28 octobre 2005
Présentation par Jean-Paul Baquiast

Warped Passages

Warped Passages Unraveling the mysteries of Universe's hidden dimensions par Lisa Randall Penguin, Juin 2005

Nous avons plusieurs raisons de nous intéresser ici à Warped Passages (Passages imbriqués), le livre de la physicienne de Harward Lisa Randall. La première est qu'il s'agit de l'exposé de travaux qui permettront peut-être de sortir de l'irritant problème posé par la théorie des cordes (String Theory) dans son état actuel. Celle-ci fait l'hypothèse que le tissu premier de l'univers, c'est-à-dire les constituants fondamentaux de la matière et de l'énergie, serait fait, non de particules mais de cordes et boucles qui vibreraient dans un espace à 10 dimensions. Ce seraient elles qui, selon les types de vibration adoptées, en fonction des énergies présentes, donneraient l'illusion de l'existence des particules que nous connaissons, électrons, protons, etc. Elles seraient si petites qu'elles échapperaient à l'action de n'importe quel accélérateur de particules aujourd'hui réalisable et ne pourraient donc pas être mises en évidence directement. Les physiciens qui défendent la théorie des cordes, ou une de ses versions, dite de la gravitation quantique en lacet (voir notre article concernant Lee Smolin) le font parce qu'ils y voient la seule façon à ce jour concevable de réconcilier la mécanique quantique et la théorie de la gravitation qui restent incompatibles – bien que l'une et l'autre, dans leur domaine, aient accumulé les preuves expérimentales de leur «justesse». Mais beaucoup d'autres physiciens restent réservés à l'égard d'hypothèses qui demeurent du seul domaine de la spéculation théorique, faute de pouvoir être prouvées de façon expérimentale. La science a toujours répugné à renoncer à la sanction de la vérification par des preuves instrumentales.

Lisa Randall ne se satisfait pas de cette situation. Elle a depuis quelques années, au cours d'une brillante carrière consacrée à la physique théorique, développé une approche qu'elle qualifie de « construction de modèles » (model building). Par ce terme, elle propose de mini-théories qui visent à poser des questions susceptibles d'être testées de façon expérimentale. En cas de succès, ces mini-théories pourraient être rapprochées afin de contribuer à une théorie plus générale. On pourrait prendre une comparaison tirée de l'exploration spatiale. Plutôt que proposer d'emblée une théorie générale de la planète Mars qui ne serait pas vérifiable aujourd'hui, on formulerait des hypothèses plus limitées, sur la présence d'eau ou de carbone, par exemple, qui pourraient faire l'objet de vérifications expérimentales en utilisant les sondes actuelles. Le grand espoir de Lisa Randall, on le devine, est de pouvoir soumettre au Grand Accélérateur de Hadrons (LHC) qui se construit actuellement au CERN des hypothèses entrant dans le champ des énergies que celui-ci pourra produire. Beaucoup de physiciens attendent cette machine avec impatience, mais comme on le voit, tous ne se focalisent pas sur le supposé Boson de Higgs.

Une des hypothèses que Lisa Randall et son collaborateur Raman Sundrum voudraient tester au CERN vise à comprendre pourquoi la gravité est si faible, par rapport aux autres forces identifiées dans le modèle standard. Ne me demandez pas ici d'expliquer comment ils procéderont. Disons seulement que ces deux physiciens ont repris l'idée, de plus en plus répandue d'ailleurs, que le tissu profond de l'univers pourrait être fait de branes ou membranes existant dans un espace à plusieurs dimensions, incluant notre univers à 4 dimensions qui flotterait sur les autres comme une feuille de papier à 2 dimensions flotte dans une pièce à 3 dimensions. Mais ces dimensions supérieures, au lieu d'être infiniment petites, pourraient être très grandes, voire infiniment grandes. Dans le modèle proposé par lise Randall, la présence d'une force de gravité faible s'expliquerait. De plus, sa théorie prédit l'existence de particules nouvelles et peut-être de minis trous noirs qui pourraient être mis en évidence par le LHC. Si ces prédictions se vérifiaient, confirmant l'existence de nouvelles dimensions de grande taille, la physique actuelle serait bouleversée.

Le livre ne se borne pas à présenter ces hypothèses. Il refait d'une façon claire l'histoire de la physique des cent dernières années, en l'illustrant d'exemples pris dans les arts et les lettres. L'auteur a tenu le pari de faire appel le moins possible aux formules mathématiques. Nous pensons que des lecteurs connaissant un peu de physique (et un peu d'anglais) trouveront intérêt à lire ce livre, qui ne sera probablement jamais traduit en français.

Un autre des intérêts présentés par l'ouvrage est que c'est l'œuvre d'une femme, dans un milieu, celui de la physique théorique, où 90% des chercheurs (selon des statistiques que je n'ai pas vérifiées) seraient masculins. On verra en parcourant le cursus remarquable de l'auteur et la liste de ses publications qu'il est très possible d'être une femme, de faire une brillante carrière scientifique et même d'émettre des hypothèses si audacieuses qu'elles lui vaudront peut-être un jour le prix Nobel. Les physiciennes européennes qui travaillent au CERN (notamment italiennes) devraient se trouver encouragées, afin de produire à leur tour des ouvrages de cette ambition.

Automates Intelligents © 2005