L'univers élégant

Synopsis Dans la lignée de Patience dans l'azur (Hubert Reeves) et d'Une brève histoire du temps (Stephen Hawking), les plus récentes avancées de la physique contemporaine mises à la portée de tous par l'un de ses plus jeunes et brillants théoriciens

Les physiciens aiment l'élégance, l'économie, la simplicité. Ils rêvent de théories très générales, permettant d'expliquer d'un seul coup le plus de phénomènes possible. Le XXe siècle a vu surgir deux théories de ce type, unanimement considérées comme des monuments de l'intelligence humaine. La première, la relativité, est l'œuvre d'un seul homme, Albert Einstein. La seconde, la mécanique quantique, est l'œuvre collective de certains des plus grands physiciens de tous les temps. La relativité générale offre une explication de la gravité, de la forme de l'Univers à grande échelle. Elle s'intéresse aux très grandes distances, aux très grandes masses. C'est la théorie de la relativité qui prédit l'existence de trous noirs, par exemple. La mécanique quantique décrit l'infiniment petit, les atomes et leurs constituants élémentaires. Ces deux théories sont les plus précises jamais inventées par l'homme. Ainsi, les prédictions de la mécanique quantique sont confirmées par les résultats expérimentaux avec une précision de neuf chiffres après la virgule ! Ce sont ces deux théories qui font de la physique la " reine des sciences ".Mais, comme nous l'avons dit, les physiciens aiment l'élégance, l'économie des moyens. Depuis des décennies, ils ont donc cherché à rassembler la relativité et la mécanique quantique en une " théorie du tout ". Einstein lui-même s'y est essayé – et s'est cassé les dents. Au point que ce rêve d'une théorie ultime est devenu le Graal de la science moderne... Or le problème est grave, car les deux théories semblent être incompatibles entre elles !Aujourd'hui, l'unification de la gravité et de la mécanique quantique est en voie de réalisation : le résultat risque de bouleverser toutes nos conceptions. C'est cette découverte, appelée " théorie des cordes " – et ses conséquences surprenantes –, qui est le sujet de L'Univers élégant.Brian Greene nous offre donc une visite guidée de la physique contemporaine et un aperçu saisissant de ce que sera la physique de demain. Une physique où les particules auront la forme de cordes vibrantes, infiniment minuscules, et où il sera peut-être possible – qui le sait ? – de faire un trou dans la trame de l'espace-temps pour se rendre d'un endroit à un autre – dans le présent, le passé ou le futur...

Si l'on devait fixer un but à la physique, ce serait la recherche de la simplicité ultime - l'unique équation dont découleraient tous les phénomènes naturels, la "théorie du tout". Après avoir identifié les forces fondamentales à l'oeuvre dans la nature, les physiciens ont commencé, au XIXe siècle, par en unifier deux, le magnétisme et l'électricité. Ils ont continué au XXe siècle, en unifiant cet électromagnétisme, à son tour, avec une des deux forces nucléaires. Reste l'autre force nucléaire et la plus évidente de toutes, la gravité, qui maintient les planètes sur leur orbite et les hommes à la surface de leur planète.
Aux dernières nouvelles, brillamment apportées ici par le physicien américain Brian Greene, l'un des acteurs de cette recherche, les trois forces se seraient trouvées unifiées en une seule au moment du big-bang, quand l'énergie était telle qu'aucune particule stable ni aucune matière n'existaient encore. Le problème, avec des théories aussi spéculatives que cette "grande unification", c'est que l'expérimentation est quasiment impossible et que les prédictions théoriques sont rares... Sauf si l'on admet, avec les tenants de la "théorie des cordes", la plus prometteuse, que les particules sont en réalité de minuscules cordes susceptibles, en vibrant, d'engendrer les particules connues, de même qu'une corde de guitare engendre différents sons. La théorie est osée... et belle. Elle fascinera les physiciens confirmés et les amateurs de bonne vulgarisation. --Arthur Hennessy

Le XXe siècle a vu naître les deux plus belles théories physiques jamais inventées. La première, la relativité générale, est l'œuvre d'un génie solitaire, Albert Einstein. Son domaine d'application est l'infiniment grand. La seconde, la mécanique quantique, est l'œuvre collective de certains des plus grands esprits de tous les temps. Son domaine d'application est l'infiniment petit. Ce sont ces deux théories qui font de la physique la " reine des sciences " - et elles sont, hélas, incompatibles entre elles. Lorsqu'on cherche à les réunir dans ce qu'on appelle " la théorie du tout ", on se heurte à des difficultés insurmontables. Après la relativité générale et la mécanique quantique, l'avenir appartient-il à la " théorie des cordes " ? Aujourd'hui, une nouvelle théorie, la " théorie des cordes ", semble en passe de réussir là où toutes les précédentes ont échoué : ce faisant, elle bouleverse notre conception de la matière, de l'espace et du temps. C'est l'histoire pleine de rebondissements de cette révolution en marche, où les particules élémentaires s'avèrent semblables à d'infimes bouts de ficelle, où l'espace-temps se déchire, se répare, se replie en dix dimensions invisibles, où le big-bang et les trous noirs prennent des formes inattendues, que nous raconte ici l'un de ses éminents acteurs.

À propos de l'auteur
A trente-cinq ans, Brian Greene est l'un des spécialistes mondiaux de la théorie des cordes. Il enseigne la physique théorique à l'université Columbia, à New York.