Les scientifiques repensent la nature même de l’espace et du temps

La nature de l’espace et du temps

Une équipe de chercheurs a découvert un lien potentiel entre la relativité générale et la mécanique quantique (les deux principales théories de la physique) et cela pourrait forcer les physiciens à repenser la nature même de l’espace et du temps.

La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein décrit la gravité comme une propriété géométrique de l’espace et du temps. Plus un objet est massif, plus sa distorsion de l’espace-temps est grande, et cette distorsion est ressentie comme la gravité.

Dans les années 1970, les physiciens Stephen Hawking et Jacob Bekenstein notent un lien entre la surface des trous noirs et leur structure quantique microscopique, ce qui détermine leur entropie. Ceci a marqué la première prise de conscience qu’il existait un lien entre la théorie de la relativité générale d’Einstein et la mécanique quantique.

Moins de trois décennies plus tard, le physicien théorique Juan Maldacena a observé un autre lien entre la gravité et le monde quantique. Cette connexion a mené à la création d’un modèle qui propose que l’espace-temps peut être créé ou détruit en modifiant la quantité d’enchevêtrement entre différentes régions de surface d’un objet.

En d’autres termes, cela implique que l’espace-temps lui-même, du moins tel qu’il est défini dans les modèles, est un produit de l’enchevêtrement entre les objets.

Pour explorer davantage cette ligne de pensée, Chun-Jun Cao et Sean Carroll du California Institute of Technology (CalTech) ont travaillé ensemble pour voir s’ils pouvaient réellement dériver les propriétés dynamiques de la pesanteur (connaissant bien la relativité générale) en utilisant le cadre dans lequel le temps spatial naît de l’enchevêtrement quantique. Leurs recherches ont été récemment publiées dans arXiv.

En utilisant un concept mathématique abstrait appelé espace de Hilbert, Cao et Carroll ont été en mesure de trouver des similitudes entre les équations qui régissent l’enchevêtrement quantique et les équations d’Einstein de la relativité générale. Ceci soutient l’idée que l’espace-temps et la gravité émergent de l’enchevêtrement.

Carroll a dit à Futurism que l’étape suivante de la recherche est de déterminer l’exactitude des hypothèses qu’ils ont faites pour cette étude.

“L’une des plus évidentes est de vérifier si les symétries de la relativité sont récupérées dans ce cadre, en particulier l’idée que les lois de la physique ne dépendent pas de la vitesse à laquelle on se déplace dans l’espace”, a-t-il dit.

Une théorie de tout

Aujourd’hui, presque tout ce que nous savons sur les aspects physiques de notre Univers s’explique par la relativité générale ou la mécanique quantique. Le premier explique très bien l’activité à très grande échelle, comme les planètes ou les galaxies, tandis que le second nous aide à comprendre les très petites dimensions, comme les atomes et les particules subatomiques.

Cependant, les deux théories ne semblent pas compatibles. Cela a amené les physiciens à rechercher la “théorie insaisissable de tout” ; un cadre unique qui expliquerait tout, y compris la nature de l’espace et du temps.

Parce que la gravité et l’espace-temps sont une partie importante de “tout”, Carroll a déclaré qu’il croit que la recherche qu’il a effectué avec Cao pourrait faire progresser la poursuite d’une théorie qui concilie la relativité générale et la mécanique quantique. Néanmoins, il a noté que le document du duo est spéculatif et de portée limitée.

“Nos recherches ne disent pas grand-chose sur les autres forces de la nature, donc nous sommes encore loin d’avoir réussi à tout mettre ensemble”, a-t-il dit à Futurism.

Néanmoins, si nous pouvions trouver une telle théorie, elle pourrait nous aider à répondre à certaines des plus grandes questions auxquelles les scientifiques sont confrontés aujourd’hui. Nous pourrions enfin comprendre la vraie nature de la matière noire, l’énergie noire, les trous noirs et d’autres objets cosmiques mystérieux.

Déjà, les chercheurs exploitent la capacité du monde quantique pour améliorer radicalement nos systèmes informatiques, et une théorie de tout pourrait potentiellement accélérer le processus en révélant de nouvelles perspectives dans le domaine encore largement confus.

Alors que les progrès des physiciens théoriciens dans la poursuite d’une théorie de tout ont été “tachetés”, selon Carroll, chaque nouvelle partie de la recherche (spéculative ou non) nous mène un pas de plus vers sa découverte et ouvre une ère nouvelle dans la compréhension de l’Univers par l’humanité.

Source : TruthTheory