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Avenir

Entrez dans la cinquième dimension

Gare ! La science est en train de rattraper la science-fiction. Cinquième dimension, univers parallèles, voire multi-univers quittent l'imagination des écrivains pour se retrouver en équations sur les feuilles et les ordinateurs de milliers de chercheurs dans le monde. La fièvre est encore montée d'un cran depuis que deux d'entre eux, Lisa Randall et Raman Sundrum, respectivement au Massachusetts Institute of Technology et à Stanford, ont montré l'an dernier l'existence d'une cinquième dimension d'une taille infinie comparable à nos trois dimensions spatiales. " Le travail de Randall et Sundrum donne un développement inattendu et superbe à la théorie ", s'enflamme Brian Greene, physicien à l'université de Columbia et brillant vulgarisateur de ces nouvelles théories dans L'Univers élégant (voir Sciences et Avenir n° 645). Pour toute la communauté de physiciens, un vrai paradis s'est alors ouvert : explication de la masse manquante et des trous noirs, nouvelle approche de l'évolution de l'Univers depuis le Big Bang, voire le pré-Big Bang. Plus quelques autres énigmes de la physique comme l'unification des forces. Fols espoirs pour les chercheurs, certes, mais coup de massue sur notre ego. Car ajouter une dimension infinie à l'Univers revient à nous écraser comme une mouche sur une table. En fait, l'idée d'une ou plusieurs dimensions supplémentaires n'est pas neuve. Mais jusqu'à présent elle apparaissait comme une facétie de physicien, une pirouette pour franchir des obstacles. Un peu à la façon dont les mathématiciens inventèrent les nombres complexes pour travailler avec des nombres dont le carré est négatif. Pour la physique, c'est aussi pour la bonne cause puisqu'il s'agit d'unifier les quatre forces de la nature en une seule équation. Ou encore, de réconcilier les deux grandes théories du XXe siècle : la mécanique quantique pour la description du monde microscopique des atomes et des particules et la Relativité générale pour celle du monde macroscopique des planètes et des galaxies. Tout portait à croire que ces commodités de théoriciens resteraient dans les laboratoires. Et même si les dimensions supplémentaires finissaient par en sortir, nous ne les verrions pas car elles sont très petites ; pour les exprimer en mètre, il faudrait trente-cinq zéros après la virgule ! Qui plus est, elles s'enroulent sur elles-mêmes pour mieux se cacher. Ces arguments coupaient court à toutes les fantaisies et les calculs continuaient. Premier coup de théâtre au début des années 90, lorsque Ignatio Antoniadis, de l'Ecole normale supérieure, étire les spaghettis de la théorie : les trente-cinq zéros ne sont plus que dix-huit. Juste assez pour que les microscopes géants que sont les accélérateurs de particules puissent les voir ! Second coup de théâtre en 1995 avec l'apparition de la théorie M d'Edward Witten. Les " spaghettis " sont remplacés par des " raviolis ", des membranes en langage officiel. Et enfin, l'an dernier, Randal et Sundrum bousculent encore les limites avec une cinquième dimension d'une taille infinie ! Mais finalement à quoi ressemble notre univers ? D'abord nos quatre dimensions (trois d'espace et une de temps). Puis les physiciens en ajoutent sept de plus. Parmi celles-ci, une (au moins) est infinie, les autres sont enroulées sur elles-mêmes, de très petite taille. Dans ces nouveaux mondes, tout n'est pas autorisé. Seules les particules portant la force de gravitation peuvent voyager le long de ces dimensions supplémentaires. Les photons, qui portent la lumière, restent collés à notre monde familier quadridimensionnel. Raffinement supplémentaire : la cinquième dimension infinie est courbe, alors que les nôtres sont plates. Pour nous, un mètre à Lille est identique à un mètre à Marseille. Dans un espace courbe ce n'est plus vrai : l'unité de longueur dépend de l'endroit où l'on est...

Science&Avenir :

http://www.sciencesetavenir.com/encouverture/page42.html

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