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Faut-il continuer à chercher une théorie de la gravitation quantique ?

Je n’aime pas copier les autres ; mais je n’aime pas non plus être en reste. Certains blogs s’intéressent très fortement à l’existence d’expériences pouvant justifier qu’on veuille absolument poursuivre les recherches théoriques en direction de la découverte d’une théorie quantique de la gravitation ou d’une théorie décrivant des champs de gravitation quantifiés. Ils s’interrogent par conséquent aussi sur le fait de savoir si nous sommes certains de nos bases pour ce qui concerne la gravitation. Il y a derrière cette démarche une logique inattaquable.

 

A ce propos, il est sans doute inutile de vouloir faire remonter les acquis sur la gravitation au-delà de l’œuvre de Newton (+ = lien externe Wikipédia-France). Il est le personnage qui le premier a réussi à comprendre le lien profond unissant la pomme tombant de l’arbre, le niveau de la surface de la mer et les rotations de la lune autour de la terre. Sa théorie a introduit la loi en inverse du carré (la dépendance en 1/r2) caractéristique des forces de gravitation entre les corps massiques et, peut-être plus important encore, l’équivalence entre la masse inertielle et la masse gravitationnelle.

 

Pour autant cette théorie incontournable ne permet pas d’expliquer certaines observations qui, au contraire, ont fait le succès de la théorie de la relativité restreinte+ : l’avance du périhélie de Vénus et la déflection des rayons de la lumière par les fortes concentrations de masse.

 

Un peu plus tard encore, les observations astronomiques s’intéressant aux vitesses de rotation de certaines galaxies ont à nouveau plongé la communauté scientifique dans l’embarras et fondé quelques essais théoriques encore fort discutés (ex : MOND+), voire discutables, sur la plausibilité desquels tous ne parviennent pas vraiment à s’entendre.

 

Pour l’heure, les avis se partagent très fortement. Entre une modification des équations de la théorie de la relativité générale (adjonction d’une source supplémentaire – la nature en fût-elle inconnue), une meilleure prise en compte de la répartition de matière baryonique observée sans modification de la théorie et enfin, le scepticisme sur les deux approches précédentes sans remise en cause des données recueillies : la panoplie des prises de position est vaste. Une seule chose devient certaine : la théorie newtonienne ne fonctionne pas toujours bien et ceci justifie a contrario l’usage de la relativité générale+ qui, si elle n’est pas parfaite, s’accommode bien de modestes péripéties.

 

Néanmoins, il reste un océan inconnu à explorer. Il s’appelle « l’énergie sombre » ; c’est un domaine où la relativité générale ne donne pas satisfaction : celui dans lequel il pourrait effectivement être espéré qu’elle soit connectable à la mécanique quantique.

 

Si les théories de la gravitation quantique sont actuellement pléthores (voir les travaux pionniers de S. Carlip), les propositions d’expérimentations raisonnablement compliquées, d’un cout abordable et réalistes manquent encore cruellement, faisant ainsi douter une partie des chercheurs de la nécessité même de poursuivre dans cette voie.

 

Je ne sais qui, le premier, a lancé un jour la pertinente phrase logique reliant ce qu’on voit à ce que le cerveau veut bien voir… mais j’ai l’intuition qu’une partie de la problématique posée ne pourra se résoudre qu’au prix d’un changement de perspective dans les esprits, d’abord dans ceux des scientifiques, puis dans celui de monsieur et madame tout le monde.

 

C’est la raison profonde pour laquelle, j’ai choisi de réétudier ce moment crucial de l’histoire de la physique contemporaine qui s’étend de Gauss au début des années 1930 avec l’avènement officiel de l’approche quantique.

 

Sauf erreur de logique de ma part, il me semble y avoir déniché un chemin logique permettant de relier le principe d’incertitude de W. Heisenberg aux solutions de la théorie de la relativité générale en passant par E. B. Christoffel et E. Cartan. C’est tout l’objet de ce qui est exposé sur ce site. Bonne lecture, bonne découverte : voir la page anglophone « A. Einstein versus W. Heisenberg ».

 

© Thierry PERIAT, sur la base d’un texte paru initialement le 24 septembre 2016 ; relooké le 7 mars 2019.

 

Pour aller plus loin :

ERC PhiloQuantumGravity, ajouté le 2 décembre 2017. "Why We Need Quantum Gravity and Why We Don’t Have It" by Steven Carlip (Department of Physics, University of California Davis), International Workshop: "Quantum Gravity, Physics & Philosophy" October 24-27, 2017, Institut des Hautes Études Scientifiques (IHES), Bures-sur-Yvette, France. ERC Project : Philosophy of Canonical Quantum Gravity; CNRS, Laboratoire SPHERE, Université Paris Nanterre, Laboratoire IRePh, [[https://philo-phys-qg.sciencesconf.org/]]. Captation vidéo : Victor Michon.