quantiques de champs traditionnelles), mais
de minuscules cordes sans épaisseur — de
petits morceaux de ligne, en quelque sorte ;
et que les différentes particules observées à
notre échelle correspondraient aux différents
modes de vibration des cordes, un peu comme
les différents modes de vibration d’une corde
de violon correspondent aux différentes notes
musicales.
Pour que les théories des cordes
soient cohérentes, il faut que
l’espace-temps possède 11 dimensions
Les théories des cordes (théories au pluriel, car il en existe en fait plusieurs variantes)
sont encore préliminaires et d’une complexité
redoutable. Nombre de leurs aspects restent
à défricher. De plus, il est pour le moment
impossible de les mettre à l’épreuve de l’expérience, car les énergies que cela demanderait sont tout à fait inaccessibles, même avec
les accélérateurs de particules les plus puissants dont nous disposons. Mais elles ont séduit
les théoriciens, parce que ces théories (quantiques) intègrent de façon naturelle la gravitation, apparemment sans se heurter aux obstacles qui surgissaient dans les théories
précédentes.
Si les physiciens réussissent à construire
une théorie des cordes complète et cohérente,
ils seront en mesure d’étudier de façon précise les phénomènes gravitationnels violents
(de très haute énergie) qui se déroulent dans
le cosmos, comme l’effondrement d’une grosse
étoile sur elle-même, la physique des « trous
noirs », etc. Ce sont aussi les mystères des tout
premiers instants de la naissance de l’Univers
— les premiers instants du fameux big bang,
événement violent s’il en est — que l’on pourra
mieux cerner. Une description quantique de
la gravitation permettra certainement de faire
un saut qualitatif et quantitatif dans la compréhension de l’Univers, de son origine et de
son évolution.
Mais comme on l’a dit plus haut, les théories des cordes sont très compliquées. Elles
impliquent des techniques mathématiques
élaborées, souvent issues des recherches les
plus récentes. De fait, les spécialistes qui étudient ces théories comprennent indifféremment des physiciens et des mathématiciens
(plusieurs lauréats de la médaille Fields, la
récompense suprême en mathématiques, ont
consacré une part importante de leurs travaux
aux théories des cordes ; c’est le cas de
l’Américain Edward Witten, ou du Russe installé en France Maxim Kontsevitch). Il a été
notamment établi que les théories
des cordes ne peuvent être cohérentes que si l’on suppose que l’espace-temps possède non pas
quatre dimensions (trois dimensions pour l’espace, une dimension
pour le temps), mais bien davantage : 11 dimensions aux dernières
nouvelles! Les sept dimensions supplémentaires, imperceptibles à nos
sens car elles seraient refermées sur
elles-mêmes en de minuscules
De la géométrie à 11 dimensions…
73
Représentation schématique de l’interaction entre deux cordes. Au cours du temps, qui
s’écoule de gauche à droite dans ce schéma, une corde fermée balaie une surface analogue à un tube.
de minuscules cordes sans épaisseur — de
petits morceaux de ligne, en quelque sorte ;
et que les différentes particules observées à
notre échelle correspondraient aux différents
modes de vibration des cordes, un peu comme
les différents modes de vibration d’une corde
de violon correspondent aux différentes notes
musicales.
Pour que les théories des cordes
soient cohérentes, il faut que
l’espace-temps possède 11 dimensions
Les théories des cordes (théories au pluriel, car il en existe en fait plusieurs variantes)
sont encore préliminaires et d’une complexité
redoutable. Nombre de leurs aspects restent
à défricher. De plus, il est pour le moment
impossible de les mettre à l’épreuve de l’expérience, car les énergies que cela demanderait sont tout à fait inaccessibles, même avec
les accélérateurs de particules les plus puissants dont nous disposons. Mais elles ont séduit
les théoriciens, parce que ces théories (quantiques) intègrent de façon naturelle la gravitation, apparemment sans se heurter aux obstacles qui surgissaient dans les théories
précédentes.
Si les physiciens réussissent à construire
une théorie des cordes complète et cohérente,
ils seront en mesure d’étudier de façon précise les phénomènes gravitationnels violents
(de très haute énergie) qui se déroulent dans
le cosmos, comme l’effondrement d’une grosse
étoile sur elle-même, la physique des « trous
noirs », etc. Ce sont aussi les mystères des tout
premiers instants de la naissance de l’Univers
— les premiers instants du fameux big bang,
événement violent s’il en est — que l’on pourra
mieux cerner. Une description quantique de
la gravitation permettra certainement de faire
un saut qualitatif et quantitatif dans la compréhension de l’Univers, de son origine et de
son évolution.
Mais comme on l’a dit plus haut, les théories des cordes sont très compliquées. Elles
impliquent des techniques mathématiques
élaborées, souvent issues des recherches les
plus récentes. De fait, les spécialistes qui étudient ces théories comprennent indifféremment des physiciens et des mathématiciens
(plusieurs lauréats de la médaille Fields, la
récompense suprême en mathématiques, ont
consacré une part importante de leurs travaux
aux théories des cordes ; c’est le cas de
l’Américain Edward Witten, ou du Russe installé en France Maxim Kontsevitch). Il a été
notamment établi que les théories
des cordes ne peuvent être cohérentes que si l’on suppose que l’espace-temps possède non pas
quatre dimensions (trois dimensions pour l’espace, une dimension
pour le temps), mais bien davantage : 11 dimensions aux dernières
nouvelles! Les sept dimensions supplémentaires, imperceptibles à nos
sens car elles seraient refermées sur
elles-mêmes en de minuscules
De la géométrie à 11 dimensions…
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Représentation schématique de l’interaction entre deux cordes. Au cours du temps, qui
s’écoule de gauche à droite dans ce schéma, une corde fermée balaie une surface analogue à un tube.