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Unification Quantique Relativité

  1. #1
    charly

    Unification Quantique Relativité

    Bonjour a tous ,
    c'est mon premier post .... Et une premiére serie de questions
    Je m'interesse pas mal a la physique , en tant qu'amateur , et j'entends souvant parler du St grall des physiciens , une théorie unifié . Maintenant reste que ca signifie que les deux grandes théorie quantique et relativiste sont incompatible . Il me semble que c'est surtout au niveau de la gravitation qu elles divergent , La théorie de la relativté prevois une courbure de l'espace temps alors que la théorie quantique prevois une particule : le gravitron .( je crois)
    Je sais que les deux théories n'ont pas le même but l'une est probabiliste a l'echelle particulaire , et l'autre plutot a l'echelle universelle .
    Plusieur question : 1/ Si c'est deux théories n'ont pas le même but , peut on vraiment dire quel sont incompatible
    2/ Que sait on du gravitron ? Comment une particule pourrait crée un phénoméne d'atraction ?
    3/ Comment conçoit on le temps de part les théorie quantique

    Merci a tous .

    -----


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  3. #2
    Floris

    Re : Unification Quantique Relativité

    Oui, je me pose également les même questions que toi. De plus selon la pseudo tendence théorieque quantique actuel, le graviton donne une quantitée de mouvement à la matière, comme le fait un photon sur un électron, enfin enfin enfin... (mon analogie n'est peut étre pas corect) Mais la chompréhension réaliste des force reste encore un chemain à prendre.
    Je n'ais pas répondu a ta question parce que je n'en ai pas la capacité, alors je laisse les spécialiste.
    Merci a vous

  4. #3
    invite43219988

    Re : Unification Quantique Relativité

    Je sais que les deux théories n'ont pas le même but l'une est probabiliste a l'echelle particulaire , et l'autre plutot a l'echelle universelle .
    C'est deux théories ont pour but de rentre compte des interactions fondamentales de l'univers.
    2/ Que sait on du gravitron ? Comment une particule pourrait crée un phénoméne d'atraction
    Je ne peux pas te dire grand chose la dessus mais on parle de graviton et non gravitron. On ne sait pas s'il existe non plus.
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Graviton
    3/ Comment conçoit on le temps de part les théorie quantique
    Je ne sais pas. Il est grand temps que je commence à m'interesser à la physique quantique

  5. #4
    schrodinger

    Re : Unification Quantique Relativité

    en plus le graviton n'est encore qu'une particule theorique !!

  6. #5
    invite43219988

    Re : Unification Quantique Relativité

    On ne sait pas s'il existe non plus.
    Je m'exprime si mal que çà ?

  7. #6
    schrodinger

    Re : Unification Quantique Relativité

    pas du tout !!!

  8. #7
    charly

    Re : Unification Quantique Relativité

    au moin c'est rapide
    En Relativité générale , si j'ai bien compris , la masse déforme l'espace-temps , ce qui signifie que a la porté d'un objet tres massique le temps s'ecoulera différement que au beau milieu du vide ? Je sais que le temps est relatif , mais je ne comprends pas dans quel condition il varie d'un systeme a l'autre ( mis a part la vitesse )


    <hs>Just la chronogéométrie c'est quoi exactement </hs>
    Dernière modification par charly ; 26/07/2004 à 21h52.

  9. #8
    deep_turtle

    Re : Unification Quantique Relativité

    1/ Si c'est deux théories n'ont pas le même but , peut on vraiment dire quel sont incompatible
    Ce n'est pas le but de ces théories qui pose problème, mais le cadre et les concepts de base qu'elles utilisent. La relativité générale exprime la physique dans un espace-temps qui obéit à des équations de champ, la physique quantique l'exprime avec des fonctions d'onde, et personne n'est vraiment encore arrivé à inventer une description qui engloberait ces deux visions.

    2/ Que sait-on du gravitron ? Comment une particule pourrait crée un phénoméne d'atraction ?
    Ben dans un sens, c'est déjà ce que fait le photon, car la force électromagnétique qui attire deux charges opposées met en jeu des photons, au niveau quantique. Sinon pour le graviton ça a été discuté ici :

    gravitons

    3/ Comment conçoit on le temps de part les théorie quantique
    Dans les théories non relativistes c'est un paramètre, exactement comme en physique non quantique. En théorie quantique relativiste c'est une coordonnée de l'espace-temps, comme en théorie non quantique aussi ! La physique quantique ne dit pas grand-chose de neuf sur le temps, contrairement à la relativité (c'est une des raisons pour lesquelles c'est difficile de mettre ces théories ensemble, d'ailleurs).

  10. #9
    Attila

    Re : Unification Quantique Relativité

    Un problème fondamental de la gravitation quantique, est qu'elle n'est pas renormalisable.

    Il ya un théorème qui montre que les champs de jauge sont renormalisables, mais la gravitation dans le formalisme de la relativité générale ne rentre pas dans ce cadre.

  11. #10
    N'roghara

    Re : Unification Quantique Relativité

    La relativité générale exprime la physique dans un espace-temps qui obéit à des équations de champ, la physique quantique l'exprime avec des fonctions d'onde, et personne n'est vraiment encore arrivé à inventer une description qui engloberait ces deux visions.
    Il me semble que les théories quantiques actuelles sont aussi des théories de champs...puisqu'on parle de théories quantiques des champs!

    D'ailleurs, les physiciens qui travaillent dans ces domaines préconisent tous d'abandonner le concept de "particules". En effet, on sait déjà qu'il existe la fameuse dualité "onde-particule" pour le rayonnement et la matière dans le cadre quantique (ainsi, lorsqu'on fait des interférences on doit traiter la lumière comme une onde, mais si on veut interpréter l'effet photoélectrique par exemple, on est bien obligé de dire que la lumière interagit avec la matière de manière corpusculaire), mais cela est insuffisant car parfois, les objets quantiques ne se comportent ni comme des particules, ni comme des ondes.

    D'où l'idée des physiciens de tout remplacer par des champs. Ainsi un électron est remplacer par un champ électronique (représenté par un "spineur" mathématiquement parlant), l'hypothétique graviton aussi, sauf qu'on a affaire à un champ tensoriel cette fois-ci, etc...

    Pour plus d'infos sur les champs, Rincevent avait donné tout ça dans un fil, mais je ne le retrouve plus...

    Corrigez moi si j'ai dit des bêtises...

  12. #11
    deep_turtle

    Re : Unification Quantique Relativité

    La relativité générale exprime la physique dans un espace-temps qui obéit à des équations de champ, la physique quantique l'exprime avec des fonctions d'onde, et personne n'est vraiment encore arrivé à inventer une description qui engloberait ces deux visions.
    Il me semble que les théories quantiques actuelles sont aussi des théories de champs...puisqu'on parle de théories quantiques des champs!
    Oui tu as raison je me suis mal exprimé (surtout qu'une fonction d'onde, c'est un champ...). Le truc c'est que quand on quantifie un champ (quand on fait de la physique quantique avec des champs), la dualité onde-particule apparait automatiquement, ce qui est très bien quand on parle d'un électron ou d'un photon, mais un peu moins quand on parle de l'espace-temps. En effet la notion d'événement localisé dans l'espace-temps devient floue si l'espace-temps lui-même est décrit par un champ quantique.

    Pour plus d'infos sur les champs, Rincevent avait donné tout ça dans un fil, mais je ne le retrouve plus...
    En effet il pourrait nous donner un coup de main, mais il est absent pour quelques semaines...

  13. #12
    Karibou Blanc

    Re : Unification Quantique Relativité

    Un problème fondamental de la gravitation quantique, est qu'elle n'est pas renormalisable.
    puisqu'on peut faire sa propre pub

    http://forums.futura-sciences.com/post1655087-3.html
    Well, life is tough and then you graduate !

  14. #13
    Physicien 34

    Re : Unification Quantique Relativité

    Pour résoudre cette énigme, certains théoriciens émettent l'hypothèse selon laquelle Galilée et Einstein se seraient peut-être trompés. Toutes les voies, même les plus iconoclastes, sont explorées pour sortir de l'impasse dans laquelle la physique contemporaine semble stagner.

    Einstein s'y est cassé les dents. Cinquante ans plus tard, les physiciens cherchent encore cette fameuse «théorie du tout» qui pourrait décrire tous les phénomènes physiques, de l'infiniment grand à l'infiniment petit. Leur casse-tête réside dans une fâcheuse incompatibilité entre la relativité générale d'Einstein (qui rend compte des propriétés de la gravité à l'échelle cosmique) et la mécanique quantique (qui traduit le comportement des atomes et des constituants élémentaires de la matière). Or les pistes de réconciliation sont semées d'embûches.

    On a cru que la théorie des cordes, découverte en 1984, parviendrait à unifier ces deux piliers de la physique fondamentale, mais cette théorie hypercomplexe bute sur des problèmes colossaux qui compromettent l'atteinte de la théorie ultime, grand défi de la physique théorique moderne. D'autres physiciens cherchent quant à eux d'éventuelles fissures dans les bases de la physique. Celles-ci expliqueraient pourquoi les deux théories phares sont à ce point irréconciliables.

    Les deux théories fonctionnent à merveille indépendamment l'une de l'autre, tant qu'on les cantonne dans leur domaine respectif. D'une part, la théorie de la relativité générale décrit les conséquences de la gravité quand celle-ci occupe le devant de la scène et que les autres forces de la nature ne jouent plus le premier rôle. Ces autres forces sont la force nucléaire faible, responsable de la désintégration radioactive de certains éléments comme l'uranium, la force nucléaire forte, qui incite les quarks à s'assembler pour former protons et neutrons, et la force électromagnétique, qui sous-tend aussi bien la puissance des éclairs d'un orage que le fonctionnement de nos appareils électroménagers et la charge électrique des particules microscopiques.

    Selon cette théorie formulée par Einstein en 1916, qui décrit la gravitation comme une déformation de l'espace et du temps, un objet courbe d'autant plus l'espace et le temps (puisque espace et temps sont intimement liés) autour de lui qu'il est massif. Et cette déformation de l'espace-temps s'atténue lorsqu'on s'éloigne de cet objet. Ainsi, le Soleil déforme la structure de l'espace qui l'entoure. Et la forme de cette distorsion affecte à son tour le mouvement des planètes, comme la Terre, qui se meuvent autour de lui. En plus de démontrer qu'un champ de gravité intense, comme celui qui règne aux abords d'un trou noir, dilate le temps et courbe l'espace, les équations de la relativité «générale» prédisaient même que l'Univers devait être en expansion ou en contraction.

    D'autre part, la mécanique quantique bouleverse notre conception traditionnelle de la matière. «On ne peut plus appliquer notre logique newtonienne au monde de l'atome», souligne d'entrée de jeu le physicien et spécialiste des théories quantiques Luc Vinet, aujourd'hui recteur de l'Université de Montréal. Alors que toutes les lois de la mécanique classique, comme celles de l'électricité, sont précises et déterministes, ne laissant aucun rôle au hasard, c'est au contraire le hasard, l'incertain, l'indéterminé, qui domine aux niveaux atomique et subatomique. Les lois qui régissent le monde quantique sont probabilistes. Cette vision de l'Univers troublait profondément Einstein, comme en témoigne sa célèbre phrase: «Dieu ne joue pas aux dés», à laquelle répondit Niels Bohr, un des fondateurs de la mécanique quantique: «Einstein, cessez de dire à Dieu comment il doit se comporter!»

    La mécanique quantique nous dit également qu'on ne peut pas mesurer avec une certitude absolue à la fois la position et la vitesse d'une particule élémentaire, et ce, en vertu du principe d'incertitude formulé par le physicien allemand Werner Heisenberg. «Cette incapacité, qui n'est absolument pas due à la maladresse de nos observations, indique que le monde microscopique est turbulent par nature. [...] Le principe d'incertitude prédit aussi que cette activité microscopique est d'autant plus débordante que les échelles de distance et de temps sont réduites. [...] C'est justement ce tumulte qui constitue l'obstacle fondamental à l'union de la relativité générale et de la mécanique quantique», explique Brian Greene, excellent vulgarisateur et spécialiste de la théorie des cordes à l'université Columbia à New York. «Aux échelles quantiques, absolument tout est sujet aux fluctuations inhérentes au principe d'incertitude, y compris le champ de gravitation. Or les fluctuations quantiques du champ gravitationnel produisent de terribles distorsions. [...] De plus, les calculs qui marient mécanique quantique et relativité générale conduisent au même résultat insensé: l'infini, nous indiquant ainsi que nous avons commis une grave erreur.»

    Et pourtant, tant la relativité générale que la mécanique quantique ont jusqu'à maintenant été moult fois vérifiées de façon expérimentale. Elles traduisent parfaitement la réalité à leurs échelles respectives.

    Pour cette raison, «la gravitation et la théorie quantique font partie intégrante des mécanismes de l'Univers, de sorte que toute théorie unifiée se doit de les inclure toutes les deux», écrit Brian Greene dans son incontournable ouvrage de vulgarisation L'Univers élégant. Mais pour l'instant, l'amalgame des deux théories produit immanquablement des aberrations.

    Pour réussir l'arrimage entre la relativité générale et la mécanique quantique, les deux piliers de la physique fondamentale, des physiciens théoriciens ont alors imaginé que les particules élémentaires qu'on avait toujours imaginées sous forme de petits points étaient peut-être plutôt de minuscules filaments unidimensionnels, des cordelettes vibrant à la manière de petits élastiques de caoutchouc. Les différentes particules élémentaires, comme l'électron et le quark, correspondraient alors à différents modes de vibration de ces brins de corde ayant une taille moyenne de 10-35 mètre. «Ces supercordes chantent et oscillent tout autour de nous et le monde n'est qu'une vaste symphonie», écrit l'astrophysicien Trinh Xuan Thuan pour décrire un univers constitué de ces supercordes.

    L'approfondissement de cette théorie des cordes -- ou supercordes --, qui semblait des plus prometteuses lors de sa découverte, en 1984, est toutefois semée d'embûches gigantesques. D'abord, elle décrète l'existence non pas de trois dimensions spatiales et d'une dimension temporelle, comme nos sens nous permettent de voir notre monde, mais de neuf, voire de 25 dimensions spatiales selon les différentes versions (au nombre de cinq) de la théorie. On suppose que les dimensions supplémentaires seraient à la fois minuscules et enroulées sur elles-mêmes, ce qui ferait en sorte qu'elles soient invisibles à nos yeux. Par analogie, un boyau d'arrosage déposé sur le sol nous apparaît de loin comme une ligne unidimensionnelle alors qu'il s'agit en réalité d'un cylindre, donc doté d'une épaisseur.

    Autre problème de taille: à mesure que les spécialistes comprennent mieux la théorie des cordes, ils se rendent compte du nombre gigantesque de solutions auxquelles elle peut conduire, alors que la fameuse théorie du tout devrait n'en comporter qu'une seule et unique. «La multiplicité des solutions est à ce point énorme qu'on parle maintenant du "paysage de la théorie des cordes", car tout cela ressemble à un vaste paysage de collines et de vallées où chaque dépression qui correspond à un site de basse énergie est une solution de la théorie», indique le physicien Jim Cline, de l'université McGill.

    Pis encore, «ces multiples solutions que les physiciens étudient ne sont pas de vraies solutions de la théorie des cordes car elles sont les résultats d'équations qui sont fausses, qui ne sont que des approximations», ajoute le physicien Robert Brandenberger, de l'université McGill.

    Mais surtout, cette théorie est invérifiable. On ne disposera probablement jamais d'une technologie suffisamment puissante pour la tester, donc pour l'infirmer ou la confirmer, puisqu'elle fait intervenir des objets, en l'occurrence des cordelettes faisant environ 10-35 mètre, une longueur probablement inaccessible pour l'éternité. «Il faudrait disposer d'un collisionneur [accélérateur de particules, où celles-ci entrent en collision] de la taille de la galaxie pour s'approcher d'une telle dimension», lance le physicien Alan Kostelecky, de l'université de l'Indiana. Et c'est ce qui compromet l'avenir de cette théorie.

    «Le problème avec la théorie des cordes est qu'il ne semble pas y avoir de façon de la tester. Il n'y a pas de réalité physique qu'on peut détecter», ajoute Luc Marleau, professeur de physique théorique à l'Université Laval. «Or une théorie qu'on ne peut pas tester devient inutile. À ce point-ci, la théorie des cordes n'est pas vraiment un modèle qui permet de prédire quelque chose.»

    Même Brian Greene, qui fonde beaucoup d'espoir sur la théorie des cordes, reconnaît qu'il «est impossible d'établir si une théorie décrit le monde sans la soumettre à des vérifications expérimentales. Et peu importe que la théorie des cordes soit très séduisante, [...] elle n'aura pas plus de pertinence qu'un jeu compliqué de Donjons et Dragons».

    Fervent défenseur de la théorie des cordes, Jim Cline, de l'université McGill, cherche quant à lui des indices de l'existence des supercordes dans le rayonnement de fond cosmique, un reliquat de l'énergie primale qui s'est déployée au moment du big-bang. «Comme il sera probablement toujours impossible de vérifier la théorie des cordes dans nos laboratoires sur Terre, nous avons espoir que les astronomes voient un jour une supercorde dansant à travers l'Univers. Ce serait une preuve que nous allons dans la bonne direction», dit-il. À ses yeux, il n'existe pas de meilleur candidat à l'heure actuelle que la théorie des cordes pour atteindre à la fameuse équation universelle, et ce, en dépit des immenses problèmes qu'elle pose aux physiciens.

  15. #14
    invite431

    Re : Unification Quantique Relativité

    Citation Envoyé par charly Voir le message
    Je sais que les deux théories n'ont pas le même but l'une est probabiliste a l'echelle particulaire , et l'autre plutot a l'echelle universelle .
    Questions aux spécialistes :

    Pour ce qui est de la quantique, elle est pour moi parfaitement déterministe à son niveau, ce n'est que lors de la décohérence que la notion probabiliste apparaît.

    Pour la RG, le fait d'être probabiliste est lié au manque d'information globale sur le système, pas inhérente au système (me semble t'il)

    La seule notion de "fracture" entre les deux m'apparaît être la gravitation.

    Soyez sans pitié si j'ai dit des bêtises

  16. #15
    Karibou Blanc

    Re : Unification Quantique Relativité

    mais cela est insuffisant car parfois, les objets quantiques ne se comportent ni comme des particules, ni comme des ondes.

    D'où l'idée des physiciens de tout remplacer par des champs
    En théorie des champs on abandonne pas le concept d'onde-particule, il est toujours présent.
    La véritable raison pour introduire le concept de champ est completement relativiste. Lorsque l'énergie du système devient suffisamment grande pour que de nouvelles particules puissent être créées à partir de fluctuations du vide (lorsque E=2mc^2, le 2 est du au fait qu'elles sont créées par paires pour conserver les charges dont l'électrique) la MQ relativiste usuelle n'est plus efficace car elle ne peut décrire que la dynamique d'un système pour un nombre fixe de particules. La théorie des champs apporte naturellement ce genre de flexibilité sur le nombre de particules.
    Well, life is tough and then you graduate !

  17. #16
    Karibou Blanc

    Re : Unification Quantique Relativité

    Pour ce qui est de la quantique, elle est pour moi parfaitement déterministe à son niveau, ce n'est que lors de la décohérence que la notion probabiliste apparaît.
    la MQ est déterministe au sens ou l'évolution quantique du système est déterminée par une équation différentielle, l'équation de Schrodinger. Si tu connais l'état du système à l'instant t1, tu peux déterminer son état à l'instant ultérieur t2. La MQ n'est pas déterministe dans le sens ou l'état du système peut être une superposition d'états possibles, chacun pouvant se réaliser lors d'une mesure avec une certaine probabilité.

    Pour la RG, le fait d'être probabiliste est lié au manque d'information globale sur le système, pas inhérente au système (me semble t'il)
    La RG n'est pas une théorie probabiliste, en aucune facon.
    Well, life is tough and then you graduate !

  18. #17
    chaverondier

    Re : Unification Quantique Relativité

    Citation Envoyé par Physicien 34 Voir le message
    Alors que toutes les lois de la mécanique classique, comme celles de l'électricité, sont précises et déterministes, ne laissant aucun rôle au hasard, c'est au contraire le hasard, l'incertain, l'indéterminé, qui domine aux niveaux atomique et subatomique. Les lois qui régissent le monde quantique sont probabilistes.
    Ben non. Comme le fait remarquer Karibou blanc, la dynamique quantique est tout ce qu'il y a de déterministe (et de réversible), comme d'ailleurs la mécanique classique. L'indéterminisme et l'irréversibilité surgissent lors de la mystérieuse mesure quantique, c'est à dire lorsque la notion d'observateur et celle d'information entrent en jeu de façon incontournable.
    Citation Envoyé par Physicien 34 Voir le message
    Cette vision de l'Univers troublait profondément Einstein, comme en témoigne sa célèbre phrase: «Dieu ne joue pas aux dés», à laquelle répondit Niels Bohr, un des fondateurs de la mécanique quantique: «Einstein, cessez de dire à Dieu comment il doit se comporter!»
    En fait, c'est l'impossibilité d'attriber aux "objets" qui nous entourent et aux "phénomènes" que nous observons des propriétés objectives qui choquait Einstein. Il s'agit de l'impossibilité d'attribuer à ces objets et phénomènes des propriétés qui auraient un sens physique en dehors de l'acte d'observation et en dehors de toute considération d'observateur. C'est cette impossibilité qui choquait profondément Einstein (1). On peut le comprendre d'ailleurs, si on parle encore, 70 ans plus tard, du problème de la mesure quantique, c'est bien parce que l'on n'a toujours pas accepté cette vision d'une physique ayant obligatoirement le sens d'une description de la relation entre l'univers observé et une catégorie d'observateurs (2) et non celle d'une description objective d'une réalité extérieure préexistante à l'observateur, réalité qui possèderait des propriétés indépendantes de l'observateur et de l'acte d'observation.

    La violation des inégalités de Bell, vérifiée expéréimentalement par A. Aspect, montre d'ailleurs que la conservation, à tout prix, d'une vision "réaliste" (en lieu d'une interprétation informationnelle) du monde qui nous entoure (cad notamment, l'attribution d'un caractère objectif à l'état quantique d'un système et de sa réduction lors d'une mesure quantique) se paye très cher en terme, notamment par l'obligation d'accepter une violation objective de la localité relativiste (et d'ailleurs aussi une violation objective de la réversibilité, problème qui se pose d'ailleurs déjà en mécanique classique. Dans ce monde là non plus, il n'y a pas d'écoulement du temps sans fuite d'information loin d'une catégorie d'observateurs).
    Citation Envoyé par Physicien 34 Voir le message
    La mécanique quantique nous dit également qu'on ne peut pas mesurer avec une certitude absolue à la fois la position et la vitesse d'une particule élémentaire, et ce, en vertu du principe d'incertitude formulé par le physicien allemand Werner Heisenberg. «Cette incapacité, qui n'est absolument pas due à la maladresse de nos observations, indique que le monde microscopique est turbulent par nature.
    En fait, c'est quand même bien l'observation (la mesure quantique) qui "le fait turbuler". Tant qu'on observe pas le système il suit son petit bonhomme de chemin de façon déterministe et déterministe. Le principe d'incertitude est en trop. Il suffit d'exprimer la règle de Born régissant les statistiques de mesure quantique pour retrouver la relation qualifiée de relation d'incertitude de Heisenberg. Ce principe est, en réalité, la constatation d'inégalités mathématiques n'exprimant en rien (intrinsèquement du moins) une incertitude.

    L'une d'elles (la relation d'incertitude position/impulsion) est une borne inférieure relative au produit des écarts type d'une même fonction d'onde (d'un spin 0) dans deux représentations (d'un même état quantique donc), l'une dans l'espace des positions, l'autre dans l'espace des impulsions. Cela découle du fait que ces deux représentations sont transformées de Fourier l'une de l'autre (3).

    (1) et pas que lui d'ailleurs. Le caractère "non réaliste" de la mécanique quantique choquait tout le "clan" des réalistes. Clan dont j'ai d'ailleurs bien du mal à m'extraire en ce qui me concerne. Pour tout dire je n'y arrive pas. D'ailleurs, bien que presque tous les clignotants de cette vision réaliste du monde soient au rouge, je me demande quand même si, d'une façon ou d'une autre, le clan des physiciens réalistes n'aurait pas raison sous une forme que nous n'avons pas enore réussi à trouver.

    (2) Laquelle d'ailleurs ? Le genre humain ? le monde animal ? le monde du vivant ? Quelle catégorie d'entités la notion d'information-ayant-une signification englobe-t-elle ?

    (3) et des propriétés mathématiques du produit des écarts type d'une distribution de probabilités et de sa transformée de Fourrier. Cette inégalité position/impulsion, dite de Heisenberg, ne donne lieu à aucun indéterminisme tant que l'on ne procède pas à une mesure quantique.
    Dernière modification par chaverondier ; 18/05/2008 à 09h10.

  19. #18
    mariposa

    Re : Unification Quantique Relativité

    Bonjour,
    .
    C'est une erreur répandue que poser la question de l'unification de la MQ et de la RG. Unir ces 2 théories signifierait trouver une nouvelle théorie dont la MQ et la RG seraient 2 approximations ayant chaqu'un son domaine de validité (par exemple la MQ pour les courtes distances et la RG pour les grandes distances). A ma connaissance personne ne travaille dans cette direction.
    .
    En fait on sait que la RG est une approximation grande longueur d'onde/basse énergie d'une théorie plus fondamentale à découvrir. Pour s'en convaincre il suffit de constater que les 2 voies de recherche les plus médiatiques: la théorie des cordes (TC) et la LQG traite de la RG de deux manières très différentes sans pour autant toucher le moindre cheveux de la MQ.
    .
    La Théorie des cordes.

    La TC cherche à intégrer la RG dans la logique des particules élémentaires. pour cela la TC divise la métrique de la RG en un espace-plat de Minkowski(celui de la RR) et des fluctuations de cet espace qui est compris comme un champ classique dont la quantification (TQC) donne pour excitations des gravitons de spin 2. On se retrouve ainsi un schéma classique où les particules élémentaires (électrons, photons, quarks, gluons, gravitons etc..) sont toutes des exitations de champs et de leurs couplages qui s'expriment dans l'espace de Minkowki.

    Dans la TC les éléments de base ne sont plus des points mais des cordes dont un des avantages est de résoudre radicalement le problème des divergences qui surviennent dans les théories de perturbations de la TQC. On voit ainsi qu'il s'agit d'une unification des 4 interactions fondamentales sous la coupelle de la MQ qui elle reste inchangée depuis sa formulation de 1925 par Dirac.
    .
    La théorie de la gravité quantique en boucles.

    Pour traiter la RG la LQG part sur une base radicalement différente. Elle considère que la métrique est en bloc un champ à part entière à traiter sur le même bien que le champ électromagnétique. Dans cette approche il n'y a pas de scène mais seulement des champs en interactions.

    Dans ce cadre il n'y a plus fondamentalement d'espace-temps. L'espace-temps est un concept effectif dont un des challenges de la LQG est de le construire cet espace-temps à partir de quelquechose de sous-jacent. Ce quelque chose de sous-jacent sous des graphes (à la manière des réseaux de spin de la physique de la matière condensée) graphes sur lesquels on applique strictement les régles de la MQ édictées depuis 1925.
    .
    Pendant très longtemps la LQG ne s'est préoccupé que de traiter la RG (ce qui est autorisé par le principe même de la méthode) et laisser de coté les particules élémentaires classiques. Très récemment des chercheurs intégrent à la LQG les autres particules élémentaires dans la logique des réseaux de Wen (String-net-condensation).

    Les particules élémentaires comme modes collectifs de bosons localisés.
    .
    Voici une nouvelle voie "d'unification" peu connue et qui reste complètement dans le cadre de la MQ dont la génèse vient de la découverte de l'effet effet Hall quantique fractionnaire (FQHE).
    .
    En autre chose ce phénomène est la mise en évidence d'une nouvelle catégorie de particules qui ne sont ni des bosons ni des fermions (ce sont des anyons) qui ne peuvent exister que dans des espaces 2D et qui mettent en évidence l'importance de la topologie (théorie topologique des champs). Ce phénomène montre d'une manière flagrante qu'il existe des transitions vers nouveaux états de la matière qui ne peuvent plus étre décrits par des transition, à la Landau (il n'ya pas pas de brisure spontanée de symétrie).
    .
    A partir de ce nouveau type d'état de la matière caractérisé par des invariants topologiques (à la manière des solitons, instantons, skyrmions et autres...) Wen propose un nouveau schéma où les particules élémentaires "classiques' ne seraient que des modes collectifs de bosons localisés. il arive ainsi à construire à la fois des bosons de jauge et des fermions. son modèle est représenté par des graphes qu'il appelle "string-net-condensation".
    .
    Ce modèle est repris dans une version simplifiée par les LQGistes pour intégrer les particules élémentaires dans les shémas de mousse de spin de la LQG.
    .
    Il est remarquable qu'une telle convergence entre un point de vue qui part d'une analyse approndie du statut de la RG d'une part et d'un phénomène exotique de la matière condensée se rencontrent sans rien toucher à la MQ formulée en 1925
    .
    La géométrie non commutative: GNC
    .
    Enfin signalons la GNC qui reprend la MQ à la base, cad a partir des résultats expérimentaux de spectroscopie atomique traités par Heisenberg. Son point de départ est de construire une nouvelle géométrie à partir de points non commutatifs que sont les opérateurs de la MQ. Je n'ai pas le niveau mathématique pour bien comprendre cette théorie. Toujours est-il que ce cadre théorique à les pieds sur Terre dans la mesure il traite aussi bien du modèle standard des particules élémentaires (et notamment le fameux boson de Higgs) que de FQHE.
    .
    Il me semble que GNC apparait comme une reformulation de la MQ en géométrisant fondamentement celle-ci. Le problème est de savoir si cette géométrisation apporte quelquechose de nouveau que ce soit sur le plan conceptuel ou même tout simplement sur le plan opérationnel. A quand une publication didactique sur la GNC...

    Quelle unification?.
    .
    Cette façon de voir l'unification me parait illusoire et contraire à la pratique scientifique effective, encore faudrait-il reconnaitre que la physique de la matière condensée existe ainsi que la Mécanique des fluides et notamment les problèmes de turbulence.
    .
    L'unification dans la physique se fait plutôt autour de concept et de grandes stratégies dont je cite en vrac:
    .
    1- La notion de théorie effective qui devient synonyme de modèles et donc de renormalisation. Tout est effectif et même les cordes de TQC!
    .
    2- Les notions de champs moyens.

    3- Le groupe de renormalisation qui a des applications dans tous les situations physiques où il n'est pas possibles de séparer 2 échelles (d'espace ou de temps). Par exemple la turbulence en mécanique des fluides.
    .
    4- La TQC qui s'applique indifféremment à la physique des particules et à la matière condensée.
    .
    5- Après la place importante de la théorie de représentations des groupes c'est de la montée en charge des théories topologiques qui peu à peu qui s'impose et qui s'imposera.
    .
    En fait l'unification dont parle la plupart du temps est une grotesque et naïve illusion. Un examen attentif de l'évolution du contenu de tous les domaines des sciences montre l'importance du concept d'émergence qui rejoint la notion de théorie effective des sciences "dures".

  20. #19
    Rincevent

    Re : Unification Quantique Relativité

    salut,

    quelques commentaires rapides en passant :

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    A ma connaissance personne ne travaille dans cette direction.
    Penrose et ses twisteurs sont un exemple... quand aux cordes et leurs cousines, il me semble qu'il existe des modèles dans lesquels les relations d'Heisenberg sont un sous-produit aux échelles "moins fondamentales"...

    La TC cherche à intégrer la RG dans la logique des particules élémentaires. pour cela la TC divise la métrique de la RG en un espace-plat de Minkowski(celui de la RR) et des fluctuations de cet espace qui est compris comme un champ classique dont la quantification (TQC) donne pour excitations des gravitons de spin 2.
    non, ça c'est uniquement l'approche perturbative [qui est évidemment la plus souvent rencontrée]. L'idée de la théorie des cordes est de construire l'espace-temps lui même avec des cordes et donc sans supposer de background.

    On se retrouve ainsi un schéma classique où les particules élémentaires (électrons, photons, quarks, gluons, gravitons etc..) sont toutes des excitations de champs et de leurs couplages qui s'expriment dans l'espace de Minkowki.
    la différence étant quand même que les cordes étant "étendues" la théorie est non-locale.

    On voit ainsi qu'il s'agit d'une unification des 4 interactions fondamentales sous la coupelle de la MQ qui elle reste inchangée depuis sa formulation de 1925 par Dirac.
    euh... Feynman est quand même passé entre deux... si on était resté à la quantification canonique on aurait têt même pas encore la QCD...

    on applique strictement les régles de la MQ édictées depuis 1925.
    même remarque : la mousse de spin repose sur des choses plutôt dans l'esprit intégrale de chemin que quantification canonique.

    Cette façon de voir l'unification me parait illusoire et contraire à la pratique scientifique effective,
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  21. #20
    Spinfoam

    Re : Unification Quantique Relativité

    Que pensez-vous de la théorie de Heim ? http://en.wikipedia.org/wiki/Heim_theory

  22. #21
    Physicien 34

    Re : Unification Quantique Relativité

    Ce que je pense de cette théorie ...
    C'est un brassage de relativité, de gravitation et de mécanique quantique. Bref, Heim voit les choses d'une manière particulière en se servant des théories déjà établies. Il n'hésite pas non plus à imaginer de nouvelles notions, par exemple le "graviphoton". C'est une manière d'expliquer les faits très implicitement.
    Quant à moi, je respecte cette théorie, même si elle un peu ... bizarre. Adopter la théorie de Heim ne serait cepedant pas très raisonnable.
    Tout réside dans la logique, il suffit de faire les liens, de créer les chemins

  23. #22
    mariposa

    Re : Unification Quantique Relativité

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message

    Penrose et ses twisteurs sont un exemple... quand aux cordes et leurs cousines, il me semble qu'il existe des modèles dans lesquels les relations d'Heisenberg sont un sous-produit aux échelles "moins fondamentales"...
    .
    Bonjour,

    En ce qui concerne les twisteurs, une lecture il est vrai très superficielle, m'a donné l'impression qu'il s'agit plutôt d'un changement de representation de l'espace-temps. Il s'agirait d'effectuer de la TQC dans l'espace projectif complexifié de l'espace de Minkowski.

    non, ça c'est uniquement l'approche perturbative [qui est évidemment la plus souvent rencontrée]. L'idée de la théorie des cordes est de construire l'espace-temps lui même avec des cordes et donc sans supposer de background.
    .
    Pourquoi pas. A l'issue de mes lectures en diagonale je n'ai jamais pu apercevoir ne serait-ce qu'une trace de cette démarche. Cela me parait creédible en supposant, par exemple, que le champ métrique espace-temps serait un champ effectif qui se déduirait du formalisme fondamental des cordes. Pourrais-tu me donner une piste sur ce sujet?

    Les LQGistes formulent toujours une objection sur cette fameuse question du background, il semble que les cordistes ne répondent pas à cette objection. Les LQGistes seraient-ils de mauvaise foi?

    la différence étant quand même que les cordes étant "étendues" la théorie est non-locale.
    .
    C'est une question de vocabulaire, voire un abus de la question de non localité. Pour moi le fait qu'une corde est une extension spatiale ne mérite pas l'appelation de non-localité.

    euh... Feynman est quand même passé entre deux... si on était resté à la quantification canonique on aurait têt même pas encore la QCD...
    .
    Pour moi la méthode d'intégrales de chemin est une formulation "équivalente" à la méthode canonique. D'ailleurs plutôt que parler de règles de la MQ j'aurais du utiliser le terme fondement de la MQ. Le choix d'une méthode ou de l'autre dépend du problème à résoudre. j'observe que dans le cadre de la matière condensée la méthode des intégrales de chemin (MIC) est de plus en plus utilisée depuis la découverte de FQHE. Une des raisons tiend au fait que MIC prend en compte naturellement les problèmes topologiques.


    même remarque : la mousse de spin repose sur des choses plutôt dans l'esprit intégrale de chemin que quantification canonique.
    même remarque: MIC n'a rien changé au fondements de la MQ. Quand on traitement en mousse de spin j'ai lu des articles qui traite le problème selon la méthdode canonique. Ce qui prouve que le choix dépend de ce que l'on veut démontrer.

  24. #23
    Rincevent

    Re : Unification Quantique Relativité

    bonjour,

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    En ce qui concerne les twisteurs, une lecture il est vrai très superficielle, m'a donné l'impression qu'il s'agit plutôt d'un changement de representation de l'espace-temps. Il s'agirait d'effectuer de la TQC dans l'espace projectif complexifié de l'espace de Minkowski.
    non, pour Penrose l'espace projectif dont tu parles est un sous-produit... les objets fondamentaux sont les twisteurs. Mais de toute façon, si tu fais ce changement d'espace-temps, tu sors bien du cadre de la RR pour rentrer dans autre chose. Ce n'est pas parce que tu gardes des notations vectorielles que c'est la même chose.

    Pourquoi pas. A l'issue de mes lectures en diagonale je n'ai jamais pu apercevoir ne serait-ce qu'une trace de cette démarche. Cela me parait creédible en supposant, par exemple, que le champ métrique espace-temps serait un champ effectif qui se déduirait du formalisme fondamental des cordes. Pourrais-tu me donner une piste sur ce sujet?
    Quantum Background Independence In String Theory par Witten

    Les LQGistes formulent toujours une objection sur cette fameuse question du background, il semble que les cordistes ne répondent pas à cette objection. Les LQGistes seraient-ils de mauvaise foi?
    disons que les cordistes ont de gros problèmes pour trouver une "background independence" générale : à ma connaissance, ce qu'ils ont c'est dans des cas particuliers, des toy-models, même si dans l'idée ils veulent obtenir ça de manière générale.

    C'est une question de vocabulaire, voire un abus de la question de non localité. Pour moi le fait qu'une corde est une extension spatiale ne mérite pas l'appelation de non-localité.
    à partir du moment où tu introduis la gravitation avec un couplage fort, ça devient non-local. Voir par exemple Locality in quantum gravity and string theory

    Pour moi la méthode d'intégrales de chemin est une formulation "équivalente" à la méthode canonique.
    va dire ça aux gens qui font de la QCD et ont à prendre en compte différents vides...
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

  25. #24
    mariposa

    Re : Unification Quantique Relativité

    Citation Envoyé par Rincevent Voir le message
    bonjour,

    non, pour Penrose l'espace projectif dont tu parles est un sous-produit... les objets fondamentaux sont les twisteurs. Mais de toute façon, si tu fais ce changement d'espace-temps, tu sors bien du cadre de la RR pour rentrer dans autre chose. Ce n'est pas parce que tu gardes des notations vectorielles que c'est la même chose.
    .
    A près une lecture rapide de Penrose (Road to the reality) Il effectue bien une transformation projective complexifiée ce qui veut dire que les droites de Minkowski (les rayons lumineux) deviennent des points de l'espace projectif. Ces points sont appelés twisteurs (4 coordonnées Zi à valeurs dans C). il me semble donc qu'il fait de la TQC (que l'on peut éventuellement appeler autrement) dans cet espace si l'on en juge les relations de commutation entre les nouvelles variables Z.
    .
    S'il en est bien ainsi cela me semble une stratégie de représentation qui n'infirme en rien TQC mais peut éventuellement apporter un éclairage nouveau.

    Quantum Background Independence In String Theory par Witten

    disons que les cordistes ont de gros problèmes pour trouver une "background independence" générale : à ma connaissance, ce qu'ils ont c'est dans des cas particuliers, des toy-models, même si dans l'idée ils veulent obtenir ça de manière générale.
    .
    A travers cet article on a bien l'impression que c'est pas au point du tout. En tout cas c'est une reconnaissance manifeste par le maître que toute théorie achevée devrait être indépendante de fond.




    va dire ça aux gens qui font de la QCD et ont à prendre en compte différents vides...
    .
    Justement l'interet très spécifique d'utiliser l'intégrale de chemins pour traiter les vides QCD c'est l'existence d'invariants topologiques. Il se peut que cette méthode soit incontournable dans ce genre de problèmes (Teta termes, Cherns Simons, ...

  26. #25
    Rincevent

    Re : Unification Quantique Relativité

    Citation Envoyé par mariposa Voir le message
    S'il en est bien ainsi cela me semble une stratégie de représentation qui n'infirme en rien TQC mais peut éventuellement apporter un éclairage nouveau.
    tout dépend ce que tu appelles "tqc"... mais à partir du moment où tu dis que les "objets fondamentaux" sont les points de l'espace des twisteurs et non ceux de l'espace-temps, moi j'appelle pas ça juste une "stratégie de représentation"... surtout que dire que "l'espace où on vit" est projectif et complexe, c'est pas non plus anodin

    Justement l'interet très spécifique d'utiliser l'intégrale de chemins pour traiter les vides QCD c'est l'existence d'invariants topologiques.
    je sais bien

    Il se peut que cette méthode soit incontournable dans ce genre de problèmes (Teta termes, Cherns Simons, ...
    elle est incontournable pour toute la physique moderne, c'est pas juste "il se peut"... les théories de jauge et l'intégrale de chemin sont intrinsèquement géométriques, pas la quantification canonique. C'est pas pour rien que divers bouquins (Peskin par exemple il me semble) zappent complètement l'approche canonique.
    Ceux qui manquent de courage ont toujours une philosophie pour le justifier. A.C.

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