« La gravité est une illusion » : telle était la couverture provocatrice de Pour la Science en janvier.

C’est un peu l’inverse de l’allégorie de la caverne de Platon : le philosophe imaginait que le monde sensible n’était qu’une version appauvrie du monde réel bien plus riche ; selon l’article de cet éminent argentin, professeur à Princeton, l’exact inverse serait vrai. Le monde tridimensionnel actuel est une illusion ; les particules évoluent dans un monde bidimensionnel (plus le temps), qui est le bord d’un espace de courbure négative (espace anti-de Sitter, du genre de celui décrit par les dessins d’Escher). La description de particules sur le « bord » de cet espace est strictement équivalente à celle de particules « à l’intérieur » d’icelui, intérieur où elles sembleraient soumises à la gravité. Le « bord » en question est situé à l’infini, c’est une limite.[1]

Cette thèse porte le doux nom de théorie holographique, en référence aux hologrammes, objets apparemment en trois dimensions nés d’une plaque photographique soumise à un laser. L’univers pourrait en fait se décrire des deux manières à la fois : la bidimensionnelle et la tridimensionnelle. Les calculs sont plus pratiques dans l’un ou l’autre selon les cas, mais l’équivalence serait totale. Un exemple est la manière dont on peut décrire un film : soit sous forme d’images sur l’écran, soit sous forme de bits sur un DVD.

Cet outil serait un moyen de résoudre le casse-tête de la théorie quantique de la gravité, sorte de Saint Graal pour physiciens de haute volée, qui réussirait à marier d’une part la théorie quantique, et d’autre part la théorie de la relativité (qui décrit la gravitation). Ces deux descriptions du monde, trésors de la science du XXè siècle, sont aussi fermement établies, éprouvées, vérifiées dans leur domaine respectif (l’infiniment petit pour la première, l’infiniment grand pour l’autre), qu’inconciliables entre elles, sur leurs principes comme dans les équations[2].
Expérimentalement, il n’est pas facile de trouver un domaine où ces deux théories jouent simultanément un rôle important, sinon quand on tente de décrire les premiers instants de l’univers.

C’est une théorie en germe, pas établie, qui de l’aveu de l’auteur n’a pas encore réussi à redécrire les quatre forces fondamentales de l’univers[3]. Ce n’est pas moi qui pourrait juger de sa validité. Peut-être est-ce LA grande explication de l’univers, qui réussit à évacuer la gravité du monde et permet de tout décrire en termes de particules quantiques, tout cela en supposant un espace-temps de structure assez bizarre. Peut-être est-ce un simple outil mathématique sans grand sens concret, similaire aux transformées de Laplace qui me servaient à l’ENSIC à calculer comment réagit un système physique aux perturbations[4].

Notes

[1] Ne croyez pas que je comprenne à quelque niveau que ce soit la quintessence existentielle de ce paragraphe.

[2] Il y a bien des théories qui tentent de marier les deux : gravitation quantique à boucles, théorie des cordes (promotrice des mondes à 10 dimensions), la relativité d’échelle... Voir un récent Science&Vie dont je ne retrouve pas le numéro.

[3] Forces forte et faible, électromagnétique, gravitation (vous le saviez, bien sûr).

[4] Notamment l’évolution de la concentration d’un polluant largué par erreur dans un fleuve (exemple de TD réel).