Mécanique quantique et relativité générale : vers un autre monde

Clément Solym - 12.03.2012

Edition - Les maisons - temps - physique fondamentale - Carlo Rovelli


La grande révolution scientifique du XXe siècle se compose de deux épisodes majeurs. D'un côté, il y a la mécanique quantique, de l'autre il y a la relativité générale d'Einstein. La mécanique quantique, qui décrit très bien les choses microscopiques, a bouleversé profondément ce que nous savons de la matière. La relativité générale, qui explique très bien la force de gravité, a transformé radicalement ce que nous savons du Temps et de l'Espace.


Les deux théories sont très bien vérifiées, et sont à la base d'une grande partie de la technologie contemporaine.

 

Or, ces deux théories mènent à deux manières très différentes de décrire le monde, qui apparaissent incompatibles. Chacune des deux semble écrite comme si l'autre n'existait pas. Ce qu'un professeur de relativité générale explique à longueur de journées en classe est un non-sens pour son collègue qui enseigne la mécanique quantique aux mêmes étudiants dans l'amphi d'à côté, et vice-versa.


La mécanique quantique utilise les anciennes notions de temps et d'espace, qui sont contredites par la théorie de la relativité générale. Et la relativité générale utilise les anciennes notions de matière et d'énergie, qui sont contredites par la mécanique quantique.

 

Par bonheur, il n'y a pas de situation physique courante dans laquelle les deux théories s'appliquent simultanément. Selon l'échelle des phénomènes, c'est soit l'une, soit l'autre. Et les situations physiques dans lesquelles les deux théories s'appliquent, comme les très petites distances, la fin de la vie d'un trou noir ou les premiers moments de la vie de l'Univers, ne sont pas accessibles à nos instruments, pour le moment.


Il n'empêche que tant que nous ne savons pas comment articuler ces deux grandes découvertes, nous n'avons pas de cadre global pour penser le monde. Nous sommes dans une situation de schizophrénie, avec des explications morcelées et intrinsèquement inconsistantes. Au point que nous ne savons plus ce que sont l'Espace, le Temps et la Matière. La physique fondamentale d'aujourd'hui est donc dans un état lamentable.


© Dunod












Carlo Rovelli - Professeur à l'université de la Méditerranée, membre de l'Institut de France, chercheur en physique théorique, coinventeur avec Lee Smolin de la Théorie de la gravité quantique à boucles. Connu internationalement pour ses travaux, bien repéré par les médias, Carlo Rovelli est auteur de "Quantum gravity" (Cambridge University Press), et du CD Audio (+ e-book) "Temps et Espace" aux éditions De Vive Voix.

Dans ce court essai, Carlo Rovelli s'interroge sur la notion d'espace et de temps et discute des tentatives de réponses apportées par les théories anciennes et  actuelles : relativité générale, mécanique quantique, gravité quantique, cordes et autres boucles...En livrant ses réflexions de physicien qu'il lie intimement à son parcours personnel, ses déboires et ses succès, Carlo Rovelli témoigne de ce que sont la science et la mission du chercheur.