Analyse de : Superstrings. A theory of everything

N. Lygeros




Cet ouvrage aurait pu s'intituler Tout ce que vous avez voulu savoir sur la théorie des supercordes et que vous n'avez jamais voulu demander. En effet pour un livre de vulgarisation sur un sujet aussi pointu - appartenant à la Physique Théorique - l'on ne peut guère en demander plus. Il débute par une introduction aussi longue que nécessaire pour les non-initiés - ce qui ne signifie pas qu'elle s'adresse à des gens totalement ignorants des problèmes qui préoccupent la physique fondamentale.

Elle commence par le début c'est-à-dire par les "philosophes" grecs : Leucippe et Démocrite. Ensuite viennent les habitués Galilée, Newton, et une petite apparition du célèbre démon de Laplace. Mais comme toujours lorsque l'on revient autant en arrière dans l'histoire de la physique c'est pour mieux montrer les progrès qui ont été accomplis depuis! Ainsi les choses vraiment sérieuses - objectivement parlant, et donc scientifiquement - commencent par Albert Einstein avec sa théorie de la relativité. De la vulgarisation de bon niveau sans nouveauté scientifique pour les spécialistes. Naturellement suivie de la mécanique quantique comme il se doit dans tout livre dont le sujet principal est la compréhension de l'univers de façon globale. On y trouve donc le malheureusement incontournable Max Planck lorsque l'on présente l'histoire de la mécanique quantique auquel on ne doit dans ce domaine que deux choses : l'introduction d'une méthode ad hoc et de ne jamais avoir vraiment cru à l'existence physique des quanta. Heureusement seulement 5 ans après Albert changea la situation. On a droit ensuite à une présentation sommaire de la complémentarité de Niels Bohr et une plus détaillée du principe d'incertitude de Werner Heisenberg. Un petit historique des découvertes faites dans le monde des particules subatomiques, des quatre forces (électromagnétique, forte, faible, gravitation pour ceux qui ne le sauraient toujours pas !) et des particules messagères de ces dernières vient compléter les premières informations.

Vient alors un assez long passage sur les notions de symétries et de supersymétrie qui les explique de façon simple pour les lecteurs non familiers avec la notion de groupe mathématique.

On entre alors dans le vif du sujet avec la présentation des travaux du mathématicien Théodor Kaluza et du physicien Oscar Klein que l'on peut considérer à juste titre comme la première tentative sérieuse d'unifier l'électromagnétique avec la gravitation. Malheureusement la théorie n'est cohérente que dans un espace à 5 dimensions et donc plus que dans le notre...

L'introduction se termine par l'unification des théories de gauges (i.e : avec entre autres celle de Glashow-Salam-Weinberg qui prédit l'existence des bosons W+,W-,Z°), les espoirs de la Supergravité et son anéantissement par la découverte que la chiralité n'existe que dans des espaces ayant un nombre pair de dimensions, et l'exposition des difficultés mathématiques que l'on observe (plus exactement que l'on subit (!)) lorsque l'on tente de rapprocher la théorie de la relativité et celle de la mécanique quantique. Avec malgré tout une petite réussite de taille qui répond au doux nom de renormalisation, les trois hommes de ce coufin sont Feyman, Tomoga et Swinger.

C'est à présent seulement que l'on rentre dans le domaine de la recherche en théorie des supercordes avec un autre système de présentation en effet ce n'est plus le ton quelque peu magistral de l'introduction mais celui beaucoup plus informel du dialogue. Dialogue platonicien inverse! Car il y a plusieurs représentants de Socrate et ils ne questionnent pas, ils répondent! Autre différence ils sont, eux, reconnus, par ma communauté scientifique, puisque l'on trouve 4 prix Nobel, 1 médaille fields, les autres ne sont que les spécialistes actuels et/ou pères de la théorie des supercordes! Vous êtes sans doute en train de penser qu'il est d'une part trivial que ce livre n'aurait pu être qu'une réussite et d'autre part qu'il est presque inutile de vanter ses mérites puisqu'ils sont si évidents. La réponse à vos interrogations est simple : la raison de cette analyse est de remercier l'existence d'un livre de qualité qui parle de supercordes de façon compréhensible pour le commun des mortels (pas exactement tout de même!) et aussi pour montrer que certains scientifiques sont loin d'avoir volé leur réputation mondiale.

Les trois premiers intervenants sont les auteurs de Superstring theory I et II qui est actuellement le survey de ce domaine.

John Schwarz, le premier interviewé, décrit très bien sur le plan épistémologique l'évolution de la mentalité des chercheurs vis-à-vis de cette théorie qui au départ avait été crée pour comprendre les interactions dépendant de la force forte. Cependant elle a eu à subir la concurrence d'une théorie très performante: la chromodynamique quantique. Mais le changement d'orientation de la théorie ne fut effectif que lorsque Schwarz et un physicien français Joel Scherk prirent conscience que l'une des difficultés qu'ils rencontraient dans leur théorie provenait d'une particule qui ne correspondait à rien dans les processus nucléaires mais qui une fois que l'on changeait de point de vue pouvait être considérée comme un graviton la conséquence directe de ce changement d'optique fut la diminution de façon considérable de la taille des cordes. Il faut sans doute rappeler à ce niveau que l'idée fondamentale dans cette théorie est de considérer que les particules ne sont pas ponctuelles mais sont de minuscules - mais de longueur non nulles! - cordes qui vibrent (la fréquence caractérisant les particules). J. Schwarz nous apprend aussi que les spécialistes sont encore à la recherche de la meilleure formulation de la théorie, en effet actuellement ils sont seulement capables d'étudier des approximations successives. L'idéal serait bien sûr de réussir le coup d'Einstein c'est-à-dire à partir d'un principe simple (et beau ! ) - qui était celui d'équivalence, ici c'est bien sûr celui de corde - d'obtenir des équations exactes à approfondir par la suite. Malheureusement actuellement en théorie des supercordes ces équations n'ont toujours pas été obtenues. La difficulté principale provient du fait que les mathématiques utilisées sont encore trop peu connues et ainsi les physiciens sont eux-mêmes obligés de les étudier sans l'aide d'un travail préalable comme si Einstein avait eu à découvrir le calcul tensoriel de la géométrie riemanniène.

Edward Witten insiste quant à lui sur l'importance du problème qui se veut de résoudre la théorie des supercordes : l'incompatibilité de la relativité avec les quanta ; et parallèlement sur le fait historique que dans la physique reconcilier les inconciliables a toujpurs engendré un progrès fondamental...

Pour terminer, car vous vous en doutez bien avec un livre aussi riche en informations la seule façon d'en parler réellement c'est de le recopier, je vous suggère de faire le petite expérience suivante: lisez le livre en faisant abstraction des noms des interlocuteurs du journalistes et choisissez l'interview qui vous a le plus plu. Le résultat je peux vous l'annoncer dès à présent, ce sera celle de Richard Feyman ! En effet n'oubliez pas que même une brochette d'exceptions ne peut cacher une SINGULARITE !







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