du pole nord, ça n'existe pas).

-Problème : à partir d'un certain moment quand on remonte le temps, la RG n'est plus valide car en conflit avec la MQ qui a son mot à dire (la densité est énorme alors que les échelles deviennent très petites). La singularité postulée par la RG, ainsi qu'une courte période qui la suit ne sont donc pas accessibles aux théories validées à l'heure actuelle : on ne peut commencer à décrire ce qui se passe qu'à partir du moment où la densité est passée sous une certaine valeur où le conflit RG/MQ cesse. La singularité prédite par la RG n'a du coup peut-être jamais eu lieu, on ne peut le savoir. A la fin de cette courte période inacessible, il se trouve que l'univers visible faisait à peu près la taille de Planck et avait un age (si on considère que la singularité a existé et constitue l'instant 0) de l'ordre du temps de Planck. Cette longueur et ce temps de Planck, construits à partir des constantes particulières de la RG et de la MQ (h, c et G) donnent justement les ordres de grandeurs des phénomènes pour lesquels à la fois la RG et la MQ sont impliquées (et donc en conflit) et qu'on ne peut donc pas décrire. C'est cela le mur de Planck, c'est une barrière à notre connaissance.

m@ch3

[mach3]

c'est un peu trop vulgarisé, au point que cela est peu pertinent.

non mais à ce stade là on ne peut pas parler de vulgarisation... ca mélange tout, il y a des erreurs, et ça spécule sur des choses même pas validées. C'est des conneries cet article.

m@ch3

PS : d'ailleurs je confirme stefjm, c'est du B²

Ce cours étant - au détail de narration près! - une repompée totale d'une émission de Rayons X [1] (Igor & Grichka Bogdanoff pour FR2, "la création de l'univers", à partir de 51:00), peut-être devrait-on en préciser les sources, non?

[stefjm]

PS : d'ailleurs je confirme stefjm, c'est du B²

Ah, ce style inimitable.

J'en profite pour poser une vraie question : Comment sait-on qu'une grandeur de Planck est une limite ou quantum ou rien du tout de notre physique?

[mach3]

apparemment on en sait pas grand chose, c'est n'est quasiment que de la spéculation

http://en.wikipedia.org/wiki/Planck_...l_significance

m@ch3

[Mrcedric]

Merci "mach3" pour cette explication
Le Mur de Planck est donc notre "horizon" si je comprends bien, difficile de voir au-delà en effet... D'autant que celui-ci peut souvent être trompeur.

[stefjm]

apparemment on en sait pas grand chose, c'est n'est quasiment que de la spéculation
http://en.wikipedia.org/wiki/Planck_...l_significance
m@ch3

Ca, c'est seulement pour la longueur, mais il y a aussi toutes les autres grandeurs physiques de Planck.

[invitee724fe2f]

Salut,

n'est il pas possible d'avoir des longueurs d'onde inférieures à la longueur de Planck ?
Vu que rien n'empêche une fréquence d'augmenter à part le manque d'énergie ...
Ou peut être si , la RG : par ex une transformation en mini trou noir ( contactions distances aidant ) qui limiterait ou diminuerait la fréquence passé un certain seuil. Il faudrait un peu de calcul en partant d'une particule déjà "petite".

[mach3]

l'ordre de grandeur colle. Si je considère un photon de fréquence 2.10⁴³Hz, ça correspond à une énergie de 13 GJ et de manière vaseuse à une masse de 0,147µg ce qui donne une rayon de Schwartzschild de 2,18.10^-34m environ 20 fois la longueur de Planck qui est la longueur d'onde de ce photon donc.
Évidemment ce qui ne tient pas debout c'est qu'il existe toujours un référentiel où le photon à la fréquence que l'on veut... et puis il y a aussi le truc vaseux de considérer une masse équivalente à ce photon pour trouver un Rs... mais bon on voit que ce n'est pas totalement saugrenu.

m@ch3

[invitee724fe2f]

merci pour le calcul

je ne sais pas si c'est très exactement la longueur de Planck qui est la plus pertinente ; mais ce calcul affiné y mène peut-être exactement !

Une autre voie de limitation de fréquence pourrait être liée à l'effet Cerenkov et toutes les autres formes d'émission d'énergie excédentaire.
S'il n'y en a pas et si on ne trouve pas h pour le mini TN, cela donnerait une petite valeur remarquable , liée aussi à G , c et h

[Mrcedric]

J'ai lu aussi qu'à l'échelle de Planck l'Espace était comme "pixelisé"
Ça a du sens pour vous?

[mach3]

J'ai lu aussi qu'à l'échelle de Planck l'Espace était comme "pixelisé"

on retrouve ce genre d'idée dans un certain nombre de théories candidates à la succession RG/MQ (en gravitation quantique à boucle, il existe par exemple une quantification des surfaces et des volumes), mais pas dans toutes (à ma connaissance ça n'existe pas en théorie des cordes par exemple). C'est de la spéculation à l'heure actuelle.
En tout cas si l'espace-temps est discret (comme l'ensemble des entiers) au lieu d'être continu (comme l'ensemble des nombres réels), ça ne peut pas être n'importe comment, il y a des contraintes très fortes.

m@ch3

[Mrcedric]

Pour Gerard' t Hooft et Leonard Susskind ce niveau est synonyme au bit d'information de leur principe holographique, non?

[Mrcedric]

pas de volontaires !?

[Deedee81]

Salut,

Pour Gerard' t Hooft et Leonard Susskind ce niveau est synonyme au bit d'information de leur principe holographique, non?

Je ne sais pas, mais ça ne m'étonnerait pas.

Si on calcule l'entropie d'un trou noir (avec la formule de Bekenstein Hawking tirée de la formulation de la théorie quantique des champs en espace-temps courbe) et qu'on traduit ça en bits d'information, on obtient en effet 1 bit par surface de Planck (sur l'horizon).

Or une des premières formulation de la théorie holographique c'est justement pour les trous noirs
(c'est d'ailleurs une des rares situations à ma connaissance ou le principe holographique est valide !!!!)

on retrouve ce genre d'idée dans un certain nombre de théories candidates à la succession RG/MQ (en gravitation quantique à boucle, il existe par exemple une quantification des surfaces et des volumes), mais pas dans toutes (à ma connaissance ça n'existe pas en théorie des cordes par exemple). C'est de la spéculation à l'heure actuelle.

En théorie des cordes non, mais on peut montrer que la plus petite longueur mesurable est effectivement limitée par la longueur de Planck. C'est du moins ce que j'ai lu dans un article de ArXiv (minimum length from first principle), je connais très mal les cordes (sauf celles utilisées en spéléo ).

Concernant l'espace-temps discret, il y a une grosse complication à cause de la mécanique quantique. Ainsi un état de l'espace-temps serait une superposition quantique de tels états discrets. Cela veut dire que la longueur moyenne peut varier continûment !!!! De plus, il fait distinguer les théories avec un espace ponctuel discrétisés (espace de points isolés) d'une théorie où ce sont les longueurs qui sont discrétisées comme en gravité à boucles (en fait, stricto sensus, c'est mêmes les surfaces et les volumes car il y a une grosse ambiguïté pour les longueurs).

[invitee724fe2f]

Bonjour,

pour les pixels ? c'est juste une formulation à minima qui ne dit pas 1) comment les états seraient stockés 2) comment les relations et lesquelles seraient enregistrées 3) sur quelle base de synchronisation cela serait fait etc etc

par contre, quand on ignore ces détails - dus peut être à quelques abus verbaux - , la théorie holographique est séduisante.
L'institut Perimeter , avec Lee Smolin , a repris le flambeau des cordistes ( Susskind et T'Hooft ne sont plus très jeunes ) et publie beaucoup

edit : croisement avec Deedee, je vous lis après déjeuner

[Deedee81]

Salut,

pour les pixels ? c'est juste une formulation à minima qui ne dit pas 1) comment les états seraient stockés 2) comment les relations et lesquelles seraient enregistrées 3) sur quelle base de synchronisation cela serait fait etc etc

C'est aussi une grosse difficulté avec la théorie quantique des champs en espace-temps courbe. Ceci dit, les relations trouvées entre thermodynamique - théorie de l'information - relativité générale - mécanique quantique, sont si élégantes que peu en doutent (je ne parle pas de la théorie holographique que je connais trop peu (*)). Par contre, les cordes ou les boucles permettent de "compter les états microscopiques" correspondant à l'état macroscopique et là on retrouve un tel "support de stockage".

(*)
- je présume qu'on a quelque chose d'équivalent en théorie holographique ?
- Même si on ne précise pas le support physique de "l'hologramme" on peut le voir comme une formulation mathématiquement élégante (et simplifiant la vie, c'était l'espoir des théoriciens à l'époque de sa découverte. Je dis espoir car si c'était si simple, il y a longtemps qu'on aurait une théorie de gravité quantique mature, ce qui n'est pas le cas. Je subodore donc que cela ne s'est pas avéré aussi simple qu'espéré).

[invitee724fe2f]

Edit : pardon, pas de flambeau des cordistes, mais celui de l'univers holographique. Ses jeunes collègues ont publié en 2014 à propos de trou noir en 4D et d'univers 3D à sa surface ...

la longueur de Planck est juste une longueur petite et symbolique ... Susskind dit dans l'un de ses cours que longueur exacte, surface ou volume, bits, qbits ou qdits n'ont pas d'importance. AMHA ces domaines développent des structures de recueil de nouvelles informations pour le physicien qui verra quelles théories en tirer quand il en saura plus.

[Deedee81]

Ce n'est peut-être pas que symbolique.

Regarde cet article par exemple (fort facile à lire) :
http://arxiv.org/abs/hep-th/0505144 Minimum Length from First Principles

Mais en l'absence d'une théorie de gravité quantique validée, il est évidemment un peu tôt pour se prononcer.

[invitee724fe2f]

merci pour ce lien , ils ont un point de vue et le démontrent. Il est conservé pour être lu et relu.

We repeat: no device subject to quantum
mechanics, gravity and causality can exclude the quantization of position on distances less
than the Planck length
It is important to emphasize that we are deducing a minimum length which is parametrically
of order lP , but may be larger or smaller by a numerical factor.

Ils font référence à la conjecture du cerceau mais dans un sens faible et acceptable sans problème dans son utilisation.

[Mrcedric]

Ce "principe holographique" , pipeau ou pas pipeau alors ?

[invitee724fe2f]

je ne suis pas sûr qu'on puisse qualifier de pipeau des théories bien construites appuyées sur de solides bases mathématiques et des hypothèses physiques plausibles.
Il en restera toujours quelque chose pour des théories plus avancées.

[invitee724fe2f]

Bonjour,

à la une de la Recherche de mai 2015 :
Kilo, Ampère, Kelvin, Mole Pourquoi les physiciens redéfinissent les unités de mesure

Une info hyper intéressante sur les étalonnages fins des instruments les plus fins avec ... des étalons pas si identiques que ça.
Planck est à l'honneur.

En fait, plus loin dans la revue , l'air de rien , un inquiétant article sur les ordi quantiques ( quant à la MQ et aux expériences phares ).
Vivement le sujet en news.

[Deedee81]

Salut,

à la une de la Recherche de mai 2015 :

Je vais sûrement devoir attendre deux semaines (à moins qu'il ne soit déjà dans mon magasin préféré samedi). Intéressant, comme toujours.

un inquiétant article sur les ordi quantiques ( quant à la MQ et aux expériences phares ).

Pourquoi inquiétant ? (je n'ai rien vu d'inquiétant dans le lien, ou alors ça m'a échappé)

[invitee724fe2f]

Salut Deedee !

page 10 , § Parité des qBits

maintenant, quand on a une paire de qbits intriqués , on mesure l'un pour vérifier que tout va bien sur l'autre "qu'on ne mesure pas pour qu'il reste un qbit et ne perde pas ses infos"

Il y aurait des qbits "mesures" et des qbits "données" ( ???!! )

...

C'était déjà la seule explication dans une expérience d'intrication fantôme mais je n'osais pas insister *: mesurer l'un d'une paire ne fait pas décohérer l'autre , il n'y aurait pas de spooky action at the distance mise en évidence.


Il y a 3 possibilités :
- je n'ai pas compris et vous prie tous de m'en excuser
- le journaliste s'est planté
- la MQ a besoin d'une clarification théorique


* on en reparle à la demande

[Deedee81]

page 10 , § Parité des qBits

maintenant, quand on a une paire de qbits intriqués , on mesure l'un pour vérifier que tout va bien sur l'autre "qu'on ne mesure pas pour qu'il reste un qbit et ne perde pas ses infos"

Il y aurait des qbits "mesures" et des qbits "données" ( ???!! )

...

C'était déjà la seule explication dans une expérience d'intrication fantôme mais je n'osais pas insister *: mesurer l'un d'une paire ne fait pas décohérer l'autre , il n'y aurait pas de spooky action at the distance mise en évidence.


Il y a 3 possibilités :
- je n'ai pas compris et vous prie tous de m'en excuser
- le journaliste s'est planté
- la MQ a besoin d'une clarification théorique

Je ne sais pas ce que tu as mal ou bien compris mais en MQ, effectuer une mesure sur un système l'altère forcément. Ainsi, lire un qbit.... en détruit l'état. Dans ce cas, comment vérifier que les qbits ne sont pas altérés ? Toute mesure les altérant.

Solution : avec une paire de qbits intriqués et subissant les mêmes effets. Si l'on mesure un des qbits on peut vérifier qu'il était correct, mais cela n'affecte pas l'autre qbit (il n'y a pas d'action instantanée à distance. C'est le théorème de non communication en mécanique quantique) qui reste donc utilisable dans le calcul quantique.

J'espère que c'est plus clair ?

[invitee724fe2f]

Solution : avec une paire de qbits intriqués et subissant les mêmes effets. Si l'on mesure un des qbits on peut vérifier qu'il était correct, mais cela n'affecte pas l'autre qbit (il n'y a pas d'action instantanée à distance. C'est le théorème de non communication en mécanique quantique) qui reste donc utilisable dans le calcul quantique.

J'espère que c'est plus clair ?

euh , pas du tout plus clair. Le No-Go interdit la communication mais pas l'inséparabilité et son spooky pourtant validé par l'expérience.
Si l'intriqué n'est pas affecté , pourquoi ne pas mesurer 2 observables qui commutent ?!

Dans l'expérience d'Alain Aspect, on observe des corrélations qu'on ne sait expliquer que si la première mesure, en plus de faire décohérer son photon , en fait de même avec celui qui est intriqué.
D'abord, on a une paire avec des superpositions de spins up et down. La première mesure sur l'un des photons "choisit" up ou bien down et instantanément, l'autre photon adopte la même valeur ( ou opposée dans le cas d'un électron par ex )

L'article parle d'une avancée majeure, la correction automatique des erreurs de qBits. Pour cela, on forme des blocs de 9 qbits intriqués , etc et on surveille un "qBits de donnée" en mesurant un "qBit de mesure", les 2 étant intriqués ... Bon, en voyant les libellés du schéma, il y a un pb. Peut être , faut il le lire in extenso ... Finalement, c'est peut être l'article , par ailleurs intéressant parce qu'on sait qu'il s'est passé quelquechose , qui ne prend pas assez de précautions avec le formalisme de la MQ , vulgarisée ou non ...

Bon, j'espère que tu pourras le lire rapidement.