L'avenir de la physique
Bonjour,
Pour autant que je sache:
-on dispose d'une théorie du trés petit (mécanique quantique) et du trés grand (relativité générale), qui chacune dans leur domaine marchent fort bien, mais ne vont pas ensemble l'une avec l'autre.
-on cherche donc une théorie qui les unifierait en faisant de chacune une approximation à l'échelle concernée de cette théorie plus générale.
-on dispose de deux candidates: le théorie des cordes et la théorie de la gravitation quantique à boucles,
-un problème, c'est que les échelles auxquelles ces théories prédisent des résultats différents sont tellement éloignées de nous que l'on n'y a pas accès par l'expérience.
-or le physique est par définition une science expérimentale: seule l'expérience peut dire si une théorie est meilleure qu'une autre. Son histoire montre que des théories ont dues être abandonnées et d'autre théories inventées lorsque l'observation ne correspondait plus aux prédictions de la théorie alors en vigueur (rayonnement des corps noirs, orbite de Mercure...).
Dans ces conditions, si aucune expérience ne peut venir départager les diverses théories, la physique est-elle condamnée à rester purement spéculative? Mais dans ce cas ne perd-elle pas justement toute sa raison d'être?
Pour autant que je sache:
-on dispose d'une théorie du trés petit (mécanique quantique) et du trés grand (relativité générale), qui chacune dans leur domaine marchent fort bien, mais ne vont pas ensemble l'une avec l'autre.
-on cherche donc une théorie qui les unifierait en faisant de chacune une approximation à l'échelle concernée de cette théorie plus générale.
-on dispose de deux candidates: le théorie des cordes et la théorie de la gravitation quantique à boucles,
-un problème, c'est que les échelles auxquelles ces théories prédisent des résultats différents sont tellement éloignées de nous que l'on n'y a pas accès par l'expérience.
-or le physique est par définition une science expérimentale: seule l'expérience peut dire si une théorie est meilleure qu'une autre. Son histoire montre que des théories ont dues être abandonnées et d'autre théories inventées lorsque l'observation ne correspondait plus aux prédictions de la théorie alors en vigueur (rayonnement des corps noirs, orbite de Mercure...).
Dans ces conditions, si aucune expérience ne peut venir départager les diverses théories, la physique est-elle condamnée à rester purement spéculative? Mais dans ce cas ne perd-elle pas justement toute sa raison d'être?
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Réponses
On peut aussi s'interroger en maths :
les nombres premiers sont induits par le besoin de l'observateur de compter, une raison d'être.
Nombres premiers vis-à-vis de nombres naturels : chaos ou désordre ?
La droite 1/2 de Riemann donne une réponse ambiguë et résiste à la démonstration, car on est sur une singularité entre discret et continu ; "passer la limite c'est changer de concept" A.Houlou-Garcia.
Le physicien, comme le mathématicien, aboutira à poser des postulats, du style
"order + number = geometry"
comme en maths, car il ne se connaîtra sans doute lui-même jamais totalement, même en analysant le contenu de ses projections.
C'est tout l'intérêt de la recherche qu'il y ait cette merveilleuse part de mystère.
Je ne crois pas. Ce n'est parce qu'on ne peut pas tester aujourd'hui, qu'on ne pourra pas tester dans 50 ans. Les ondes gravitationnelles ont été "spéculées" - pour reprendre tes mots - par Einstein avant les années 20, et n'ont été détectées qu'en 2015 soit presque 100 ans après...
Pour l'existence du boson de Higgs, les premiers accélérateurs de particules n'ont été construits qu'une trentaine d'années après l'hypothèse de son existence dans les années 60, et il a fallu attendre encore 20 ans pour que ceux-ci soient assez performants pour le détecter.
Ce ne sont que des exemples parmi d'autres...
Je n'y connais pas grand-chose non plus, mais j'ai tendance à penser que c'est une bonne chose que certains physiciens théoriciens spéculent sans attendre de pouvoir expérimenter.
Un peu rapide, mais voici quelques commentaires :
Bonjour,
Pour autant que je sache:
-on dispose d'une théorie du trés petit (mécanique quantique) et du trés grand (relativité générale), qui chacune dans leur domaine marchent fort bien, mais ne vont pas ensemble l'une avec l'autre.
Ces théories ne sont pas restreintes à des échelles ou dimensions : on peut appliquer la théorie quantique à tout l'univers et la relativité générale à une particule subatomique.
-on cherche donc une théorie qui les unifierait en faisant de chacune une approximation à l'échelle concernée de cette théorie plus générale.
C'est une possibilité. Une autre est de trouver une théorie complètement différente qui explique bien les phénomènes concernés.
-on dispose de deux candidates: le théorie des cordes et la théorie de la gravitation quantique à boucles,
De bien plus encore avec des variantes exotiques, mais ce sont deux candidates si l'on reste dans l'idée qu'il faut mélanger mécanique quantique et relativité générale, ce qui n'est pas l'unique choix.
-un problème, c'est que les échelles auxquelles ces théories prédisent des résultats différents sont tellement éloignées de nous que l'on n'y a pas accès par l'expérience.
C'est faux. C'est pour cette raison que je réponds à ce message. La mécanique quantique, appliqué à un trou noir, peut très bien avoir des conséquences à l'échelle cosmique (du fait du comportement du trou noir) et est donc tout à fait à notre échelle de mesure. De même, le rayonnement cosmique peut très bien contenir la trace (à notre échelle de mesure) de phénomène quantique à très petites échelles de temps et de distances.
-or le physique est par définition une science expérimentale: seule l'expérience peut dire si une théorie est meilleure qu'une autre. Son histoire montre que des théories ont dues être abandonnées et d'autre théories inventées lorsque l'observation ne correspondait plus aux prédictions de la théorie alors en vigueur (rayonnement des corps noirs, orbite de Mercure...).
Oui, à condition de bien comprendre ce qui constitue une expérience. Par exemple, on peut avoir deux théories sur la formation des galaxies. On ne sait pas encore fabriquer en laboratoire un univers avec des propriétés différentes pour tester ces théories. Mais on peut simuler à l'ordinateur ces deux théories et comparer leurs résultats : si une conduit à un unviers sans galaxie, on peut la rejeter : elle ne modélise pas correctement notre univers. La simulation par ordinateur est donc une expérience qui permet au physicien de trier parmi les mauvaises et les moins mauvaises théories.
Dans ces conditions, si aucune expérience ne peut venir départager les diverses théories, la physique est-elle condamnée à rester purement spéculative? Mais dans ce cas ne perd-elle pas justement toute sa raison d'être?
L'hypothèse 'si aucune théorie...' est erronée : ce n'est pas le cas. Soit une théorie ne prédit rien qui peut être tester, et elle ne sert à rien : donc on la jette ou on la garde, mais au fond, on s'en fout. Soit une théorie prédit un truc testable, et on le teste. Les théories que tu as mentionnées sont testables puisqu'elles prédisent toutes les deux des conséquences mesurables (dans des cas un peu exotiques, mais quand-même). [Par exemple, dans un modèle de rebond de l'univers où le bing bang est précédé et suivi d'un big crunch, la théorie quantique + relativiste donne une idée sur des fluctuations 'à la con' qui survivent au big crunch et influencent l'univers suivant... et elles se retrouvent dans le rayonnement cosmique... qui est testable.]
De plus, une nouvelle théorie n'est pas exclue de sorte que l'hypothèse ne tient que si l'on peut démontrer qu'on ne trouvera jamais une nouvelle théorie qui prédit des choses.
Dans un autre ordre d'idée, la raison d'être de la physique est de faire voler les avions et de faire bouillir l'eau pour les pâtes. Le reste c'est de la métaphysique qui n'est pas la physique.
métaphysique, physique, maths ... difficile d'échapper à la recherche du sens, puisque les horizons mathématique et physique semblent de plus en plus se rejoindre, ce qui pose question.
-on cherche donc une théorie qui les unifierait en faisant de chacune une approximation à l'échelle concernée de cette théorie plus générale.
C'est une possibilité. Une autre est de trouver une théorie complètement différente qui explique bien les phénomènes concernés.
Je ne comprends pas la distinction que tu fais. Dans la mesure où la mécanique quantique et la relativité générale donnent des résultats conformes aux observations aux échelles où on les a testées, il faudra bien qu'à ces échelle la nouvelle théorie prédise (approximativement) les mêmes résultats, non?
-un problème, c'est que les échelles auxquelles ces théories prédisent des résultats différents sont tellement éloignées de nous que l'on n'y a pas accès par l'expérience.
C'est faux. C'est pour cette raison que je réponds à ce message. La mécanique quantique, appliqué à un trou noir, peut très bien avoir des conséquences à l'échelle cosmique (du fait du comportement du trou noir) et est donc tout à fait à notre échelle de mesure. De même, le rayonnement cosmique peut très bien contenir la trace (à notre échelle de mesure) de phénomène quantique à très petites échelles de temps et de distances.
Alors là, je suis assez étonné car je me souviens d'avoir lu (malheureusement je ne me souviens plus où) que les échelles d'énergies mises en jeu dans des expériences envisagées pour tester la théorie des cordes ou la gravitation quantique à boucles étaient complètement hors d'atteinte, non seulement aujourd'hui, mais selon toute vraisemblance encore pour un bon bout de temps.
"on dispose de deux candidates: la théorie des cordes et la théorie de la gravitation quantique à boucles".
Ce qui me gêne dans ces théories, c'est qu'on traîne (à moins d'une erreur d'interprétation) des dimensions, donc de l'espace-temps, alors qu'il est peut-être à la puissance 0 dans l'espace discret, ce qui formerait un couple beaucoup plus étroit avec les mathématiques ; il ne peut y avoir de gravitation sans espace-temps, alors ... que dire d'une gravitation quantique ?
Ainsi, l'électron, "charge élémentaire", est à la fois une quantité sans dimension et mesurée ; sa charge est indépendante de sa vitesse, pas ses dimensions M,L,T.
$(e^2 = \alpha.q^2)$ a la "valeur numérique" de ($\alpha.ml.10^7)$ au repos.
m, l, q sont les unités de Planck et alpha la constante de couplage.
- codata pour vérification http://tinyurl.com/ybkferyj
@L'Axone du Choix : http://www.les-mathematiques.net/phorum/profile.php?44,16535
Relis le paragraphe. Tu dis 'je ne comprends pas', mais tu n'apportes aucune contradiction dans mes propos. Une théorie différente de la mécanique quantique et différente de la relativité générale, c'est-à-dire dont les concepts fondamentaux sont étrangers à ceux des deux théories citées, peut très bien expliquer les nouveaux phénomènes et, dans certaines limites, reproduire les résultats des deux théories citées, sans en être une approximation.
Bref, on jette ces deux théories à la con, et on commence à travailler sérieusement.
Pour ton autre interrogation sur les échelles d'énergie, on a accès à une expérience où les énergies sont méchamment grandes : notre Univers après le bigbang : et on peut lire, par exemple dans le rayonnement cosmique, son état à ce moment là. On a pas besoin de créer un Univers en labo, on en a déjà un à notre disposition, non ? On peut donc tester les théories en comparant certaines de leurs prédictions et les mesures sur le rayonnement cosmique.
Pour le deuxième point, je vois très bien ce que tu veux dire, mais de fait, il me semble être tombé sur des descriptions d'expériences pour départager les nouvelles théories, expériences qui mettraient en jeu des grosses énergies en laboratoires, et ne pas être tombé sur des résultats testables de la gravitation quantique à boucle ou de la théorie des cordes quant au rayonnement cosmique. Si c'est là une lacune dans ma culture physique de toute façon faible, tu es bienvenu pour la combler.
Qui c'était ce "soit-disant" prêtre mégalomane (décidément les curés ont tous les torts), avant que j'explicite ce puissance 0 ?
Tu sembles considérer que des théories physiques sont suffisamment compatibles pour permettre des comparaisons (expérimentales, j'imagine). Il faut être conscient que ce n'est généralement le cas que dans des domaines très restreints. La classique "approximation newtonienne" de la relativité générale n'est ni correctement fondée (*), ni applicable ailleurs que dans le domaine des vitesses relatives faibles et masses faibles.
Et il y a longtemps qu'on sait qu'il y a des théories "incommensurables", par exemple les théories de la lumière de Newton (corpuscules) et Fresnel (ondes).
Cordialement.
(*) ce n'est pas une idée personnelle, je ne suis pas physicien, mais je l'ai trouvé sous la plume de plusieurs physiciens. Il semblerait que le but du calcul guide fortement les choix du calcul.
" L’académicien Christian J.Bordé dit à propos de la constante de structure fine alpha : « Tout l’électromagnétisme devrait pouvoir être décrit au moyen de cette seule constante... On peut discuter ce point de manière plus concrète au moyen de l’équation de Dirac ". bas de page 815, ici.
1) Cette formule mathématique qui suit sa phrase m'est totalement inintelligible.
Est-ce qu'un membre du groupe, versé dans ce domaine, pourrait ouvrir une fenêtre sur ce qu'en dit C.J. Bordé ?
2) Comparer, compte tenu de codata (recherche des valeurs sur le lien "Values"), les valeurs numériques de
$10^{-44}\alpha^{-3}$ et de $e^{2} = \alpha.q^{2}$,
Proposition : comparer aussi
$10^{-11}\alpha^{-1} - 10^{-11}\alpha^{1/2}$ et $q^{1/2}$
Que remarque-t-on ?
- Ainsi, l'électron, "charge élémentaire", est à la fois une quantité sans dimension et mesurée.
Étrange quand même pour Saint Thomas ... non ? D'où ce calcul comparatif qui "pourrait" argumenter :
d'un côté une constante sans dimension
de l'autre la charge élémentaire ... mon cher Watson
@Axone du Choix, à toi de prendre ton courage à deux mains pour expliquer et donner les sources de ton obscure réflexion :
"Tiens tiens, ça me rappelle un certain soi-disant prêtre mégalomane, ces histoires de pulvériser l'espace-temps en mettant tout à la puissance zéro."
L'objectif de cet auteur est de ramener les principales unités de mesure du système international (le mètre, le joule, etc.) à quelques unes seulement en les reliant entre elles à l'aide d'un nombre minimal de constantes fondamentales - à l'instar de cette constante de structure fine, suffisante selon lui à expliquer tout l'électromagnétisme en termes de particules quantiques.
Il veut alors entre autres "supprimer" la charge fondamentale de l'électron des équations de la physique. Et il estime cela possible justement dans l'équation de Dirac où cette charge apparaît en facteur de l'un des termes (celui du potentiel d'interaction électromagnétique : en gros, il propose de définir un nouveau potentiel intégrant cette charge pour qu'elle disparaisse de l'équation de Dirac).
Je n'ai pas compris ta seconde question. Tu peux la re-soumettre dans ton fil si tu veux.
Je suis évidemment, par principe, contre la fermeture du fil de l'Axone du choix (le sujet est pertinent) [ modéré ].
[ modéré ]
Par ailleurs, je vois où il a trouvé cette idée d'un "laboratoire de la taille de l'univers" pour tester la théorie des super-cordes. Pour donner de l'eau à "son moulin", par exemple :
https://www.jp-petit.org/science/gal_port/greene.htm
Je n'apprécie pas tellement ce physicien pour [ modéré ], mais je partage en partie son avis sur la théorie des cordes.
[Malheureusement, sur ce forum, les jugements personnels sur les participants sont postés publiquement et presque tout le monde se donne le droit d'écrire qu'un interlocuteur dont le comportement lui déplaît est grossier. Par exemple, diffuser publiquement la signature d'un message personnel est un acte grossier que j'ai modéré. Bruno]
L'Axone du choix :
http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?44,1706058,1711492#msg-1711492
J'ai utilisé les guillemets anglais " " pour donner l'idée de ton propos, pas pour te citer (auquel cas, ce sont les guillemets français « » qu'il faut utiliser ou la fonction citation du forum). Et ce que dit JPP (connu pour son langage parfois limite mais tout à fait compétent dans son domaine) est exactement l'idée dont tu parles, peu importe que tu l'aies trouvée sur son lien ou pas (il n'est pas le seul à dire cela) : une théorie des cordes extrêmement gourmande en énergie pour sa validation éventuelle et, par voie de conséquence, une physique qui se détache de sa méthode séculaire expérimentale.