la theorie du rien

[invite96641ddb]

salut, On parle souvent d'Unification entre RG et MQ, d'un coté l'une traduit la gravité a grande echelle et l'autre unifie l'éléctromagnétisme, l'interation faible et forte au sein d'une meme theorie le modele standard, le but, quantifié la gravité.
oui mais voila que recherche t'on réelement?
Que veu dire quantifié la gravité?

L'espace-temps a l'echelle quantique sa donne quoi?
( desolé si je repose cette question mais les seul réponse qu'on ma donné sont,"on n'en sais rien du tout" ou " l'espace-temps est si chaotique qu meme le principe de causalité n'est meme plus respecté", sa a un rapport avec Le principe d'indétermination d' heisenberg? (je mélange un peu les deux).

voila, avis au spécialiste
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[invite8ef897e4]

Bonjour,

si vous lisez l'anglais, peut etre les liens suivant vous interesseront :
The Everything of Theory
THEORY OF MORE THAN EVERYTHING
Warren's Siegel webpage

Sinon, en reference au titre, je distingue personellement deux approches principales. L'une d'entre elles consiste a chercher une theorie de "tout", c'est a dire un modele incluant le modele standard, ou une generalisation de celui ci, et la gravite, au moins en tant que limite a basse energie. Ces approches different tres notamment de celles qui consistent a se concentrer sur le probleme de la gravite et voir si l'on ne peut en obtenir une version quantique toute seule, sans consideration sur les autres interactions. Evidemment, il y a des tres bons arguments pour chacune de ces deux approches.

[invite96641ddb]

merci pour ta réponse,
(non je ne parle pas l'anglais)

Peu tu etre plus précis stp, on cherche quoi? a comprendre la forme de l'espace-temps a l'echelle quantique? pourquoi l'espace temps comme le propose la RG ne convient pas?

[invite8ef897e4]

non je ne parle pas l'anglais

Bah c'est pas grave, il s'agissait de lien humoristiques de toute maniere, lies au titre amusant de cette discussion.

pourquoi l'espace temps comme le propose la RG ne convient pas?

Ce n'est pas tellement ca. Pour quantifier une theorie, en gros, tu postules des relations de commutation et/ou d'anticommutation entre certaines observables. Il existe une facon "naive" de le faire pour la gravite, et on trouve certaines incoherences. Les gens se tournent alors vers des choses plus radicales, des theories franchement differentes. Notamment, ils interpretent les incoherences trouvees plus tot comme le fait que la theorie d'Einstein n'est qu'une theorie "effective" a basse energie, qui doit etre modifiee a haute energie et/ou courtes distances. C'est tres interessant, et tout a fait credible. Cependant, pendant que tout ce travail avance, un autre gars changent de variables conjuguees pour essayer de quantifier la gravite, et la surprise ! il a l'impression que les incoherences ont disparues !

Et puis d'autres personnes encore agrumentent sur le fait que c'est la representation que nous utilisons de l'espace-temps qui n'est pas correcte. Peut-etre que l'espace-temps n'est qu'une illusion a grande distance de quelque chose de plus complique, construit a partir de twisteurs, ou d'une geometrie non-commutative, ou peut etre une combinaison des deux.

Beaucoup d'approches existent au sujet de la quantification de la gravite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite96641ddb]

Je vais jouer le relou...


"tu postules des relations de commutation et/ou d'anticommutation "
Je comprende pas, pourtant c pas de l'anglais

"ils interpretent les incoherences trouvees plus tot comme le fait que la theorie d'Einstein n'est qu'une theorie "effective" a basse energie"
Quel sont les incoherences?

"...construit a partir de twisteurs, ou d'une geometrie non-commutative..."
escuse mon ignorance mais que veut tu dire par geometrie non-commutative et twisteurs?

[invite8ef897e4]

Je vais jouer le relou...

J'aurais parie avoir affaire a une interlocutrice avec ton pseudo !

"tu postules des relations de commutation et/ou d'anticommutation "
Je comprende pas, pourtant c pas de l'anglais

C'est de la mecanique quantique elementaire. Les operateurs de la mecanique quantique ne "commutent pas", le produit a*b n'est pas egal au produit b*a... Une relation de commutation c'est typiquement a*b-b*a=qqc. Anticommutation c'est a*b+b*a-qqc. En mecanique classique, le commutateur correspond au crochet de Poisson. Le passage a la mecanique quantique se fait en remplacant le crochet de Poisson par un commutateur, tu "polstules" une telle correspondance pour quantifier ta theorie.

"ils interpretent les incoherences trouvees plus tot comme le fait que la theorie d'Einstein n'est qu'une theorie "effective" a basse energie"
Quel sont les incoherences?

Des infinis qui apparaissent un peu partout. Des divergences que l'on ne peut pas faire disparaitre convenablement.

"...construit a partir de twisteurs, ou d'une geometrie non-commutative..."
escuse mon ignorance mais que veut tu dire par geometrie non-commutative et twisteurs?

Non la c'est vraiment trop relou comme question ! Par geometrie non-commutative je fais explicitement reference aux travaux d'Alain Connes. Resummer cette montagne d'avancees est une tache dans laquelle je ne peux m'aventurer aujourd'hui. Il est tres possible qu'Alain Connes ait fait une avancee similaire a celle d'Einstein lorsqu'il a propose que notre Univers n'est pas euclidien. On peut reconstruire les espaces geometriques habituels a partir d'algebres d'operateurs. Les espaces geometriques "habituels" correspondent naturellement a des algebres commutatives (dans lesquelles l'ordre des operations n'intervient pas, comme l'addition et la multiplication). On peut alors naturellement generaliser la construction aux algebres non-commutatives (dans lesquelles l'ordre intervient : par exemple, ouvrir une bouteille puis la boire n'est pas equivalent a boire une bouteille puis l'ouvrir...) On trouve alors toutes sortes de situations concretes dans lesquelles la geometrie non-commutative intervient. Et Alain Connes a vu surgir dans ses calculs a un certain moment une structure tout a fait similaire a celle utilisee par les theoriciens du modele standard (et des theories de jauge en general). Il a presque decouvert "malgre lui" un modele alternatif des interactions fondamentales. Il reste neanmoins beaucoup de progres a ses theories pour s'etablir, a commencer par une procedure de quantification decente pour sa version du modele standard. Mais c'est tres prometteur.

Les twisteurs... ben c'est encore une toute autre histoire. C'est un mathematicien qui s'interesse plutot a la relativite generale et la structure de l'espace temps qui les a "decouverts" : Roger Penrose. C'est cependant un peu technique la encore. Si tu n'es pas familier avec les spineurs... Les spineurs sont un peu des racines carrees de vecteurs. Les twisteurs, ce sont des paires de spineurs obeissant a une certaine relation. Tu peux reconstruire l'espace-temps a partir de l'espace des twisteurs. Il y a la encore de tres bonnes raisons de "croire" que les twisteurs sont plus fondamentaux. Je peux essayer de te presenter les choses de la facon suivante : comment definis-tu de facon invariante un point dans l'espace-temps ? Comme l'intersection de deux rayons lumineux. Tu peux alors considerer qu'un rayon lumineux est plus fondamental qu'un point. L'ensemble des rayons lumineux incidents en un point donne de l'espace-temps forme une classe d'equivalence definissant le point, et une "droite" dans l'espace (projectif) des twisteurs. Une "droite" dans l'espace-temps reel (un rayon lumineux) forme un point dans l'espace (projectif) des twisteurs. Rigoureusement ce que l'on appelle espace des twisteurs c'est juste C^4, c'est a dire 4 nombres complexes. L'espace projectif dont je parle correspond une restriction a un sous espace tels que ces 4 nombres complexes forment 2 spineurs obeissant a une equation particuliere.

Bon y'a pas mal de chemin technique a faire pour aller dans ce genre de details techniques serieusement.

[invite96641ddb]

merci pour tes reponse,

derniere question: connaitre la forme et l'evolution de l'espace temps a l'echelle quantique a t'elle un interet scientifique quelquonc?

PSoralexploratrice est en réalité une serie (tv) qui demande un travail intellectuel enorme... et qui révele mon niveau en physique..

[invite96641ddb]

Personne pour répondre?

[Karibou Blanc]

connaitre la forme et l'evolution de l'espace temps a l'echelle quantique a t'elle un interet scientifique quelquonc?

Ca permettra peut-etre pas de mieux faire le café, mais ca permettra surement de mieux comprendre notre univers et sa "petite enfance" lorsque ce dernier avait environ 10^(-43)s. Ca pourrait surement aussi nous en apprendre plus sur les trous noirs. Aujourd'hui on a une bonne compréhension phénomènologique des trous noirs, via les travaux de Hawking, on a pu une thermodynamique des trous noirs, et on sait qu'ils ont une entropie proportionnelle à "leur" surface. Maintenant on a aucune explication microscopique de cette relation, on a besoin d'une gravitation quantique pour comprendre cette loi macroscopique pour les trous noirs, à la manière dont Boltzmann avait expliquer les lois de la thermodynamique en faisant de la statistique sur les constituants microscopiques des objets.

[Karibou Blanc]

L'espace-temps a l'echelle quantique sa donne quoi?
( desolé si je repose cette question mais les seul réponse qu'on ma donné sont,"on n'en sais rien du tout"

Quand je disais qu'on en sait rien du tout, c'était vrai. Je ne te cache rien Tu peux reposer encore 10 fois la question, personne ne pourra te donner de réponse.

[Coincoin]

Ca permettra peut-etre pas de mieux faire le café

Et encore, avec la quantité de café ingurgité par les théoriciens, rien ne dit que ça ne permettra pas d'oeuvrer dans ce sens. Les retombés de la recherche fondamentale sont insoupçonnables.

[Gwyddon]

Et encore, avec la quantité de café ingurgité par les théoriciens, rien ne dit que ça ne permettra pas d'oeuvrer dans ce sens. Les retombés de la recherche fondamentale sont insoupçonnables.

Sûr ! Mais je ne dois pas être un bon théoricien, je ne contribue pas à la dépense de café au labo

[Karibou Blanc]

Puisque l'ambience est une peu à la rigolade, voici une blague sympa que j'ai lu récemment sur une porte de bureau :

Un théoricien des cordes anglo-saxon se fait surprendre un jour dans les bras de sa maitresse, par sa femme. Outrée cette dernière tourne les talons et quitte la pièce l'air vraiment énervé, le cordiste en question en tentant de la rattraper lui dit "look, I can explain everything !".

[invite96641ddb]

merci

"(desolé si je repose cette question mais les seul réponse qu'on ma donné sont,"on n'en sais rien du tout" ou " l'espace-temps est si chaotique qu meme le principe de causalité n'est meme plus respecté", sa a un rapport avec Le principe d'indétermination d' heisenberg? (je mélange un peu les deux)."


pouvais vous m'eclairé sur les mot en gras, c un peu flou pour moi tout ca, je comprend Le principe d'indétermination d' heisenberg, mais l'espace temps chaotique... chaotique comment? si tu dit qu'on en sais rien comment peu on savoir si il est chaotique?, et le principe de causalité?

...courage

[Karibou Blanc]

mais l'espace temps chaotique... chaotique comment? si tu dit qu'on en sais rien comment peu on savoir si il est chaotique?, et le principe de causalité?

Ben justement comme on a aucune idée de à quoi ressemble l'espace-temps en gravité quantique, le sens de la phrase que tu cites est un peu creux. Ca ne veut rien dire de précis. Une chose dont on est à peu près sur, et qu'il n'y plus "lisse", il peut avoir des points ou les fonctions ne sont plus dérivables dit autrement. Ceci est tout de meme tres tres génant quand on souhaite écrire des équations différentielles pour décrire l'évolution d'un système dans cet espace-temps.

[invite96641ddb]

j'avoue

bon je vais revenir a la RG domain que je comprend mieux,
Si l'univers est en expanssion l'espace temps est egalement en expanssion?
Cette expanssion est directement en opposition avec la gravité?
si la gravite l'emporte c le big crunch si c le contraire l'expanssion est alors infini?

cordialement

[Gabriel]

La mécanique quantique impose que les quantités physiques ne peuvent être infinies.
L'infiniment grand ça n'existe pas, l'infiniment petit non plus.
Donc nécessité de quantifier la gravitation d'einstein qui prédit que la gravité est infinie au centre d'un trou noir, ou bien que la densité de l'univers était infinie lors du big bang.

[Karibou Blanc]

Si l'univers est en expanssion l'espace temps est egalement en expanssion?

Par définition c'est la meme chose. donc oui.

Cette expanssion est directement en opposition avec la gravité?

Malgré que l'expansion ne soit pas une force, elle a pour effet d'éloigner les objets les uns des autres, en ce sens elle s'oppose à la gravitation, oui.

si la gravite l'emporte c le big crunch si c le contraire l'expanssion est alors infini?

En gros oui, et cela dépend en fait de la quantité de matière qu'il y a des l'univers. En fait on peut meme nuancer un peu plus. L'expansion serait infini si notre espace-temps est stable (à des échelles de temps cosmologiques). Je m'explique, il est possible qu'il existe un espace-temps avec une géométrie différente de la notre qui soit plus favorable énergétiquement (ce sont des suppositions tres récentes, et ce meme dans le cadre du modele standard bien établi aujourd'hui) et vers lequel on pourrait "transiter" au bout d'un certain temps. Cela se traduirait par une compactification d'une de nos dimension d'espace. Bref le futur de l'univers nous cache encore actuellement bien des surprises.

[invite96641ddb]

"La mécanique quantique impose que les quantités physiques ne peuvent être infinies.
L'infiniment grand ça n'existe pas, l'infiniment petit non plus.
Donc nécessité de quantifier la gravitation d'einstein qui prédit que la gravité est infinie au centre d'un trou noir, ou bien que la densité de l'univers était infinie lors du big bang."

merci


On pourait comparé l' histoire de l'univers (un peu simplement) a une sphere, le pole nord serait le big bang et le pole sud le big crunch, si BC il y a.
Sinon cela s'apparente plus a un conne (si l'expanssion l'enporte) qui s'etant infiniment?
Son diametre (dans le cas du BC) serait la limite ou la masse critique avant que la force de gravitation finir par gagner sur l'expansion?
Quelle taille aura l'univers lors lorsqu'il franchira cette etape?
Quelle est la masse de l'univers? La matiere noir y est comprie?

[invite96641ddb]

ALLO.............

[Seirios]

Quelle taille aura l'univers lors lorsqu'il franchira cette etape?

Quelle taille aura l'univers lors lorsqu'il franchira cette etape?

Tout dépend des propriétés de l'univers à ce moment là (densité de matière, masse totale...), mais comme cela ne semble pas être le cas dans notre univers (observable), il ne peut pas y avoir de réponse précise à la question...

Sinon cela s'apparente plus a un conne (si l'expanssion l'enporte) qui s'etant infiniment?

Normalement oui, du moins cela me paraît logique...

Quelle est la masse de l'univers? La matiere noir y est comprie?

Petit article wikipédia : Masse de l'univers

[invite96641ddb]

"Connaître la masse de l'Univers est très important car cela permettrait de déterminer si l'univers est plat et donc en expansion ou, au contraire, s'il est courbe et donc fini. Si la masse est très importante, la gravité attire les points éloignés vers le centre de l'univers ; autrement dit, plus la masse est grande, plus l'Univers est courbe."

Mais l'univers na pas de centre,non?
c'est un centre symbolique?

[Karibou Blanc]

"Connaître la masse de l'Univers est très important car cela permettrait de déterminer si l'univers est plat et donc en expansion ou, au contraire, s'il est courbe et donc fini. Si la masse est très importante, la gravité attire les points éloignés vers le centre de l'univers ; autrement dit, plus la masse est grande, plus l'Univers est courbe."

Cette phrase me parait douteuse...
Première précision quand on parle de courbure en général en cosmologie, il s'agit de la courbure de l'espace, pas de l'espace-temps. Aujourd'hui on sait que ce dernier est plat, c'est à dire qu'il n'y a aucune "énergie" emmagazinée dans la topologie de l'univers.
Connaitre la masse de l'univers permet de savoir si son expansion se ralentit ou s'accélère. Un univers courbé ne signifie pas nécessairement qu'il est de taille finie, il peut être en forme de scelle de cheval (courbure négative).
Ensuite il faut faire attention quand on parle de centre de l'univers, ou quand on parle d'univers tout court d'ailleur. Par définition en cosmologie, l'univers correspond à notre univers observable, dont nous par définition le centre.

[invite96641ddb]

"Connaître la masse de l'Univers est très important car cela permettrait de déterminer si l'univers est plat et donc en expansion ou, au contraire, s'il est courbe et donc fini. Si la masse est très importante, la gravité attire les points éloignés vers le centre de l'univers ; autrement dit, plus la masse est grande, plus l'Univers est courbe."

Mais l'univers na pas de centre,non?
c'est un centre "symbolique"?

sinon quelqu'un pourait vulgarisé le therme constante cosmologique?


merci a vous

(désole karibou a repondu entre mais 2 post)

[Karibou Blanc]

constante cosmologique

il s'agit d'une quantité d'énergie homogène dans tout l'univers qui existe(rait) meme en l'absence de toute forme de matière (visible ou noire). On attribue en général cette densité énergie au vide lui-meme (énergie des fluctuations quantiques sans doute mais rien de tres précis à ce sujet), car elle a la propriété de ne pas se diluer avec l'expansion.
Le fait que cette constante soit non nulle à des implication cosmologique importante sur la géométrie de l'univers et sur son évolution.

[invite96641ddb]

merci

Einstein la introduit dans la RG pour que son modéle d'univers soit statique?
(a l'epoque)

l'expansion de l'univers est elle constante?

Y a t'il quelque points ou la RG et la MQ soit d'accord ou sont elles incompatible sur tout les points?


merci

[Karibou Blanc]

Einstein la introduit dans la RG pour que son modéle d'univers soit statique?

Je n'ai plus en tete, l'histoire tumultueuse de la constante cosmologique, mais oui il me semble.

l'expansion de l'univers est elle constante?

Non. L'expansion se mesure via ce qu'on appelle un facteur d'échelle a(t) dépendant du temps. Par exemple, si à t=t0, la distance entre deux galaxies est D, elle sera de D'=a(t)/a(t0).D à l'instant t du fait de l'expansion. Le taux d'expansion est mesuré par ce qu'on appelle la constante de Hubble H(t)=(da/dt)/a(t) et cette dernière n'est pas constante dans le temps. A notre époque (cosmologique) on sait que l'expansion est meme accélérée dH/dt>0 (ce qui invalide les scénarios bigcrunch a priori), et la source de cette accélération de l'expansion pourrait bien etre la constante cosmologique.

[Karibou Blanc]

Y a t'il quelque points ou la RG et la MQ soit d'accord ou sont elles incompatible sur tout les points?

Je ne vois pas bien ce que tu veux dire par "sont-elles d'accord". Mais oui, il existe des domaines d'énergie pour lesquelles on peut écrire une version quantique de la RG de manière approchée. Mais cette approximation n'est valable uniquement pour des énergies faibles devant la masse de Planck, ce qui rend cette RG quantique approchée peu intéressante puisque les effets de la gravité à ces échelles d'énergie sont extremement extremement faibles.

[invite96641ddb]

ok merci,
Je comprend pas bien cette phrase, si quelqu'un peu m'explique se serait sympa...

"La question n’est pas "Pourquoi la gravité est-elle si faible?" mais plutôt "Pourquoi la masse du proton est-elle si petite?" En effet, en unités naturelles (de Planck), la force de la gravité est simplement ce qu’elle est, une grandeur fondamentale, alors que la masse du proton est le nombre minuscule de 1 divisé par 13 milliards de milliards."
Frank Wilczek.

[Karibou Blanc]

"La question n’est pas "Pourquoi la gravité est-elle si faible?" mais plutôt "Pourquoi la masse du proton est-elle si petite?" En effet, en unités naturelles (de Planck), la force de la gravité est simplement ce qu’elle est, une grandeur fondamentale, alors que la masse du proton est le nombre minuscule de 1 divisé par 13 milliards de milliards."

La facon moderne de concevoir les choses en physique consiste à dire que tous les paramètres d'une théorie doivent avoir le meme ordre de grandeur à moins qu'un mécanisme ne vienne réduire ou augmenter significativement la valeur d'un (ou plusieurs) de ces paramètres par rapport aux autres. Si l'on prend le point de vue que la gravité caractérise l'échelle de masse "naturelle" des phénomènes en physique, alors il y a un mécanisme précis qui réduit la masse du proton à une échelle bien plus petite que la masse de Planck. Et si mécanisme il y a, c'est le travail des physiciens de le trouver. Pour le proton, ce n'est pas encore tres clair par exemple.