Les constantes fondamentales : liste et unicité

[invitebe1d0491]

Bonjour,

sur ce lien https://fr.wikipedia.org/wiki/Ajuste...de_l%27univers

je lis qu'il existerait une quinzaine de constantes fondamentales en physique : "Les caractéristiques de l’univers dans lequel nous évoluons dépendent d’une quinzaine de constantes physiques".

Sur ce lien https://www.podcastscience.fm/dossie...s-de-lunivers/

qu'il en existerait 26 sans dimension et 3 avec : "Dans le modèle standard de la physique, on considère qu’il existe 26 (initialement 19) constantes physiques fondamentales sans dimension" et "il s’agit de constantes physiques possédant une dimension mais considérées comme constantes universelles.(...) on admet souvent qu’il en existe trois"

enfin sur ce lien il y en a beaucoup plus https://fr.wikipedia.org/wiki/Constante_physique

1- Ma première question est la suivante: existe-t-il aujourd'hui un consensus sur la liste précise et exhaustive des constantes fondamentales, et si oui savez-vous où se la procurer?

Ensuite je lis, sur le premier lien, qu'il pourrait éventuellement n'exister qu'une seule constante, d'où les autres émergeraient: "on ignore le véritable nombre ultime de constantes physiques indépendantes - il pourrait être réduit, voire limité à une seule valeur"

2- Ma seconde question est donc la suivante: il y a t-il des recherches en ce sens (et des résultats éventuellement) où n'est-ce qu'une vaine supputation sans fondement autre que "si ma tante en avait"?

Je vous remercie
-----

[Deedee81]

Salut,

1- Ma première question est la suivante: existe-t-il aujourd'hui un consensus sur la liste précise et exhaustive des constantes fondamentales

Non, aucun véritable consensus.

2- Ma seconde question est donc la suivante: il y a t-il des recherches en ce sens (et des résultats éventuellement) où n'est-ce qu'une vaine supputation sans fondement autre que "si ma tante en avait"?

Sans fondement, je ne dirais pas tout à fait ça. Mais ça reste quand même une vague hypothèse. Et tout le monde ne serait pas d'accord car certains tenant des multivers estiment qu'il y a pleins d'univers avec des constantes différentes. Mais ça aussi ça reste de la grosse spéculation.

[invitebe1d0491]

Merci Deedee!

[soliris]

Bonjour,



Voici déjà les 4 constantes de couplage des 4 interactions "principales".

[A voir en vidéo sur Futura]

[Archi3]

Bonjour,

sur ce lien https://fr.wikipedia.org/wiki/Ajuste...de_l%27univers

je lis qu'il existerait une quinzaine de constantes fondamentales en physique : "Les caractéristiques de l’univers dans lequel nous évoluons dépendent d’une quinzaine de constantes physiques".

Sur ce lien https://www.podcastscience.fm/dossie...s-de-lunivers/

qu'il en existerait 26 sans dimension et 3 avec : "Dans le modèle standard de la physique, on considère qu’il existe 26 (initialement 19) constantes physiques fondamentales sans dimension" et "il s’agit de constantes physiques possédant une dimension mais considérées comme constantes universelles.(...) on admet souvent qu’il en existe trois"

Il y a une différence essentielle entre constantes sans dimension et constantes avec dimensions : c'est que par définition, les premières ne dépendent pas du système d'unité et donc leur valeur est réellement "universelle" (par exemple la constante de structure fine ou le rapport de masses comme me/mp ) , alors que les secondes dépendent du système d'unité et donc leur "valeur" n'a rien d'universelle. Elle n'est tellement pas universelle que cette valeur peut etre rendue égale à un dans un système d'unité convenable. En unité naturelle on peut tres bien écrire E=m. La "constante" c vient historiquement qu'on a choisi les unités du mètre et de la seconde sans voir le rapport entre les deux, alors qu'en unités naturelles les unités d'espace et de temps sont liées l'une à l'autre, et on peut meme les considérer de même dimension et considérer en unités naturelles des grandeurs comme r+t ou r-t. Bref la "valeur" de c ne vient que des contingences historiques qui ont amené à définir l'unité de longueur et l'unité de temps.

C'est un peu comme le travail et la chaleur, qui sont de même "nature" (l'énergie) même si il y a des différences. En définissant à part la calorie et le joule, on a une "constante fondamentale" K = 4,18 J/cal, qui devient égale à un si on exprime tout en Joule (et du coup il devient correct d'écrire ∆U=Q+W )

Donc en fait il n'y a que les constantes sans dimensions qui sont "fondamentales". La question est de savoir si il y a une théorie qui pourraient les faire dériver l'une de l'autre ou d'un plus petit nombre de constantes (plus "fondamentales" ). C'est possible mais pour le moment on ne la connaît pas.

[Deedee81]

Arch3, merci de ces explications plus précises. J4allais me lancer mais tu m'as devancé

Donc en fait il n'y a que les constantes sans dimensions qui sont "fondamentales". La question est de savoir si il y a une théorie qui pourraient les faire dériver l'une de l'autre ou d'un plus petit nombre de constantes (plus "fondamentales" ). C'est possible mais pour le moment on ne la connaît pas.

Mon idée (mais je précise que cela ne représente que l'opinion d'un certain nombre de théoriciens) est que l'on devrait (un jour peut-être) être capable de calculer ces constantes (sans dimensions).
Cela précise juste où je me situe dans la galaxie des opinons sur ce sujet.

[invitebe1d0491]

Merci Archi3 pour tes précisions.

Sur le terrain de la valeur des constantes tu as en effet raison en disant que seules les trois sans dimensions sont véritablement fondamentales ; les valeurs des autres dépendant d'unités fixées arbitrairement et donc susceptibles de différer selon le système de mesure utilisé.

"Donc en fait il n'y a que les constantes sans dimensions qui sont "fondamentales".

Pour autant, au delà de la valeur (du nombre derrière la constante), je pense qu'il existe d'autres "constantes fondamentales", pourtant dimensionnées.

Par exemple la vitesse des OEM dans le vide : c.

Alors certes sa valeur (299 792 458 m / s) est un nombre qui n'a rien de fondamental (il serait différent en miles/heure, en nœud/lieu ou en pas/terrain de foot;, peu importe ) mais la constante de propagation des OEM dans le vide est ce qu'il y a de plus fondamental, que sa valeur soit 299 792 458 m / s, 42 ou 1.

[Deedee81]

La valeur des constantes dimensionnées dépend des unités.

Donc la valeur de c dépend des unités. Sa valeur n'est pas "fondamentale".

Toutefois on peut avoir des constantes dimensionnées fondamentales :
- Soit parce qu'elles utilisent les mêmes unités
- Soit parce qu'on a choisi l'unité comme (arbitrairement) la grandeur fondamentale.

Mais le mètre étant maintenant défini avec la vitesse de la lumière, ce dernier choix n'aurait guère de sens.
On choisit donc habituellement (en fait on le faisait déjà avant) comme constantes arbitraires : c, h et G
(et c et h ont des valeurs numériques définies maintenant par convention par le Bureau des Poids et Mesures, pas G qui est une grandeur trop difficile à mesurer, la grandeur arbitraire étant la seconde)

Ce qui est fondamental par contre est que la vitesse limite est finie (ou ça revient au même : la géométrie au moins locale de l'espace-temps est Minkowski et non Euclide).
Et ça je ne suis pas sûr qu'on puisse le déduire ou le prouver (j'ai l'intuition que si Mais ça, ça reste un voeux pieux).

[invitebe1d0491]

Deedee, ce qu tu écris m'interpelle :

"Ce qui est fondamental par contre est que la vitesse limite est finie (...) Et ça je ne suis pas sûr qu'on puisse le déduire ou le prouver"*

Tu veux dire qu'un ne sait pas prouver que c est finie?

Je pensais que c'était quelque chose de parfaitement établi, démontré, prouvé et confirmé par de multiples expériences et observations...

[Archi3]

Merci Archi3 pour tes précisions.

Sur le terrain de la valeur des constantes tu as en effet raison en disant que seules les trois sans dimensions sont véritablement fondamentales ; les valeurs des autres dépendant d'unités fixées arbitrairement et donc susceptibles de différer selon le système de mesure utilisé.

"Donc en fait il n'y a que les constantes sans dimensions qui sont "fondamentales".

Pour autant, au delà de la valeur (du nombre derrière la constante), je pense qu'il existe d'autres "constantes fondamentales", pourtant dimensionnées.

Par exemple la vitesse des OEM dans le vide : c.

Alors certes sa valeur (299 792 458 m / s) est un nombre qui n'a rien de fondamental (il serait différent en miles/heure, en nœud/lieu ou en pas/terrain de foot;, peu importe ) mais la constante de propagation des OEM dans le vide est ce qu'il y a de plus fondamental, que sa valeur soit 299 792 458 m / s, 42 ou 1.

C'est donc pas plus "fondamental" que la valeur de la constante K = 4,18 J/cal, qui n'est en fait qu'un facteur de conversion d'unités.
Ce que dit l'existence de c (c'est à dire la constance de la vitesse de la lumière), c'est qu'il y a un lien fondamental entre distance et temps, comme il y a un lien fondamental entre masse et énergie, comme il y a un lien fondamental entre énergie et chaleur, etc ... Mais la valeur "numérique" de ce lien dépend du système d'unités et n'est donc pas fondamental.

[mach3]

Deedee, ce qu tu écris m'interpelle :

"Ce qui est fondamental par contre est que la vitesse limite est finie (...) Et ça je ne suis pas sûr qu'on puisse le déduire ou le prouver"*

Tu veux dire qu'un ne sait pas prouver que c est finie?

Je pensais que c'était quelque chose de parfaitement établi, démontré, prouvé et confirmé par de multiples expériences et observations...

experimentalement, on sait que "c" est fini bien sûr, ce n'est pas en ce sens que parlait deedee

m@ch3

[invitebe1d0491]

@Archi3 "la valeur "numérique" de ce lien dépend du système d'unités et n'est donc pas fondamental." on dit bien la même chose.

@mach3 . ok. en quel sens alors?

Merci

(ps: elle est où la balise quote? )

[mach3]

@mach3 . ok. en quel sens alors?

Dans le sens théorique, le déduire de principes plus fondamentaux.

(ps: elle est où la balise quote? )

https://forums.futura-sciences.com/v...e-reponse.html

[invitebe1d0491]

c'est bien ce qui me semblait, je n'ai pas le bouton qui s'affiche.... :/

Je ne peux donc citer qu'avec la balise dans le coeur du message, mais donc sans le nom de l'auteur. Comme ça :

Dans le sens théorique, le déduire de principes plus fondamentaux.

[stefjm]

Mon idée (mais je précise que cela ne représente que l'opinion d'un certain nombre de théoriciens) est que l'on devrait (un jour peut-être) être capable de calculer ces constantes (sans dimensions).
Cela précise juste où je me situe dans la galaxie des opinons sur ce sujet.

Nan...
C'est de la numérologie!
Un peu comme trouver le nombre d'or dans une matrice de passage de dimension physique fondamentale.

[Deedee81]

Salut,

@mach3 . ok. en quel sens alors?

Dans le sens "cette valeur existe, et est finie (c'est un fait évident) mais on ne sait pas pourquoi il en est ainsi" (on aurait pu vivre dans un monde Galiléen sans vitesse limite ou, ça revient au même, dans un monde avec c = infini. A noter qu'à certaines époques les scientifiques ou les philosophes pensaient que la propagation de la lumière était instantanée).

Mais je ne suis pas sûr qu'on puisse prouver un jour qu'il doit en être ainsi et pas autrement (bien que là aussi j'ai mes idées... spéculatives )

Nan...
C'est de la numérologie!

Mama mia, quelle drôle d'idée.... Je me demande bien de quoi tu as pu déduire ça ???? (*) Surtout que je n'ai pas dit comment le calculer (pour la bonne raison qu'on ne sait pas le faire). Quand on calcule la section efficace de collision des électrons, est-ce de la numérologie ? Quand on a unifié et (donc) relié les valeurs de permittivité, perméabilité et vitesse de la lumière grâce à la théorie de Maxwell, était-ce de la numérologie (notons qu'avant la valeur de c était trop imprécise pour deviner, la confirmation expérimentale fut une grande victoire pour Maxwell) ??? La numérologie c'est rapprocher des ressemblances numériques sans aucune considération physique. Il ne s'agit évidemment pas de ça ici.

(*) Mais je vois que tu as posté ça un vendredi. Fatigue de fin de semaine sans doute (pour rester gentil). Bien que je pense plutôt que tu as tellement l'habitude de faire passer la physique par dessous la jambe que tu vois de la numérologie partout

[stefjm]

Quelques relations intéressantes entre constantes fondamentales :
http://www.ptep-online.com/2019/PP-57-12.PDF

[Deedee81]

Quelques relations intéressantes entre constantes fondamentales :
http://www.ptep-online.com/2019/PP-57-12.PDF

Ah zut, c'est vachement long. Je regarderai ça de plus près plus tard. Merci.

[stefjm]

C'est de la numérologie

[Deedee81]

C'est de la numérologie

Je regarderai ce que ça vaut, je ne vais pas juger sans savoir (je ne vend pas l'ours avant de tuer la peau, heu, enfin, tu vois quoi)
Qui sait, y a peut être l'un ou l'autre truc sympa. Et Futura n'est pas un comité de lecture, on peut essayer de voir si l'un ou l'autre travail non (encore) reconnu a de la valeur.