RG : courbe l'espace temps - toutes les particules sont-elles dans l'espace temps ?

[acx01b]

Bonjour, j'ai deux questions, l'une sérieuse et l'autre délirante. En fait la première est elle aussi un peu délirante mais c'est à cause de l'aspect inconciliable de la physique quantique et de la physique relativiste.

1. La première est dans le titre : la relativité générale explique que la gravité c'est que les corps massifs courbent l'espace temps tout autour d'eux et ainsi "attirent" les objets qui sont à proximité.
   Mais les particules de masse nulle on pourrait imaginer qu'elles ne subissent pas la gravité, et pourtant si ; les photons subissent bien la gravité des trou noirs ou du soleil (lors d'une éclipse les étoiles situées derrière le soleil peuvent rester visibles car les rayons lumineux sont déviés par la gravité du soleil).
   Ainsi, les photons sont, comme les particules massives, situés dans l'espace temps.
   
   Mais est-ce vrai pour toutes les particules ? Sont-elles toutes dans l'espace temps (et subissent-elles donc toutes la gravité) ?
   
   
   
2. Et ensuite petite question bête : est-ce à partir du moment où l'on accepte que pour transmettre cette force "la gravité" l'univers a choisi de déformer l'espace temps au lieu de bêtement envoyer des petites particules (Graviton), on ne pourrait pas supposer que les autres forces fondamentales (donc l’interaction nucléaire faible et forte et l'interaction électro magnétique) fonctionnent d'une manière un peu similaire ? Je trouve ça amusant d'imaginer qu'en fait l'interaction électro magnétique s'effectue par déformation d'un certain "truc" (pas l'espace temps mais quelque chose de conceptuellement un peu du même acabit) et que le photon est une sorte d'illusion qu'on perçoit mais qui découle de la manière dont ce "truc" est organisé/déformé.
   
   En effet : la gravité on la perçoit comme une force mais c'est plus une illusion qui découle de la manière dont l'espace-temps est organisé/déformé.

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[chaverondier]

Bonjour, j'ai deux questions, l'une sérieuse et l'autre délirante.

Non, je ne trouve pas. De mon point de vue, ce sont deux bonnes questions bien formulées.

Toutes les particules sont-elles dans l'espace temps ?

Entre deux mesures quantiques, l'évolution d'un système quantique (quel qu'il soit) se déroule dans l'espace de Hilbert modélisant son espace d'états. C'est du moins comme ça que c'est formalisé dans la vision Schrödinger de l'évolution des systèmes quantiques. Ce sont seulement les résultats de mesure quantique observés qui prennent place dans l'espace-temps et y respectent sa structure causale (cf Quantum Information and Relativity Theory, Asher Peres, Daniel R. Terno, 2003 http://arxiv.org/abs/quant-ph/0212023).

Bref, de temps en temps le système quantique "fait surface" dans l'espace-temps quand on le siffle. Dès qu'on a le dos tourné, il repart en apnée évoluer comme il l'entend dans les eaux profondes de son espace de Hilbert (où il a bien plus de dimensions à sa disposition et où la structure causale de notre espace-temps ne semble plus autant contraindre ses évolutions).

Dans la vision Heisenberg des évolutions quantiques, l'état du système observé est fixe. Il est modélisé par une forme linéaire positive dans une algèbre de Von Neumann. Ce formalisme peut être relié à la structure causale d'un espace-temps par un réseau d'algèbres de Von Neumann dites locales soumises, entre elles, à une structure respectant la causalité relativiste. Voir :

• les travaux de Haag, cf. Review of `Local Quantum Physics' by Rudolf Haag, by N.P. Landsman, http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc...10.1.1.37.1917 et
• Diamonds's Temperature: Unruh effect for bounded trajectories and thermal time hypothesis, P. Martinetti, C. Rovelli http://arxiv.org/abs/gr-qc/0212074v4 .

Ce sont les observables qui évoluent dans l'algèbre de Von Neumann. Dans le cadre d'une théorie quantique conformément invariante, et en s'intéressant à un observateur de durée de vie finie de l'espace-temps de Minkowski (un observateur incapable, donc, d'accéder aux informations et degrés de liberté situés en dehors de son diamant de Lorentz associé) l'évolution temporelle des observables est attachée à un état (modélisant un vide quantique) dans une algèbre de Von Neumann locale (l'algèbre de Von Neumann locale attachée au diamant de Lorentz de l'observateur mortel considéré dans l'article de Carlo Rovelli et Pierre Martinetti).

L'évolution temporelle des observables dans l'algèbre de Von Neumann permet de faire émerger un écoulement du temps privilégié (un feuilletage en feuillets 1D de type temps, un référentiel privilégié induit par les limitations d'accès à l'information d'un observateur). En effet, intrinsèquement, l'espace-temps de Minkowski n'en a pas.

Ne pourrait-on pas supposer que les autres forces fondamentales (donc l’interaction nucléaire faible et forte et l'interaction électro magnétique) fonctionnent d'une manière un peu similaire ? Je trouve ça amusant d'imaginer qu'en fait l'interaction électro magnétique s'effectue par déformation d'un certain "truc" (pas l'espace temps mais quelque chose de conceptuellement un peu du même acabit) et que le photon soit une sorte d'illusion qu'on perçoit mais qui découle de la manière dont ce "truc" est organisé/déformé.

Pour l'électromagnétisme, c'est ce qui est fait dans la théorie de Kaluza Klein par ajout d'une cinquième dimension supplémentaire à l'espace-temps (dans le cadre d'une théorie de Jauge). C'est ce qui a donné naissance, bien plus tard, à la théorie des cordes visant à modéliser, ensemble, dans un même formalisme, les 4 interactions fondamentales.

En effet : la gravité on la perçoit comme une force mais c'est plus une illusion qui découle de la manière dont l'espace-temps est organisé/déformé.

Les deux points de vue sont une façon un peu différente de se représenter les choses. A mon sens, on perçoit mieux les choses (et on a plus de facilité à les faire évoluer) en adoptant différents points de vue et différentes métaphores plutôt qu'en restant prisonnier d'une vision unique même si elle est supposée être "la plus juste" (en un sens parfois plus en rapport avec les goûts et les couleurs qu'avec la physique et les mathématiques).

[doul11]

Bonjour,

l'univers a choisi de déformer l'espace temps au lieu de bêtement envoyer des petites particules (Graviton)

Remplace l'univers par Dieu, comme ça c'est encore mieux !

L'univers de décide rien du tout, les modèles c'est nous humains qui les construisons et qui les choisissons a toutes fins utiles, le modèle de déformation de l'espace-temps ne permet pas de décrire le spectre des atomes et le modèle de particules ne permet pas de décrire correctement les effets gravitationnels.

Quant a savoir si les particules sont dans l'espace-temps : elle le sont par construction, par contre leur interaction quantique ce fait dans un autre espace : l'espace des états quantiques ou la position est un opérateur et le temps un paramètre.

[acx01b]

juste une petite réflexion comme ça,

Quant a savoir si les particules sont dans l'espace-temps : elle le sont par construction

Je ne sais pas : les particules sont dans l'espace et le temps par construction, mais pas forcément dans l'espace-temps. Dans ce sens, soit on est dans l'espace-temps et on subit la gravité, soit on n'est pas dans l'espace-temps et ça implique plein de choses étranges.

C'est de dilemme très fort que je trouve étonnant : si on est dans le monde que l'on perçoit donc l'espace-temps on subit automatiquement la gravité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

Je ne sais pas : les particules sont dans l'espace et le temps par construction, mais pas forcément dans l'espace-temps.

Quitte à approcher les choses comme cela, c'est plutôt le contraire! L'espace et le temps sont bien plus des constructions que l'espace-temps.

Dans ce sens, soit on est dans l'espace-temps et on subit la gravité, soit on n'est pas dans l'espace-temps et ça implique plein de choses étranges.

C'est de dilemme très fort que je trouve étonnant : si on est dans le monde que l'on perçoit donc l'espace-temps on subit automatiquement la gravité.

Il me semble qu'il y a une confusion entre l'espace-temps et sa structure.

Dans une approche "non quantique", on va définir comme concept de base la notion d'événement (que ce soit en cinématique classique ou dans des cinématiques "relativistes"). L'espace-temps n'est alors que l'espace des événements. En lui-même il n'amène pas la "gravitation", il ne fait rien "subir".

Au sens du continuum des événements, il n'y a pas de choix: tous les phénomènes sont "dans l'espace-temps". Et cela n'implique rien en termes de gravitation.

La modélisation de la gravité se fait par une structure supplémentaire, qui s'ajoute à la notion d'espace-temps au sens continuum des événements. Cette structure peut se voir de différentes manières ; l'une est la notion de mesure, précisément des durées et des longueurs.

La gravitation apparaît comme conséquence d'une certaine manière de mesurer dans l'espace-temps. La gravitation de Newton consiste à poser comme principe qu'on le mesure de manière "euclidienne", et le phénomène de gravitation est modélisé comme une force d'attraction, et non comme une conséquence des mesures. La Relativité Générale pose comme principe qu'on mesure l'espace-temps d'une manière différente, avec une "métrique" ayant des propriétés particulières dont une conséquence est le phénomène de gravitation.