Deux théories fondamentales de la physique?

[likethat]

En lisant un article sur le sixième problème de Hilbert (https://fr.wikipedia.org/wiki/Sixi%C...8me_de_Hilbert) je suis tombé sur cette affirmation:

"Actuellement, il y a deux théories fondamentales de la physique : le modèle standard de la physique des particules et la relativité générale. Plusieurs parties de ces théories ont été posées sur des bases axiomatiques. Cependant, la physique dans son ensemble ne l'a pas été, et en fait le modèle standard n'est même pas logiquement cohérent avec la relativité générale, ce qui indique la nécessité d'une théorie de la gravitation quantique encore inconnue. "

1- Est-elle correcte?

2- Si oui cela signifie t-il que "la théorie du modèle standard de la physique des particules" = "la mécanique quantique", ou alors que "la théorie du modèle standard de la physique des particules" = "la MQ +d'autres théories complémentaires"?

3- Par ailleurs cette affirmation, telle qu'elle est rédigée, signifie que soit on trouve une théorie de la gravitation quantique et on pourra unifier les deux théories actuelles, soit on ne trouve pas de théorie de la gravitation quantique et donc on pourra pas unifier les deux théories actuelles. Conséquence de cette affirmation: "seule la gravitation quantique peut unifier les deux théories actuelles". Cela n'est-il pas contestable dans la mesure où il existe des études en cours cherchant à concilier la MQ et la RG avec une conception classique de la gravitation (alors oui elles ne donnent pas grand chose pour le moment, mais elles ont le mérite de tenter de contredire l'affirmation selon laquelle seule la quantification de la gravité peut parvenir à cette grande unification). Bref cette affirmation n'est-elle pas contestable?
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[doul11]

Bonjour,

Le modèle standard de la physique des particules est construit sur la base de la théorie quantique des champs. Avec des concepts phares comme la symétrie et les jauges.

La théorie quantique des champs est construite avec les théories de la relativité restreinte et la mécanique quantique, plus le concept de champ.

Ce qui est extraordinaire avec la notion de jauge c'est qu'en physique classique une jauge ne change pas la physique, mais en théorie quantique des champs c'est tout le contraire, un jauge c'est l'interaction et sans interaction pas de physique !

Pour ce qui est d'une probable gravité quantique cela ne m'intéresse pas, des théories en construction sans appuis expérimental, trop de spéculation. Il y a bien assez a faire avec les relativités restreinte et générale, aussi la mécanique quantique. Ne jamais oublier que finalement on a que des théories effectives.

Mine de rien j'ai donne un bon nombre de mot-clé, bonnes recherches

[albanxiii]

Rappel de la charte du forum :

2. La courtoisie est de rigueur sur ce forum : pour une demande de renseignements bonjour et merci devraient être des automatismes.

[LeMulet]

Conséquence de cette affirmation: "seule la gravitation quantique peut unifier les deux théories actuelles". Cela n'est-il pas contestable dans la mesure où il existe des études en cours cherchant à concilier la MQ et la RG avec une conception classique de la gravitation (alors oui elles ne donnent pas grand chose pour le moment, mais elles ont le mérite de tenter de contredire l'affirmation selon laquelle seule la quantification de la gravité peut parvenir à cette grande unification). Bref cette affirmation n'est-elle pas contestable?

Je pense que si on prend l'affirmation dans son sens général, ça se tient, car dans ce cas de figure lorsqu'il est fait mention de "la gravitation quantique" ce n'est pas d'une théorie particulière existante dont il est question, mais de la gravitation dans un cadre quantique.
Pour ma part (et ça n'engage que moi), je pense qu'il suffit de travailler en 4D pour marier les deux, mais il faut commencer par comprendre ce que sont les objets quantiques, et comprendre qu'il y a plusieurs versions possibles (plus ou moins adéquat à représenter les phénomènes physiques) d'un espace 4D, avant de passer aux mathématiques (en gros, faire de la physique à l'ancienne, en commencant par un modèle, puis en mathématisant ce qui nécéssite de l'être).

A noter qu'une bonne représentation des phénomènes physiques permet peut-être d'expliquer très simplement l'ensemble des "mystères" de la physique quantique, comme l'intrication, la dualité onde/corpuscule, la violation de la vitesse limite de transmission de l'action, l'effondrement de la fonction d'onde, les interférences (bcp plus compliqué certes), la probabilité de présence des particules, etc (Et c'est d'ailleurs ce point qui permet d'imaginer qu'on tient là la bonne représentation).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

1- Est-elle correcte?

Oui

2- Si oui cela signifie t-il que "la théorie du modèle standard de la physique des particules" = "la mécanique quantique", ou alors que "la théorie du modèle standard de la physique des particules" = "la MQ +d'autres théories complémentaires"?

Le second. Le cadre de modélisation d'un côté (la physique quantique des champs, citée message #2), et les interactions de l'autre (en gros la liste des «particules», avec des valeurs de constantes dont une partie connues empiriquement)

Notons que c'est pareil avec la RG, celle-ci n'est qu'un cadre de modélisation, et la cosmologie s'occupe de «peupler» un modèle, par des observations de «ce qui est» et des mesures des «constantes».

3- Par ailleurs cette affirmation, telle qu'elle est rédigée, signifie que soit on trouve une théorie de la gravitation quantique et on pourra unifier les deux théories actuelles, soit on ne trouve pas de théorie de la gravitation quantique et donc on pourra pas unifier les deux théories actuelles. Conséquence de cette affirmation: "seule la gravitation quantique peut unifier les deux théories actuelles". Cela n'est-il pas contestable

Bof... C'est simplement tautologique, une théorie qui unifierait les deux pourrait être automatiquement une «théorie de la gravitation quantique»!

dans la mesure où il existe des études en cours cherchant à concilier la MQ et la RG avec une conception classique de la gravitation (alors oui elles ne donnent pas grand chose pour le moment, mais elles ont le mérite de tenter de contredire l'affirmation selon laquelle seule la quantification de la gravité peut parvenir à cette grande unification).

Question de terminologie, non? Surtout quand cela couvre des théories non développées...

[Merlin95]

"Actuellement, il y a deux théories fondamentales de la physique : le modèle standard de la physique des particules et la relativité générale. Plusieurs parties de ces théories ont été posées sur des bases axiomatiques. Cependant, la physique dans son ensemble ne l'a pas été, et en fait le modèle standard n'est même pas logiquement cohérent avec la relativité générale, ce qui indique la nécessité d'une théorie de la gravitation quantique encore inconnue. "

A noter que dans l'absolu, il n'y a pas de nécessité à une théorie quantique de la gravitation, celle-ci pourrait très bien être classique plus d'infos ici :

https://www.pourlascience.fr/sd/phys...0495-15497.php

[Merlin95]

Une théorie de la gravitation classique dans le sens une théorie de la gravitation qui resterait dans le moule de ce qu'elle est aujourd'hui mais qui la rendrait compatible avec la physique quantique.

Ce n'est pas une théorie qui découlerait d'une remise en cause de la théorie initiale pour une autre raison que la compatibilité avec la physique quantique. Cette dernière est le seul accroc que l'on fait à ma connaissance à la théorie de la RG.

[Amanuensis]

https://www.pourlascience.fr/sd/phys...0495-15497.php

Payant. Pas moyen d'en discuter, du coup.

Une théorie de la gravitation classique dans le sens une théorie de la gravitation qui resterait dans le moule de ce qu'elle est aujourd'hui mais qui la rendrait compatible avec la physique quantique.

Un point critique est le statut de l'énergie, qui est un gros point d'achoppement entre les deux modèles.

[pm42]

Payant. Pas moyen d'en discuter, du coup.

Tu as un papier de l'auteur sur le sujet ici :
https://arxiv.org/abs/1709.03809

Et il cite une expérience pour confirmer ou pas le caractère quantique de la gravité : https://arxiv.org/abs/1707.06050

[Deedee81]

Salut,

J'ai lu l'article. Fort intéressant à condition d'aimer la MQ modifiée (théories avec réduction physique). Ce n'est pas trop mon cas.

Mais ce qui est bien c'est ça :

Et il cite une expérience pour confirmer ou pas le caractère quantique de la gravité : https://arxiv.org/abs/1707.06050

Nul, doute que certains tenteront de la réaliser (mais ça risque d'être difficile vu la faiblesse de la gravité. Mais je suis quand même plus confiant que l'expérience que j'avais vu pour tester la granularité de l'espace-temps par interférométrie et qui me semble totalement irréalisable en l'état actuel).

[likethat]

Bof... C'est simplement tautologique, une théorie qui unifierait les deux pourrait être automatiquement une «théorie de la gravitation quantique»!

Si une théorie classique de la gravité (exemple de Merlin95) permet d'unifier la RG et la MQ, pourra-t-on quand même parler de gravitation quantique? Alors même que nous aurions démontré que la gravité n'est pas quantifiée.

il cite une expérience pour confirmer ou pas le caractère quantique de la gravité

Dans l'éventualité où nous infirmerions le caractère quantique de la gravité, cela signifierait-il, part exemple, que nous ne saurions pas (jamais?) capable de décrire ce qui se passe au centre d'un trou noir?

[Deedee81]

Salut,

Si une théorie classique de la gravité (exemple de Merlin95) permet d'unifier la RG et la MQ, pourra-t-on quand même parler de gravitation quantique? Alors même que nous aurions démontré que la gravité n'est pas quantifiée.

Tout dépendra de la théorie et de l'appellation qui se dégagera (qui ne sera pas nécessairement la plus appropriée). Impossible de deviner.

Dans l'éventualité où nous infirmerions le caractère quantique de la gravité, cela signifierait-il, part exemple, que nous ne saurions pas (jamais?) capable de décrire ce qui se passe au centre d'un trou noir?

Si, si, ça resterait possible. Mais évidemment différent de ce que donnerait une gravité quantique au sens strict.
Dans l'approche qui a été pointée ci-dessus (présentée dans Pour La Science) je dois dire que je n'arrive pas à intuiter quelle former cela prendrait, mais là c'est ma limite, pas celle de l'approche

[Amanuensis]

On a l'impression d'un a priori, consistant à penser que c'est la gravitation seule qui sera "théorisée" différemment. Perso, je pense que la Physique quantique aussi devra être modifiée. Elle devra être "chronogéométrisée" au-delà d'un espace-temps plat, et cela n'est pas bénin.

[Deedee81]

la Physique quantique aussi devra être modifiée

C'est tout à fait possible. Bien que ce ne soit pas trivial (ils le rappellent justement dans l'article précité, une équation type Schrödinger mais non linéaire, par exemple, conduit à des inconsistances. A voir dans l'article, je ne me souviens plus du nom de l'auteur de cette démonstration). Et même sans aller aussi loin, Rovelli a beaucoup insisté sur le fait que les observables (quantiques) sont difficiles voire impossibles à définir en gravité quantique et il introduit la notion d'observable partiel (qui n'est pas formellement définie, c'est assez intuitif, une approche plus rigoureuse doit encore être trouvée amha).

Quoi qu'il arrive, les théories actuelles n'en sortiront pas indemne. Le pas est étonnamment difficile à franchir (étonnant pour moi, je ne me prononce pas pour tout le monde !).
Mais c'est aussi ce qui rend le sujet passionnant.

[stefjm]

On a l'impression d'un a priori, consistant à penser que c'est la gravitation seule qui sera "théorisée" différemment. Perso, je pense que la Physique quantique aussi devra être modifiée. Elle devra être "chronogéométrisée" au-delà d'un espace-temps plat, et cela n'est pas bénin.

La constante de Planck de dimension M L^2 T^-1 dans laquelle la masse est remplacée par sa valeur chronogéométrique L^3 T^-2 devient de dimension L^5 T^-3.
On peut le voir aussi en notant que le produit h.G est de dimension L^5 T^-3, indépendant de la masse.