La solution élégante à plusieurs problèmes de la physique.
Commençant par l'assez ancien problème de l'infini.
On l’appelle théorie et non hypothèse parce qu’elle a un haut niveau de reconnaissance dans son secteur. Surtout depuis 2004.
Le pourquoi de l’intérêt est très clair et je le résume en 5 points :
1. Les théories des cordes résolvent le grand problème de l’infini.
C’est un pur sujet mathématique, si les particules élémentaires étaient adimensionnelles, c’est-à-dire ponctuelles, les forces gravitationnelles, atomiques, les distorsions et tous autres phénomènes qui tendraient à l’infini en tendant le rayon (la distance entre les particules) à 0.
Par exemple, la distorsion:
D = 1/r³
Ou les forces de gravitation:
F = Gmm'/r²
Si le r des deux formules tend à 0, la distorsion, ou la force entre les particules, serait infinie.
Il en va de même pour les singularités spatiales, le Big Bang ou tout autre trou noir.
Et cela est absurde.
Ça a brisé la tête de nombreux physiciens pendant des décennies, à commencer par l’Ukrainien Матвей Петрович Бронштейн , Matvei Petrovich Bronstein) qui semblait proche de le résoudre (avec son cube de théories physiques) jusqu’à ce que les sbires du pananoïque Staline lui introduisent une autre idée, une idée de plomb, entre les cervelles. En février 1938. C’est ce que faisait ce Géorgien schizophrène paranoïaque avec n’importe qui qui se démarquait un peu, n’importe qui d’une certaine valeur. Il avait peur qu’on lui fasse ce qu’il a fait à tous ses collègues.
Jusqu’en 1990 Matvei Petrovich Bronstein n’a pas obtenu sa reconnaissance méritée.
La résolution a donc dû attendre plusieurs décennies de plus.
En 1974 Joel Scherk et John Henry Schwarz ont publié leur Modèle Dual Pour Non Hadrons. Une hypothèse des supercordes. Ils ont résolu le problème partiellement.
Pourtant, elle n’a pas eu beaucoup de succès. Et ils ont été marginalisés, Joel a souffert d’un diabète sévère et s’est suicidé.
Mais des décennies plus tard, ils ont récupéré sa théorie.
Yoichiro Nambu, Holger Bech Nielsen, Gabriele Veneziano, Michael Green, Leonard Susskind, Joseph Polchinsky avec le survivant John Henry Schwarz ont fait un autre tour et l’ont résolu, complétant la (les) théorie(s) des cordes.
Si les particules sont une sorte de fils ou des anneaux flexibles (c’est pourquoi les cordes) ou si elles étaient une sorte de membrane (ce qui postule la théorie M ou de Membranes d’Ed Witten qui unifie les 5 théories de cordes compatibles chacune avec ses voisines* et dissout leurs différences) le problème de l’infini est résolu.
En 2004 Stephen Hawking a reconnu son erreur (le paradoxe de la perte d’informations) en reconnaissant la validité de l’approche des supercordes ou des membranes.
2. Les théories des cordes intègrent et rendent compatibles la relativité et la physique quantique
Cette image représente chacune d’elles séparément:
Celle-ci est l’expression de la théorie des cordes avec les deux intégrées:
Elles expliquent même l’incompatibilité entre Relativité et Quantique, comme nous le détaillons ci-dessous.
3. Les théories des cordes expliquent très bien le modèle standard des particules, le résolvent élégamment
Avec beaucoup d’efforts, il a été théorisé et expérimenté pour arriver à créer une table où s’adaptent toutes les particules élémentaires de la physique connues et, dans le cas du graviton, à connaître.
Ayant recours aux théories des cordes, les propriétés de toutes les particules élémentaires s’expliquent très facilement sur la base des caractéristiques des différentes cordes ou de leurs combinaisons. Je veux dire, ils nous expliquent très bien pourquoi ces particules existent et ce qui les différencie. C’est génial et cela soutient leur validité. En fait, c’est déjà une preuve en faveur de la théorie des cordes et de la théorie M.
4. Les théories des cordes résolvent le problème de la matière noire
S’il y a de multiples dimensions que nous ne connaissons pas, elles peuvent se manifester dans des univers parallèles que nous ne pouvons percevoir depuis les nôtres, mais parmi lesquels la gravité coulerait, ce qui expliquerait que cette force semble si faible au niveau microscopique (comparé aux autres forces: électromagnétisme, nucléaire faible et nucléaire forte, résulte de l’ordre de 1/10⁴⁰) mais la gravité est cruciale et très influente au niveau cosmique, où la dispersion gravitationnelle multiuniverselle est compensée par les forces gravitationnelles de tous les univers du Multivers. C’est-à-dire qu’au niveau micro, la gravité est dispersée, mais au niveau macro, les pesanteurs s’ajoutent, ce qui fait qu’au niveau macrocosmique, cette force est la plus influente. Les autres forces maintiennent ensemble les particules et les composés, mais les corps qui nous sont visibles et surtout les astres, les maintiennent unis ou/et en relation la gravité, à un niveau où les autres forces sont nulles ou presque.
Voici expliquée la fente entre Quantique et Relativité!
La gravité peut être si forte qu’elle tue toutes les autres forces dans une singularité (dans un trou noir). Et (re)convertit toute la matière en énergie pure (non matérialisée).
Si le graviton est une corde fermée, qui ne se lie pas à nos dimensions (comme se lieraient les particules des autres forces fondamentales, étant ouvertes, liées, à leurs extrémités, aux branes), mais qui circule dans tous les univers parallèles, la matière noire n’est plus nécessaire. Celle que nous croyons être un autre type de matière invisible (obscure), est simplement de la matière baryonique (normale) d’univers parallèles indétectables depuis le nôtre, depuis nos dimensions.
Sauf pour la gravité. Et c’est là que la recherche sur les ondes gravitationnelles pourra nous faire avancer, par exemple, en détectant et en émettant des ondes gravitationnelles provenant d’autres univers, afin que les nôtres puissent être détectées à partir d’eux. Une forme de communication multiversale (ou interuniverselle).
Remarquez que si le graviton se comporte si différent des autres cordes, cela explique que dans la Relativité, il influence et, au contraire, ceux liés à cet univers (ou manifestations exclusives de celui-ci) sont ceux qui sont considérés au niveau microscopique, dans la Physique Quantique, pour être les porteurs de la force nucléaire faible, de la force forte et de l’électromagnétisme.
Nous comprenons maintenant pourquoi ils étaient incompatibles, comme l’eau et l’huile, les deux théories.
Et les deux mondes (le microscopique et le macroscopique).
Plus.
Et, pour terminer, la(les) théorie(s) des cordes (ou celle des membranes) régle(nt) un autre mystère :
5. Les théories des cordes résolvent le problème de l’énergie noire
Si l’Univers se plie dans une de ces dimensions supplémentaires, par exemple, s’il est courbé dans la même 4ème dimension que nous percevons comme temps et où nous circulons unidirectionnellement (comme si nous tombions dans la même dimension au lieu d’avancer ou de reculer à volonté comme dans les autres) il se peut que cette soi-disant énergie noire qui accélère l’expansion de l’Univers soit l’Univers lui-même qui s’étend (d’une part) et qui s’attire ou se contracte de l’autre côté.
Comme les continents de la Terre qui se séparent d’un côté mais se rejoignent de l’autre. Et un jour, ils se réuniront à nouveau dans un monocontinente Pangea (et un monoocéan, Panthalassa), comme ils l’ont fait à plusieurs reprises. Dans ce cas, c’est le telurisme qui agit, la dynamique géologique, et non directement l’attraction gravitationnelle (celle-ci n’apporte que la chaleur dérivée de la pression qui liquéfie le noyau externe et le manteau, et qui confère ainsi la mobilité aux continents), mais l’exemple 2D (apparent) de la surface de la Terre incurvée en 3D nous sert à comprendre la dynamique possible (probable) de la 3D de notre Univers incurvé en la 4ème D, le temps.
Si l’Univers en expansion (d’une part) devient un Univers en contraction, d’autre part, l’énigme de pourquoi l’expansion de l’Univers s’accélère est résolue, et son Big Crunch générerait non seulement un autre univers mais un autre temps (en réalité l’espace et le temps forment un ensemble inséparable, l’espace-temps), ce qui expliquerait l’existence d’univers parallèles. Ceux-ci ne sont pas successifs, le temps de chaque expansion de l’Univers est différent, il n’est pas séquentiel par rapport aux autres temps, de sorte que les univers parallèles sont des expressions d’un même Univers à des époques différentes.
Parce que les trous noirs dissolvent la matière complètement en énergie pure et le Big Crunch élimine toute la matière (et l’espace et le temps) de l’Univers en énergie pure. Le Big Bang (nous ne pouvons pas dire qu’il soit ultérieur) produirait de l’espace, c’est-à-dire du temps et de la matière différents.
C’est tout ce que les théories des cordes et des membranes résolvent. Leur apport est donc fascinant.
Croyez pas ?
La Relativité a pris peu de temps pour résoudre la rébellion newtonienne de l’orbite de Mercure (en forme de fleur dans ses cycles successifs et non circulaire ou elliptique stable).
Il lui a fallu quelques années pour montrer les lentilles gravitationnelles (jusqu’à l’éclipse de 1919, visible, et photographiable, depuis le Brésil).
Il lui a fallu des décennies pour prouver la dilatation du temps, les trous noirs...
Les théories des cordes ou des membranes méritent un temps et un effort, c’est-à-dire un travail de recherche pour les confirmer ou les manquer. Ce n’est pas facile. En ce qui concerne l’étude des ondes gravitationnelles, nous venons juste de commencer, nous en sommes à un stade très peu avancé, et elles sont la clé.
*imaginez-les comme en cercle, car chacune s’entend avec ses voisines mais pas avec les deux d’en face.
Pour comprendre mieux les Théories De Cordes et la Théorie M: