Selon un physicien, cette nouvelle équation pourrait enfin réunir les deux plus grandes théories de la physique

L’un des problèmes les plus tenaces de la physique actuelle est le fait que nos deux meilleures théories pour expliquer l’Univers – la relativité générale et la mécanique quantique – fonctionnent parfaitement bien par elles-mêmes, mais dès que l’on essaie de les combiner, les mathématiques ne fonctionnent tout simplement pas.

Mais un physicien théoricien de Stanford vient de proposer une nouvelle équation qui suggère que la clé pour enfin relier les deux pourrait se trouver dans d’étranges tunnels spatio-temporels appelés trous de ver.

L’équation est d’une simplicité déconcertante : ER = EPR.

Elle n’est pas composée de valeurs numériques, mais représente les noms de certains acteurs clés de la physique théorique.

Du côté gauche de l’équation, ER signifie Einstein et Nathan Rosen, et fait référence à un article de 1935 qu’ils ont écrit ensemble pour décrire les trous de ver, connus techniquement sous le nom de ponts Einstein-Rosen.

Du côté droit de l’équation, EPR signifie Einstein, Rosen et Boris Podolsky, l’intrication quantique. qui ont coécrit la même année un autre article décrivant les trous de ver

En 2013, le physicien Leonard Susskind, de l’université de Stanford, et Juan Maldacena, de l’Institute for Advance Study de Princeton, ont suggéré que les deux articles pouvaient décrire à peu près la même chose, ce que personne d’autre dans le domaine n’avait envisagé auparavant, y compris Einstein lui-même.

Maintenant, Susskind est de retour pour discuter des implications s’il a raison.

Mais d’abord, examinons les différentes parties de cette équation.

Impliqués en premier lieu par la théorie de la relativité générale d’Einstein, les trous de ver sont comme des tunnels entre deux endroits de l’Univers.

En théorie, si vous tombez d’un côté d’un trou de ver, vous apparaissez de l’autre côté presque instantanément, même si celui-ci se trouve à l’opposé de l’Univers.

Mais les vortex ne sont pas seulement des portails vers un autre endroit de l’Univers, ce sont des portails entre deux moments de l’Univers. Comme l’a dit un jour Carl Sagan, “Vous pourriez émerger ailleurs dans l’espace, à un autre moment dans le temps”

L’intrication quantique, quant à elle, décrit la manière dont deux particules peuvent interagir de telle sorte qu’elles deviennent inexorablement liées, et essentiellement “partagent” une existence.

Cela signifie que tout ce qui arrive à une particule affecte directement et instantanément l’autre, même si elle se trouve à des années-lumière.

Bon, maintenant, combinons les deux.

Dans son nouvel article, Susskind propose un scénario dans lequel Alice et Bob hypothétiques prennent chacun un paquet de particules intriquées – Alice prend un membre de chaque paire, et Bob l’autre, et ils s’envolent dans des directions opposées de l’Univers dans leurs jets hypersoniques hypothétiques.

Une fois dans leurs positions respectives, Alice et Bob font s’entrechoquer leurs particules avec une telle force qu’ils créent deux trous noirs distincts.

Selon Susskind, il en résulte deux trous noirs enchevêtrés situés de part et d’autre de l’Univers, reliés au milieu par un trou de ver géant.

“Si la théorie ER = EPR est correcte, un trou de ver reliera ces trous noirs ; l’intrication peut donc être décrite à l’aide de la géométrie des trous de ver”, explique Tom Siegfried sur Science News.

“Plus remarquable encore, la possibilité que deux particules subatomiques intriquées soient elles-mêmes reliées par une sorte de trou de ver quantique”, ajoute Siegfried.

“Comme les trous de ver sont des contorsions de la géométrie de l’espace-temps – décrites par les équations gravitationnelles d’Einstein – les identifier avec l’intrication quantique permettrait de forger un lien entre la gravité et la mécanique quantique.”

Susskind a-t-il raison ? Impossible de le dire pour l’instant, car s’il a publié son article sur lesite arXiv.org pour qu’il soit examiné ouvertement par ses pairs, il n’a pas encore été soumis au processus officiel d’examen par les pairs.

Mais, comme le rapporte Siegfried, Susskind n’est pas le seul à suivre cette voie. Au début de l’année, une équipe de physiciens de Caltech a émis une hypothèse similaire en tentant de montrer comment les changements d’états quantiques peuvent être liés aux courbes de la géométrie de l’espace-temps.

Dans un billet de blog décrivant l’hypothèse, l’un des membres de l’équipe, Sean M. Carroll, affirme que la relation la plus naturelle entre l’énergie et la courbure de l’espace-temps dans ce scénario est donnée par l’équation de la relativité générale d’Einstein.

“L’affirmation, sous sa forme la plus dramatique, est que la gravité (courbure de l’espace-temps causée par l’énergie/momentum) n’est pas difficile à obtenir en mécanique quantique – elle est automatique ! Ou du moins, la chose la plus naturelle à laquelle on puisse s’attendre”, dit-il.

Nous devrons attendre de voir si ER = EPR ou quelque chose de proche se vérifie, mais il y a certainement matière à réflexion, et Susskind pense pour sa part qu’il est sur la bonne voie.

“Il me semble évident que si ER = EPR est vrai, c’est une très grosse affaire, et cela doit affecter les fondements et l’interprétation de la mécanique quantique”, écrit-il, ajoutant que s’il a raison, “la mécanique quantique et la gravité sont bien plus étroitement liées que nous (ou du moins que je) ne l’avais jamais imaginé”.