Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?
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Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?



  1. #1
    Eskoris

    Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?


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    Bonjour à tous,

    Dans le modèle standard les forces sont véhiculées par des bosons. Je sais que les particules du modèle standard sont remplacé par des cordes. La théorie en prévoit une qui a les mêmes propriétés que l'hypothétique graviton...
    J'aimerais connaitre l'explication (vulgarisé si possible) de l'unification de la gravitation avec les autres forces d'après la théorie des cordes.

    Merci !

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  2. #2
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    une idée... ?

  3. #3
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Bonjour à tous,

    Dans le modèle standard les forces sont véhiculées par des bosons. Je sais que les particules du modèle standard sont remplacé par des cordes. La théorie en prévoit une qui a les mêmes propriétés que l'hypothétique graviton...
    J'aimerais connaitre l'explication (vulgarisé si possible) de l'unification de la gravitation avec les autres forces d'après la théorie des cordes.

    Merci !
    Salut,

    tout va dépendre de ce que tu entends par "explication vulgarisée".

    A lire ton résumé, tu as déja compris la première couche d'explication vulgarisée : au niveau fondamental (aux échelles de longueurs ultimes) les particules ponctuelles (graviton compris) ne le sont pas, mais sont des entités unidimensionnelles, les cordes. Bien. Il y a plus de place sur une corde que dans un point, plus particulièrement une corde peut vibrer. Ainsi, les caractéristiques particulières des particules (spin, masse, charge) que l'on doit ajouter "à la main" sur des particules ponctuelles, apparaissent naturellement dans la strucutre interne de la corde.

    Plus précisément, et on attaque ici la deuxième couche d'explication vulgarisée, on peut regarder les cordes les plus simples (avec seulement des modes de vibrations de type bosonique) et étudier leur spectre de vibration, comme on le ferrait avec un oscillateur harmonique et constater que la plupart des vibrations obtenues sont massives (et bien trop lourdes pour être détectées par nos accélérateurs). Cependant les vibrations les plus simples ont une masse nulle et possèdent les caractéristiques du graviton (spin 2), d'un photon (spin 1) et d'un tachyon (de spin 0). La présence des deux premiers est encourageante (et dessine les contours du mécanisme d'unification) et la présence du dernier est le signe que cette théorie la plus simple n'est pas la bonne (un autre signe étant lié à une absence remarquée : il n'y a pas de fermions dans cette théorie).

    L'ajout des fermions (via la supersymétrie) résoud aussi le problème du tachyon mais on arrive au troisième niveau d'explication vulgarisée (mais à ce niveau, l'est-elle encore vraiment ?)

    je te laisse réagir avant une éventuelle poursuite.
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  4. #4
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Salut,

    Donc si je comprend bien d'après la théorie des corde la force gravitationnelle est véhiculée par des cordes (qui sont l'équivalent du graviton dans le modèle standard). Ces cordes sont donc des objets quantique de spin 2. Bien. Ma question est de savoir pourquoi le fait que la gravitation soit véhiculé par ce type d'objet (comme les 3 autres forces le sont avec les leurs), peut permettre de l'unifier aux 3 autres.
    Je sais que je peux être redondant mais il y a vraiment très peu de documentation simple...

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Salut,

    Donc si je comprend bien d'après la théorie des corde la force gravitationnelle est véhiculée par des cordes (qui sont l'équivalent du graviton dans le modèle standard). Ces cordes sont donc des objets quantique de spin 2. Bien. Ma question est de savoir pourquoi le fait que la gravitation soit véhiculé par ce type d'objet (comme les 3 autres forces le sont avec les leurs), peut permettre de l'unifier aux 3 autres..
    Tout simplement parce que la gravité s'explique alors par un phénomène fondamentalement semblable aux trois autres (des échanges de cordes). De plus, il y a de fortes raisons de croire que le mécanisme ainsi conçu soit fini, c'est à dire n'exhibe plus de boucles infinies dans le calcul des interactions.
    Parcours Etranges

  7. #6
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Merci, mise à part ce point commun qu'est l'échange de corde, ces 3 phénomènes pourraient très bien être indépendant. Quand on dit que l'on unifie une force à une autre, c'est bien qu'on établit un lien entre celles-ci ? C'est donc qu'il est possible d'agir sur une force avec celle qui lui est lié... (?). Pouvez-vous donnez un exemple avec l'éléctromagnétisme et la force faible, pour bien comprendre comment cela marche ?

  8. #7
    Gilgamesh
    Modérateur

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Merci, mise à part ce point commun qu'est l'échange de corde, ces 3 phénomènes pourraient très bien être indépendant. Quand on dit que l'on unifie une force à une autre, c'est bien qu'on établit un lien entre celles-ci ? C'est donc qu'il est possible d'agir sur une force avec celle qui lui est lié... (?). Pouvez-vous donnez un exemple avec l'éléctromagnétisme et la force faible, pour bien comprendre comment cela marche ?
    On dit que l'on a unifié les forces quand on a mis à jour des mécanisme d'action fondamentalement semblables entre celles ci.

    Par exemple, entre l'électromagnétisme et la force faible, le mécanisme est semblable, mais le boson d'interaction n'a pas de masse et n'est pas porteur de charge dans le cas de l’électromagnétisme, tandis qu'il sont très massif (de 80 à 90 GeV) et peuvent porter une charge (W+ ou W-) ou pas (Z neutre) dans le cas de l'interaction faible.
    Parcours Etranges

  9. #8
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Salut,
    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Donc si je comprend bien d'après la théorie des corde la force gravitationnelle est véhiculée par des cordes (qui sont l'équivalent du graviton dans le modèle standard). Ces cordes sont donc des objets quantique de spin 2. Bien. Ma question est de savoir pourquoi le fait que la gravitation soit véhiculé par ce type d'objet (comme les 3 autres forces le sont avec les leurs), peut permettre de l'unifier aux 3 autres.
    Je sais que je peux être redondant mais il y a vraiment très peu de documentation simple...
    il est possible que le message ne soit pas bien passé dans ma première tentative d'explication. Mais la bienveillante redondance va me permettre de choisir une jauge explicative différente. L'idée que je voulais transmettre n'était pas qu'il y avait une corde pour représenter le graviton et une autre corde pour représenter le photon et ainsi de suite. Mais bien que la même corde permet de représenter toutes les particules élementaires. Il n'y a qu'un objet fondamental, une seule corde pour les décrire toutes. Connaitre la dynamique d'une corde permet a priori de déduire le comportement et les caractéristiques de toutes les particules et de toutes leurs interactions. Dans ce sens, les interactions sont unifiées.

    Si nous avions, comme tu semblais le suggérer, une corde pour le graviton, une autre corde pour le gluon, et ainsi de suite, nous n'aurions effectivement pas une vision plus unifiée qu'avec notre modèle à particules basé sur la théorie quantique des champs. La théorie quantique des champs "unifie" ainsi notre description de toutes les interactions (gravitation comprise), elles peuvent toutes être décrites dans les mêmes termes : des champs quantiques qui créent et annihilent des particules.

    Mais lorsque l'on dit que la théorie électrofaible de Weinberg et Salam a unifié les interactions électromagnétique et nucléaire faible, l'unification ne s'arrête pas là. Les électrons et les neutrinos sont décrit par un seul champ, un seul objet plus fondamental. Et les règles du jeu qui régissent la dynamique de cet objet permet d'en déduire les règles séparées de l'électromagnétisme et disons de la désintégration béta.

    Dans ce sens, le modèle standard n'unifie pas l'interaction électrofaible avec l'interaction forte. Les règles du jeu sont séparées. Elles sont similaires mais elles ne découlent pas de la dynamique d'un objet unique. Cette unification là est l'objet de la théorie de la grande unification dont on traque la signature expérimentale (pour l'instant sans succès) actuellement au LHC.

    De même la gravitation peut-être décrite dans les même termes que les trois autres, avec la théorie quantique des champs et ses particules quantiques, mais pour diverses raisons (j'en ai deux qui évidentes en tête, mais je ne veux pas trop déborder du sujet) il n'y a pas d'unification à attendre dans cette direction. Il faut attaquer le problème différemment et la théorie des cordes semble difficilement évitable.

    Je voudrais encore redire la même chose de manière légèrement différente (redondance, redondance). Avant la révolution quantique on décrivait les interactions en terme de champs (classiques). Il y avait le champ gravitationnel, le champs magnétique, le champ électrique. Encore une fois, notre description mathématique des interactions étaient mathématiquement unifiée : tout le monde était décrit par le même type d'objet et les règles du jeu étaient similaires, les forces s'atténuaient comme l'inverse du carré de la distance, etc.

    Mais l'unification du magnétisme et de l'électrisme réalisée par Maxwell allait, cette fois encore, bien au delà de cette apparente similitude. Avec notre vision moderne (relativiste), les champs électrique et magnétique ne sont que deux aspects différents d'un même objet plus fondamental, décrit par un théorie unique.

    Peut-on imaginer pouvoir unifier la gravitation avec l'électromagnétisme de manière analogue ? Eh bien la réponse surprenante est oui ! Et elle fut découverte par Kaluza et fut améliorée par Klein au début du 20ième siècle. Gravitation et électromagnétisme peuvent être regroupés dans un objet unique mais dans un espace avec une dimension supplémentaire mais repliée sur elle même de manière très compacte. Le modèle original avait des défauts fatales et fut abandonné mais cette vision unificatrice hautement géométrique fit un retour fracassant à la fin des années 70 et s'incarna dans une théorie qui fit quelque temps figure de candidat possible à la théorie du tout, la supergravité. Il apparut cependant rapidement qu'il existait des liens très fort entre celle-ci est la théorie des cordes qui la complétait parfaitement.

    Il y a encore un aspect à l'unification que je veux suggérer, parce que c'est un des aspects les plus récents et qu'il permet de lier ensemble les deux approches que j'ai évoqué plus haut. D'abord comme je le disais, les champ magnétique et électrique sont fortement lié par la relativité. Les phénomènes électrique et magnétique peuvent être vu comme les deux faces différentes d'un même objet. On peut ainsi changer son point de vue et décrire un phénomène magnétique en terme électrique et inversement. On appelle ça une dualité et on peut l'imaginer comme une forme d'unification. Cette fois on ne décrit pas deux phénomènes différents à partir d'un objet plus fondamental unique mais le même phénomène de deux manières mathématiquement, apparemment complétement différentes.

    Ainsi, pour prendre un exemple en physique des particules, l'équivalent des charges électriques pour l'interaction forte sont des charges de couleurs. Il apparait cependant que la physique qui décrit le confinement de ces charges colorées à l'intérieur des protons et des neutrons et plus facilement descriptible en termes magnétiques, avec non plus des charges colorées mais des monopôles magnétiques (colorés).

    Cette unification par dualité est omniprésente en théorie des cordes. A la toute fin de 20ième, Maldacena va découvrir une dualité entre la théorie des cordes et la théorie quantique des champs dont la fécondité est stupéfiante. L'idée est simple : une théorie quantique de la gravitation (la théorie des cordes) dans un espace (hyperbolique) avec un nombre de dimension donné est équivalent à une théorie des champs (invariante d'échelle) dans un espace avec une dimension de moins. De cette manière la gravitation se trouve une fois encore unifiée avec les interactions non-gravitationnelles : les phénomènes gravitationnels donnent une description dual de phénomènes de physique du solide ou de physique des particules, pour lesquels la gravitation n'a a priori aucun rôle direct à jouer : on peut comprendre le confinement des couleurs à l'intérieur des nucléons, où l'effet Hall, en étudiant la diffusion de graviton envoyer sur un trou noir dans un espace hyperbolique avec une dimension supplémentaire. Inversement on peut comprendre plus en détail ce qui arrive à l'information tombant dans un trou noir qui finit par s'évaporer complétement par rayonnement de Hawking en étudiant des gluons avec les outils de la théorie quantique des champs dans un espace avec une dimension de moins. En voilà une unification inattendue de la gravité et des autres interactions apportée par la théorie des cordes !

    Bon, je te laisse digérer ...
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  10. #9
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par Gilgamesh Voir le message
    On dit que l'on a unifié les forces quand on a mis à jour des mécanisme d'action fondamentalement semblables entre celles ci.

    Par exemple, entre l'électromagnétisme et la force faible, le mécanisme est semblable, mais le boson d'interaction n'a pas de masse et n'est pas porteur de charge dans le cas de l’électromagnétisme, tandis qu'il sont très massif (de 80 à 90 GeV) et peuvent porter une charge (W+ ou W-) ou pas (Z neutre) dans le cas de l'interaction faible.
    salut,

    ça c'est après la brisure de la symétrie (dans notre monde imparfait à basse énergie). A haute énergie, il n'y a plus qu'un objet fermionique, les bosons de jauges sont complétement mélangés et sans masses, etc. Comme j'ai essyé de le faire sentir dans mon précédent le fait que les comportement soit semblable n'est pas suffisant pour parler d'unification. Par exemple, l'interacrtion faible avec son groupe de symmétrie SU(2) et l'interaction forte avec son groupe SU(3) sont semblables mais elles ne sont pas pour autant unifiées. Les théorie de grande unification les décrivent toutes les deux (à haute énergie, là où la symétrie n'est pas encore brisée) en terme d'un seul type de boson de jauge représentant un groupe de symétrie unique, comme SU(5) ou SO(10) mon préféré ou pour se rapprocher un peu plus près des étoiles, E6 qui pointe vers E8 et les cordes hétérotiques ;D.
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  11. #10
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Salut,

    Ouah, je suis impressionné par toutes ces possibilités et toutes celles-ci qui restent à découvrir ! Tu as fait une synthèse remarquable

    Toutefois quelque chose me chiffonne. Dans un sens, (celui d'Einstein) on envisage les forces comment les résultantes de la géométrie de l'espace-temps; Alors que toutes les théories de "gravité quantique" (sauf Kaluza-Klein) envisagent les forces comme les résultantes de particules messagères.
    Comment la théorie des cordes concilie-t-elle les 2 ? L'élasticité de l'espace est-il toujours présent dans la théorie des cordes ? D'ailleurs comment est vu l'espace temps dans la théorie des cordes ?

  12. #11
    mmanu_F

    Einstein, l'espace-temps et la théorie des cordes

    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Dans un sens, (celui d'Einstein) on envisage les forces comment les résultantes de la géométrie de l'espace-temps; Alors que toutes les théories de "gravité quantique" (sauf Kaluza-Klein) envisagent les forces comme les résultantes de particules messagères.
    Comment la théorie des cordes concilie-t-elle les 2 ? L'élasticité de l'espace est-il toujours présent dans la théorie des cordes ? D'ailleurs comment est vu l'espace temps dans la théorie des cordes ?
    Salut,

    tu sembles suggérer qu'au long du chemin conduisant à la gravité quantique (GQ), les aspects géométriques de notre description de la Nature tendent à disparaître. Il n'en est rien, bien au contraire, la théorie des cordes (TdC) géométrise à tour de bras. Tu évoques, à juste titre, Kaluza-Klein comme contre-exemple. Comme je l'ai déjà signalé, la TdC incorpore cette brillante idée. La TdC prédit des dimensions additionnelles compactées à la Kaluza-Klein. De fait, la totalité des paramètres a priori arbitraires du modèle standard se trouvent encodés, en principe, dans la structure géométrique, la forme précise, de cet espace suplémentaire.


    Mais on peut attaquer le problème sous un autre angle et montrer cette géométrisation sous une forme encore plus proche de ce que tu suggères : la TdC consiste tout simplement à géométriser "à la Einstein" les trajectoires des particules de la théorie quantique des champs. Tatinh ! Tout est dit, ou presque ...

    Je m'explique. Une trajectoire de particule c'est un espace aussi, un espace à une seule dimension, mais un espace quand même. D'abord, peut-on faire de la relativité générale (RG) dans un espace à une dimension ? Bah oui et la théorie y est même très simple du fait de la faible dimensionalité. Ensuite, peut-on quantifier cette théorie directement en sommant/moyennant (à la sauce quantique) sur toute les géométries possibles ? La réponse est oui aussi mais on y apprend pas grand chose pour les mêmes raisons. Cependant, la géométrisation à la Einstein ne s'arrête pas à la contemplation de l'espace-temps quantifié, il faut le peupler de matière qui va lui évoluer dedans (et qui va lui dire comment se courber). L'ajout de matière sur notre espace monodimensionnel est exactement ce qu'il nous faut pour le transformer en une trajectoire de particule. Je ne veux pas rentrer dans les détails techniques ici, mais avec le bon choix de matière pour peupler notre espace 1D on constate que :

    la théorie de la GQ dans cet univers à 1 dimension est totalement bien fichue, soluble directement (avec la même méthode traditionnelle que pour les autres forces) et elle est complétement équivalente à une théorie quantique de champ (TQCh) décrivant une particule dans notre espace-temps traditionnel à 4 dimensions. Il suffit de bien choisir la matière pour peupler notre univers 1D (l'univers-ligne). Pour décrire une particule sans spin dans notre espace-temps à 4D, par exemple, il nous faut 4 champs scalaires qui vivent dans l'univers-ligne. A priori, toutes les TQCh peuvent être retraduite en théorie de la GQ sur un univers-ligne. On parlait d'unification et de dualité hier, en voici encore une incarnation.

    Mais tout ceci n'est pas suffisant, pour deux raisons. D'abord on a trouvé un moyen de reformuler "à la Einstein" la TQCh mais cette nouvelle théorie (plus géométrique) souffre des mêmes pathologies que la TQCh (puisqu'elle lui est équivalente). En particulier, la théorie explose aux petites distances (C'est ce qu'on appelle les divergences ultra-violettes.), j'y reviendrai tout à l'heure. De plus, nous n'avons pas construit du tout une théorie de la GQ dans notre espace-temps traditionnel, juste une TQCh (J'essaierai de revenir aussi brièvement sur le pourquoi.).

    Alors que faire ? Eh bien, cette fois encore, lorsqu'on regarde attentivement, la réponse semble s'imposer à nous : il faut passer d'un univers-ligne à un univers-feuille, il faut une dimension supplémentaire, il faut regarder ce qui se passe dans l'univers sous-tendu par la trajectoire d'une corde. Dans un espace à 2 dimensions la RG est encore grandement simplifiée mais certaines nouveautés apparaissent et vont faire de la théorie quantique qui va en résulter une bête totalement différente de ce qu'on avait vu sur l'univers-ligne. La théorie sur l'univers-feuille est tout à fait remarquable, elle possède une symétrie supplémentaire : la physique y est invariante d'échelle. Cette propriété est propre aux espaces à 2 dimensions ce qui permet de pousser la quantification (standard) jusqu'au bout.

    Cette fois, lorsqu'on regarde du côté de l'espace-temps usuel, celui dans lequel la corde se propage, on ne trouve pas une TQCh standard, on tombe sur une théorie de la GQ aussi dans l'espace-temps et cette théorie évite brillement les écueils des divergences ultra-violettes dans l'espace-temps qui apparaissent lorsqu'on essaie de quantifier la gravité directement à 4D. C'est cette théorie quantique complète (jusqu'aux plus petites échelles) de la gravité dans l'espace-temps que l'on appelle la TdC. ce sont les propriétés particulières de GQ à 2D qui permettent ce double "miracle" :

    La symétrie conforme (qui est la véritable symétrie, un peu plus riche qu'un simple changement d'échelle) conduit, sur l'univers-feuille, à l'apparition d'une nouvelle dualité qui échange les petites et les grandes échelles (on parle de T-dualité et d'invariance modulaire) qui protège la théorie de toutes les divergences ultra-violettes dans l'espace-temps. Notre théorie est complète.

    La symétrie conforme conduit, sur l'univers-feuille, à une TQCh dans l'espace-temps décrivant, en principe, toutes les interactions non-gravitationnelles connues (et inconnues) ET l'interaction gravitationnelle. Pour tenter d'esquisser une explication, revenons à notre première tentative 1D. L'état quantique d'une particule (réelle, une patte extérieure d'un diagramme de Feynman) dans l'espace-temps est encodée comme un état quantique (un objet mathématique) aussi dans la théorie quantique sur l'univers-ligne. En revanche, une déformation de l'espace-temps (la gravité) y est représentée mathématiquement par un opérateur (un autre objet mathématique que l'on insère en un point sur une ligne à l'intérieur d'une graphe de Feynman) et ce n'est pas la même chose. Cependant, la symétrie conforme conduit, sur l'univers-feuille, à une correspondence mathématique exacte entre les opérateurs (quantiques) et les états (quantiques) : la gravitation est encodée de la même manière que les autres interactions dans notre théorie quantique sur l'univers-feuille.

    J'ai tenté d'expliqué pourquoi deux dimensions valent mieux qu'une. Mais ne dit-on pas jamais deux sans trois ? Eh bien non, on ne le dit pas. Pour plus de 2 dimensions, tous les problèmes de divergences réapparaissent dans l'univers-volume (la version 3D d'un univers-feuille) et on perd le contrôle de notre théorie. L'univers-feuille semble ainsi être la seule alternative possible ! (Il existe un autre angle d'attaque pour voir les cordes s'imposer à nous, lié à la diffusion des gravitons. Et il convient de noter que la M-théorie qui est aussi une incarnation duale de la TdC marche très bien sans cordes mais avec des membranes à 3 et 6D mais c'est une autre histoire avec une mécanique quantique "vieille école", sans TQCh, appliquée à des matrices de taille infinie.)

    Bien, bien, bien. Le modèle est posé et j'éspère avoir réussi à te faire sentir l'omniprésence de la géométrie (à la Einstein) dans cette construction. Je veux encore faire une où deux remarques concernant plus précisément ta question sur le statut de l'espace-temps en TdC.

    Comme je l'ai évoqué, une perturbation de l'espace-temps "rentre" dans notre théorie quantique conforme 2D comme un opérateur/état. Mais si la TdC doit être prise au sérieux, il faudrait plutôt dire qu'une perturbation de l'espace-temps (gravité) "émerge" de notre théorie quantique conforme 2D. Plus précisément, l'opérateur dont nous avons parlé est construit à partir d'une certaine fonction(nelle) de nos champs sur l'univers-feuille, qui définit notre théorie conforme particulière. Lorsque cette fonction varie peu, on peut faire des calculs et constater que, dans ce cas particulier où les couplages sont faibles (cette fonction peut effectivement être vu comme une collection infinie de constantes de couplage), on peut intérprèter notre théorie comme décrivant une corde se propageant dans un espace-temps (légèrement) courbé selon les règles de la RG. Aux faibles énergies/masses/courbures la TdC (encore une fois : une théorie quantique conforme 2D) redonnent les résultats de la RG, avec un espace-temps dans lequel des champs/particules se propagent selon les règles usuelles de la TQCh dans un espace courbé.

    Mais que ce passe-t'il si notre théorie n'est pas faiblement couplée ? Eh bien, les calculs deviennent techniquement beaucoup plus durs mais on peut toutefois, par exemple, trouver les premiers termes corrigeant la RG. (La supergravité est un bon exemple de théorie intermédiaire.) Le point important que je veux soulever, c'est que dans le cas général, notre théorie ne peut plus du tout être interprétée en terme de cordes se propageant dans un gentil espace-temps et c'est là que la TdC montre toute sa valeur, c'est là qu'elle peut nous apprendre quelque chose de nouveau sur la Nature. L'espace-temps apparaît ainsi comme une sorte de limite classique d'une théorie sans espace-temps et/ou avec des tas d'espace-temps superposés dont la plupart sont extrêment chahutés (ce que Wheeler avait appelé la mousse spatiotemporelle, pleine de trou de ver, etc...).

    C'est bien cette impossibilité d'associer directement à la TdC un espace-temps tranquille qui lui donne toute sa puissance et à conduit aux plus grandes avancées. Des espace-temps complétement différents peuvent ainsi décrire la même physique (dualités, dualités). Le nombre de dimensions spatiales n'est pas même tenu d'être le même dans les deux descriptions. Les 5 variations de la théories des cordes vivent dans un espace à 10 dimension. Deux d'entre elles, les cordes hétérotiques, sont même construites avec des particules sur l'univers-feuille qui ne "voient" pas le même nombre de dimensiosn (celle qui vont àgauche en perçoivent 10, celles qui vont à droite 26); La M-théorie se déploit dans 11 dimensions, la F-théorie 12 (dont deux qui sont condamnées à rester éternellement infinitésimale mais géométrisant certaine propriété des corde à 10D liées à la S-dualité.). De même, comme je l'avais déjà évoqué, la correspondence AdS/CFT lie une théorie de la GQ dans un espace hyperbolique (la constante cosmologique y est négative) à D+1 dimensions à une théorie quantique conforme (CFT) à D dimensions.

    Plus récemment (depuis une 10aine d'années) un nouveau paradigme s'est développé sur ce terrain fertile. Un phénomène purement quantique, l'intrication, a été identifié comme étant la "colle" qui donnait sa cohésion à l'espace-temps. Deux aspects qui pouvait paraitre complétement séparé il y a 10 ans se sont trouvés unifié ! La théorie de l'information quantique et la théorie géométrique de l'espace-temps sont à présent perçus comme deux aspects complémentaires d'une même réalité sous jacente. Par exemple, certains théorèmes de la relativité générale (comme les conditions de positivité et de monotonicité de l'énergie gravitationnelle) ont été montré équivalent à certains théorèmes de la théorie de l'information (comme la positivité et la monotonicité des entropies relatives). La correspondence ER=EPR en 2013 associe un trou de ver non-traversable à chaque paire de trous noirs intriqués (on pourra noté, ici encore, comment la TdC permet la mise en correspondence de géométries complétement différentes). DE nombreuses généralisations ont suivi depuis ...

    Il est temps d'arrêter, n'est-ce pas ?


    L'essentiel de cette discussion est grandement inspirée des vues du maitre lui-même, Edward Witten (en version papier ou en version vidéo selon les goûts). C'est de la vulgarisation pour physiciens en anglais, mais on y trouvera les détails que j'ai omis ici et les explications que j'ai volontairement ou involontairement mutilées.
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  13. #12
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Autant être honnête tout de suite, je n'ai pas tout compris à la première lecture et j'aurais probablement encore du mal à la 4ème mais qu'importe. J'ai trouvé ton analyse pertinente et la documentation que tu m'as donné devrait suffire à essayer de comprendre certains points. Pour le moment je ne suis qu'en 2ème année de prépa à l'INSA, j'ai une avalanche de notion qui me tombe dessus et j'ai un peu de mal à avoir une vue d'ensemble sur tout ça, j'espère qu'un jour tout s'éclairera... J'ai toujours été interressé par ces questions mais je pense que "il est temps d'arrêter" parce que j'ai vraiment beaucoup de chose à digérer () et il ne serait pas bénéfique que je te répondes du tac au tac sans comprendre vraiment ce que tu dis.
    Je propose d'en rester là pour ce topic, qu'en penses-tu ? (veux-tu ajouter quelques chose pour ceux qui viendraient ici ?)

    Merci encore pour la patience que tu as mise à vulgarisé ces concepts !

  14. #13
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par Eskoris Voir le message
    Autant être honnête tout de suite, je n'ai pas tout compris à la première lecture et j'aurais probablement encore du mal à la 4ème mais qu'importe. J'ai trouvé ton analyse pertinente et la documentation que tu m'as donné devrait suffire à essayer de comprendre certains points. Pour le moment je ne suis qu'en 2ème année de prépa à l'INSA, j'ai une avalanche de notion qui me tombe dessus et j'ai un peu de mal à avoir une vue d'ensemble sur tout ça, j'espère qu'un jour tout s'éclairera... J'ai toujours été interressé par ces questions mais je pense que "il est temps d'arrêter" parce que j'ai vraiment beaucoup de chose à digérer () et il ne serait pas bénéfique que je te répondes du tac au tac sans comprendre vraiment ce que tu dis.
    Je propose d'en rester là pour ce topic, qu'en penses-tu ? (veux-tu ajouter quelques chose pour ceux qui viendraient ici ?)

    Merci encore pour la patience que tu as mise à vulgarisé ces concepts !
    héhé. pour paraphrasé Churchil, je ne suis pas non plus à la fin du processus de digestion, pas même encore au début de la fin, mais peut-être plus très loin de la fin du début.

    Comme toute théorie du tout qui se respecte, elle contient sous une forme ou sous une autre tous le reste de la physique voir même un gros morceau des mathématiques (théorie quantique des champs, relativité générale, théorie de l'information, algèbre et topologie géométrique, etc, etc). Rare sont ceux qui peuvent prétendre être en fin de digestion, tu as bien raison de commencer töt.

    Ca me parait sensé de ne pas foncer tête baissée et de laisser décanter un peu, de toute façon tous ce que tu apprendras dans les autres domaines de la physique te sera utile si tu continues à t'intéresser à la vision d'ensemble. De ce point de vue (théorie du tout = gravité quantique = théorie des cordes), quoique tu fasses, tu fais de la théorie des cordes de toute façon


    Si ça t'intéresse voici deux trois suggestions de lectures supplémentaires.

    D'abord si tu en veux un juste au cas où (ça peut servir pendant un dinner ennuyeux, une insomnie, des vacances en corée du Nord, ...), choisi le cours de David Tong, il est tout simplement brillant.

    Il y a quelques références de livres au début (les saintes écritures : GSW, Polchinski et les pages jaunes), mais si tu es vraiment en manque d'idées à Noël pour choisir un cadeau pour toi, je te conseillerais plutôt le Barton Zwiebach (aussi dans les ref de David) parce qu'il a été écrit pour être digéré à ton niveau d'étude (il ne suppose pas que tu es déjà au clair avec la TQCh et la RG par exemple). Il commence doucement avec une bête corde qui vibre comme en 1747, il prend son temps pour expliquer et décortiquer.

    Bon, si tu veux toutefois être au clair le plus tôt possible avec la TQCh et la RG je recommande chaudement les 2 "in a nutshell" de Anthony Zee sur ces deux topics, ils sont géniaux.

    Enfin, il y a vraiment une quantités de physique "prête à être digérée" impressionnante sur le blog de l'enfant terrible de la physique théorique, celui-dont-on-ne-dit-pas-le-nom, Gonzo/Animal selon les jours ou le kid selon les versions. Il a un talent certain pour vulgariser l'invulgarisable bien souvent à chaud et un nombre important de ses posts (sur les 6000+ depuis 2004) sont de véritables trésors de clarté brute.

    et surtout, n'hésite pas à revenir poser tes questions ici, y répondre fut un plaisir.

    mmanu
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  15. #14
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Citation Envoyé par mmanu_F Voir le message
    Si ça t'intéresse voici deux trois suggestions
    Ah oui, j'oubliais, la même chose en musique pour favoriser la mémorisation : http://forums.futura-sciences.com/sc...ml#post5647394
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

  16. #15
    Eskoris

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Merci mmanu_F j'apprécie que tu mettes des documents à ma portée (j'adore queen )

    Merci encore à la prochaine !

  17. #16
    mmanu_F

    Re : Comment la théorie des cordes unie-t-elle la gravitation aux 3 autres forces ?

    Bon ben j'en profite pour continuer à mettre ici un peu de lecture grand public, en français cette fois, par Constantin Bachas (un vrai théoricien français actif dans le domaine) en 2010 : théorie des cordes et gravité quantique.
    La voie ardue mais juste du révolutionnaire conservateur : bâtir en détruisant le minimum.

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