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Quelle est la vraie nature de l’univers ?

Pour répondre à cette question

les humains ont inventé des histoires

pour décrire le monde.

Nous avons vérifié nos histoires et avons appris lesquelles garder et lesquelles abandonner.

Mais plus nous apprenons, plus nos histoires deviennent compliquées et étranges.

Certaines le sont tellement

qu’il est compliqué de savoir de quoi elle parlent vraiment.

Comme la Théorie des Cordes

une histoire célèbre, controversée et souvent mal comprise

à propos de la nature de toute chose.

Comment l’avons nous trouvée

et est-elle correcte ou juste une idée à vérifier ?

Pour comprendre la vraie nature de la réalité

nous avons regardé les choses de près

et avons été surpris.

De magnifiques paysages dans la poussière.

Des zoos de créatures étranges

Des protéines robots complexes.

Tout cela fait de structures de molécules, elles même faites d’atomes encore plus petits

Nous avons pensé qu’il s’agissait de la plus petite échelle de la réalité

jusqu’à ce que nous les fassions se percuter très fort

et découvrions des choses qui ne peuvent être divisées à nouveau.

Des particules élémentaires.

Mais maintenant nous avons un problème, elles sont si petites

que nous ne pouvons pas les observer.

Réfléchissez-y, comment voyons nous ?

Pour voir quelque chose, nous avons besoin de lumière,

une onde électromagnétique, cette onde

percute la surface de la chose qui la reflète jusqu’à votre oeil.

l’onde transporte les informations de l’objet que votre

cerveau utilise pour créer une image

Donc, vous ne pouvez pas voir quelques chose s’il n’y a pas d’intéraction avec elle.

Voir, c’est toucher, un procédé actif

et non pas passif.

Ce n’est pas un problème avec la plupart des choses

Mais les particules sont très, très, très petites

Si petites que les ondes électromagnétiques que nous utilisons pour voir

sont trop grosses pour les toucher.

La lumière visible ne fait que passer à côté d’elles.

Nous pouvons essayer de résoudre ce problème en créant

des ondes électromagnétiques avec des longueurs d’onde plus courtes et plus nombreuses

mais plus de longueurs d’onde signifie aussi plus d’énergie

Alors quand nous touchons une particule

avec une onde qui a beaucoup d’énergie

cela altère la particule.

En regardant une particule nous la modifions aussi

donc nous ne pouvons pas mesurer avec précisions les particules élémentaires.

Ce fait est tellement important

qu’il a un nom

Le principe d’incertitude de Heinserberg, la base de toute la physique quantique

Alors, à quoi ressemble une particule ?

Quelle est sa nature ?

Nous ne savons pas

Si nous regardons très près, nous pouvons détecter une sphère d’influence floue

mais pas la particule elle même

Nous pouvons juste savoir qu’elle existe

Mais dans ce cas, comment pouvons faire de la science avec ces particules ?

Nous avons fait ce que les humains font, nous avons inventé une nouvelle histoire

Une fiction mathématique

L’histoire de la particule ponctuelle

Nous avons décidé de considérer une particule comme un point dans l’espace

Tout électron est un point avec

une certaine charge électrique et une certaine masse

indiscernables les uns des autres

De cette façon les physiciens peuvent

les décrire et calculer toutes leurs interactions

On appelle cela la Théorie quantique des champs

elle a permis de résoudre beaucoup de problèmes

Tous les modèles standards de la physique sont basés dessus

et elle permet de prédire beaucoup de choses très précisément

Certaines propriétés quantiques de l’électron par exemple

ont été testées et sont précises à

0.0000000000002 pourcent

Alors même si les particules ne sont pas vraiment des points

en les traitant comme si elles en étaient

nous avons une vision plutôt précise de l’univers

Non seulement cette idée a fait avancer la science mais elle a permis de

concevoir beaucoup de technologies que nous utilisons tous les jours

Mais il y a un gros problème; la gravité

En mécanique quantique toutes les forces physiques

sont transportées par une certaine particule

Mais selon la relativité générale d’Einstein, la gravité n’est pas une force comme les autres dans l’univers

Si l’univers est une pièce, les particules sont des acteurs

mais la gravité est le décors

Pour faire simple la gravité est une théorie de géométrie

la géométrie de l’espace-temps lui même

Avec des distances que nous devons calculer avec une précision absolue

Mais puisqu’il n’est pas possible de mesurer les choses précisément dans le monde quantique

notre histoire de la gravité ne fonctionne pas avec celle de la physique quantique

Quand les physiciens tentent d’ajouter la gravité à l’histoire de la physique quantique

En inventant une nouvelle particule

leurs calculs se brisent

Et ceci est un gros problème

Si nous pouvions marier la gravité avec les modèles standards de la physique quantique

Nous obtiendrions la Théorie du Tout

Alors des gens très intelligents ont apporté une nouvelle histoire

Ils se sont demandés : “qu’est ce qui est plus complexe qu’un point ? Une ligne, ou une corde”

La Théorie des Cordes était née

Ce qui rend la théorie des Cordes si élégante, c’est qu’elle décrit

plusieurs particules élémentaires différentes comme différents types de vibrations de la corde

Comme avec un violon qui peut donner différentes notes en vibrant différemment,

une corde peut donner différentes particules

Et plus important; elle inclue la gravité

La Théorie des Cordes promet d’unifier toutes les forces fondamentales de l’univers,

cela cause beaucoup d’excitation et d’attentes.

La Théorie des Cordes est rapidement devenue une possible Théorie du Tout

Malheureusement, la Théorie des Cordes nous donne du fil à retordre !

La plupart des mathématiques qui utilisent la Théorie des Cordes ne fonctionnent pas dans notre univers

avec trois dimensions d’espace et une dimension de temps

La Théorie des Cordes requiert 10 dimensions pour fonctionner

Donc les théoriciens des cordes calculent dans des modèles d’univers

et essayent d’ignorer les 6 autres dimensions

et décrire notre propre univers

Mais jusqu’à présent, personne n’a réussi

et aucune prédiction de la Théorie des Cordes n’a été prouvée dans une expérience.

Donc la Théorie des Cordes ne révèle pas la nature de notre Univers

On pourrait dire que dans ce cas, la Théorie des corde n’est vraiment pas utile du tout

La science se base sur des expériences et des prédictions

Si nous ne pouvons pas en faire,

pourquoi s’embêter avec des cordes ?

Tout dépend de comment on s’en sert

La physique se base sur les maths, 2+2 font 4

C’est toujours vraie, peu importe si cela vous plait ou non

Et les maths dans la Théorie des Cordes fonctionnent vraiment

C’est pour cela que la Théorie des Cordes est toujours utile

Imaginez que vous souhaitiez fabriquer un bateau de croisière

mais que vous n’ayez que des plans pour un petit bateau de pêche

Il y a beaucoup de différences

Le moteur, les matériaux, l’échelle

Mais le deux choses sont fondamentalement les mêmes;

deux choses qui flottent

Alors si vous étudiez les plans du bateau de pêche,

vous apprendrez sûrement des choses utiles pour la construction d’un bateau de croisière

Avec la Théorie des Cordes, nous pouvons essayer de répondre à certaines questions

à propos de la gravité quantique qui ont été un casse-tête pour les physiciens

pendant des décennies comme le fonctionnement d’un trou noir ou le paradoxe de l’information

La Théorie des Cordes peut nous orienter

dans la bonne direction

Quand on l’utilise dans son essence, la Théorie des Cordes

devient un outil pour les physiciens théoriciens et les aide à découvrir de nouveau aspects

du monde quantique

et quelques calculs mathématiques élégants

Alors peut être que l’histoire de la Théorie des Cordes n’est pas la Théorie du tout

Mais comme la théorie de la particule ponctuelle

elle pourrait être une histoire extrêmement utile

Nous ne savons pas encore qu’elle est la vraie nature de la réalité

mais nous essaierons toujours de trouver des histoires pour la trouver

jusqu’à ce qu’un jour, espérons, nous le saurons.

Cette vidéo a été réalisée avec le support du Fond National Suisse de la recherche scientifique

Et réalisé avec les conseils scientifiques d’Alessandro Swan [Drainie]