Incompatibilite Mécanique quantique et Relativité

[invitef6cc1e17]

Bonjour,

Pourquoi la mécanique quantique est incompatible avec la relativité ?
Est-ce du aux durées variables avec la vitesse en relativité entre autres ?
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[mach3]

Précisons bien pour éviter toute confusion, la mécanique quantique se marie très bien avec la relativité restreinte. Le résultat de leur union étant la théorie quantique des champs, cadre de l'electrodynamique quantique (la théorie la plus précise de tous les temps avec des prédictions vérifiées à 10 chiffres), la théorie electrofaible (qui mène au boson de Higgs) et la chromodynamique quantique.
C'est entre cette théorie quantique des champs (relativiste) et la relativité générale qu'il y a incompatibilité.

m@ch3

[invitef6cc1e17]

Ok merci pour cette précision.
Mais alors en quelques mots: Qu'est ce qui est incompatible la théorie quantique des champs (relativiste) et la relativité générale ?
Le temps?

[albanxiii]

Mais alors en quelques mots:

Si ça tenait en quelques mots, les spécialistes ne s'arracheraient pas les cheveux dessus depuis des décennies...
Pour aller un peu plus loin que les explications grand public qu'on trouve en 2 secondes sur le net, pour peut qu'on s'en donne la peine, il faut un minimum de connaissances en physique de haut niveau.

[A voir en vidéo sur Futura]

[coussin]

Ok merci pour cette précision.
Mais alors en quelques mots: Qu'est ce qui est incompatible la théorie quantique des champs (relativiste) et la relativité générale ?
Le temps?

L'incompatibilité tient entre autre du principe de superposition et de la nature "floue" des trajectoires des particules quantiques.
Par exemple, qu'elle est la courbure générée par une particule en superposition entre états d'énergie différentes.
En RG, les lignes d'univers sont parfaitement définies, sans fluctuations. La MQ introduirait des fluctuations intrinsèques de ces lignes d'univers qui sont difficiles à concilier avec les autres aspects de la RG.

[coussin]

Pour résumer, l'incompatibilité tient des domaines d'application complètement différents des 2 théories. S'intéresser à la superposition d'états d'une galaxie est aussi "bizarre" que de s'intéresser à la courbure générée par un électron...

[Deedee81]

Salut,

Il est en effet difficile de résumer toutes les difficultés en quelques lignes et la plupart des points nécessitent déjà un bon background pour comprendre.

Outre les points soulevés par coussin on pourrait en citer trois :
- Le formalisme mathématique et les outils utilisés en relativité générale et en physique quantique (plus exactement en théorie quantique des champs) sont comme Tom et Jerry : incompatibles. Trouver un formalisme commun est un vrai challenge qui oblige à plonger dans les eaux profondes des mathématiques de pointe.
- D'abord en prélude lire attentivement : https://fr.wikipedia.org/wiki/Renormalisation
La gravitation est un champ comme un autre (une grandeur physique prenant une valeur en tout point, comme le champ électromagnétique. Pour la gravité on peut utiliser la courbure ou mieux ce qu'on appelle la connexion). Et les techniques de quantification des champs sont fabuleuses et très avancées. Ca marche super bien avec le champ électromagnétique mais aussi pour les interactions nucléaires (faibles et fortes) et a même conduit à la théorie unifiée de l'interaction électrofaible et au Higgs.
D'où l'idée de faire de même pour la gravité et là : BANG, ça ne marche pas, la théorie est non renormalisable.
- Le principe d'incertitude énergie-temps (lié à l'existence des fluctuations quantiques) implique que si l'on considère des durées suffisamment courte (temps de Planck) on a assez d'énergie pour avoir.... un trou noir. L'univers devrait être remplit partout et en tout point de trous noirs de toutes tailles. Ce n'est évidemment pas le cas !!!! Des raisonnements de ce type montrent qu'il doit exister une durée/longueur minimale de l'ordre des unités de Planck. Et donc..... ça change tout, car les géométries utilisées elles n'ont pas ces limites. Là aussi bonjour les difficultés.

Mais entendons-nous bien, difficile et problèmes ne veut pas dire totalement incompatible étant entendu qu'unifier implique forcément de modifier "quelque chose".
D'où de nombreuses tentatives (il y en a des dizaines plus des variantes) dont les deux plus connues sont la gravité quantique à boucles et les théories des cordes.

[chaverondier]

Qu'est ce qui est incompatible la théorie quantique des champs (relativiste) et la relativité générale ? Le temps?

En partie.

Pour une ébauche de réponse au besoin d'une direction privilégiée d'écoulement du temps sans violation de la covariance générale, cf.

• Diamonds's Temperature: Unruh effect for bounded trajectories and thermal time hypothesis, P. Martinetti, C. Rovelli, Feb 2004
• Von Neumann Algebra Automorphisms and Time-Thermodynamics Relation in General Covariant Quantum Theories, A. Connes, C. Rovelli, Jun 94

[invite69d38f86]

a conseiller aussi le quantum field theory de Massimo Blasone qui est a la fois time symmetric et tres orienté thermp field theory.