Est-ce que quelqu'un ici s'intéresse aux autres dimensions ?
(Applaudissements)
Bien.
Je vous remercie tous pour votre temps... et votre espace.
(Rires)
Bon, je suis content que cette blague ait marché ici.
Bien.
Imaginez un monde dans lequel les habitants vivent et meurent
en croyant seulement en l'existence de deux dimensions spatiales.
Un plan.
Ces Flatlandais vont voir des choses étranges se produire ;
des choses impossibles à expliquer dans le cadre de leur géométrie.
Imaginez que des scientifiques Flatlandais
observent ce qui suit :
Un jeu de lumières colorées qui semblent apparaître au hasard
à différents endroits le long de l'horizon.
Quels que soient leurs efforts pour tenter de donner sens à ces lumières,
ils ne peuvent pas trouver une théorie qui pourra les expliquer.
Certains parmi les scientifiques les plus malins
pourraient décrire les flashs de manière probabiliste.
Par exemple, toutes les 4 secondes,
il y a 11 % de chances qu'un flash rouge se produise quelque part sur la ligne.
Mais aucun Flatlandais ne sera en mesure de déterminer exactement ni quand ni où
la prochaine lumière rouge sera vue.
En conséquence, ils commencent à se dire
que le monde est en un sens indéterminé,
que la raison pour laquelle ces lumières ne peuvent être expliquées,
est qu'à un niveau fondamental, la nature n'a pas de sens.
Ont-ils raison ? Est-ce que parce qu'ils ont été contraints
de décrire ces lumières de manière probabiliste,
cela signifie vraiment que le monde est indéterminé ?
La leçon qu'on peut tirer de Flatland
est que si on ne considère qu'une partie de la géométrie totale de la nature,
des événements déterministes
peuvent paraître fondamentalement indéterministes.
Cependant, quand nous étendons notre vision
et pouvons accéder à la géométrie complète du système,
l'indétermination disparaît.
Comme vous pouvez le voir, nous pouvons déterminer exactement quand
et où le prochain flash sera visible sur cette ligne.
Nous sommes ici ce soir
pour envisager la possibilité que nous sommes comme les Flatlandais.
En effet, il s'avère que notre monde est criblé de mystères
qui ne semblent pas bien s'expliquer
dans le cadre de nos hypothèses géométriques.
Des mystères comme les déformations de l'espace-temps,
les trous noirs, l'effet tunnel quantique,
les constantes de la nature, la matière noire, l'énergie sombre, etc.
La liste est assez longue.
Comment réagissons-nous à ces mystères ?
Eh bien, nous avons deux choix :
nous pouvons nous cramponner à nos hypothèses précédentes,
et inventer de nouvelles équations qui seraient valables en dehors de la métrique
comme une vague tentative d'expliquer ce qui se passe,
ou bien nous pourrions aller plus loin, jeter nos vieilles hypothèses,
et construire un nouveau modèle de la réalité.
Un qui inclurait déjà ces phénomènes.
Il est temps de franchir cette étape.
Parce que nous sommes dans la même situation
que les Flatlandais.
La nature probabiliste de la mécanique quantique
fait penser à nos scientifiques
qu'au fond, le monde est non déterministe.
Plus nous regarderons de près,
plus nous trouverons que la nature n'a pas de sens.
Hmm...
Peut-être que tous ces mystères nous disent en fait
qu'il y a quelque chose en plus,
que la nature a une géométrie plus riche que ce que nous pensions.
Peut-être que les phénomènes mystérieux dans notre monde
pourraient s'expliquer par une géométrie plus riche,
avec plus de dimensions.
Cela voudrait dire que nous sommes coincés dans notre propre version de « Flatland ».
Et si c'est le cas, comment peut-on s'en sortir ?
Au moins sur le plan conceptuel ?
La première étape est de s'assurer
que nous savons exactement ce qu'est une dimension.
Une bonne question pour commencer :
Qu'est-ce que qui fait que x, y et z sont des dimensions spatiales ?
La réponse est qu'un changement de position dans une dimension
n'implique pas un changement de position dans les autres dimensions.
Les dimensions sont des descripteurs indépendants de la position.
Donc z est une dimension parce qu'un objet peut rester en x et en y
alors qu'il se déplace en z.
Ainsi, pour suggérer qu'il y a d'autres dimensions spatiales,
il faudrait dire qu'il est possible pour un objet
de rester en x, y et z,
tout en évoluant dans une autre direction spatiale.
Mais où se trouvent donc ces autres dimensions ?
Pour résoudre ce mystère,
nous devons réaliser un ajustement fondamental
à nos hypothèses géométriques sur l'espace.
Nous devons supposer que l'espace
est littéralement et physiquement quantifié,
qu'il est fait d'éléments en interaction.
Si l'espace est quantifié,
il ne peut pas être infiniment divisé en morceaux de plus en plus petits.
dès qu'on atteint une dimension fondamentale,
on ne peut pas aller plus loin
et continuer à parler de distances dans l'espace.
Prenons une analogie :
imaginons que nous avons un morceau d'or pur
que nous souhaitons couper en deux indéfiniment.
Nous pouvons poser deux questions ici :
Combien de fois pouvons-nous couper en deux ce qui reste d'une moitié ?
Et combien de fois peut-on couper en deux ce qui reste et avoir encore de l'or ?
Voilà deux questions totalement différentes,
parce qu'une fois qu'on est arrivé à un atome d'or,
on ne peut pas aller plus loin sans transcender la définition de l'or.
Si l'espace est quantifié, la même chose s'applique.
On ne peut pas parler de distances dans l'espace
qui sont inférieures à l'unité fondamentale de l'espace
pour la même raison qu'on ne peut parler de quantités d'or
qui sont plus petites qu'un atome d'or.
La quantification de l'espace nous amène à une nouvelle image géométrique.
Une comme ça,
où la collection de ces éléments, ces quanta,
se réunissent pour construire la structure de x, y et z.
Cette géométrie est à onze dimensions.
Si vous voyez ça, vous avez déjà compris. Ce ne sera pas hors de votre portée.
On a juste besoin de comprendre ce qui se passe.
Notez qu'il existe trois types distincts de volumes,
et que tous les volumes sont en trois dimensions.
La distance entre deux points de l'espace devient égale au nombre de quanta
qui sont entre eux à ce moment-là.
Le volume à l'intérieur de chaque quantum est interspatial,
et le volume dans lequel les quanta se déplacent est superspatial.
Notez que le fait d'avoir une information parfaite sur la position x, y et z,
nous permet seulement d'identifier un quantum d'espace unique.
Notez également qu'il est maintenant possible pour un objet
de se déplacer de façon interspatiale ou superspatiale
sans modifier sa position en x, y et en z.
Cela signifie qu'il y a 9 façons indépendantes
pour un objet de se déplacer.
Cela fait 9 dimensions spatiales.
Les 3 dimensions du volume x, y, z, les 3 dimensions du volume superspatial,
et les 3 dimensions du volume interspatial.
Nous avons ensuite le Temps qui peut être défini
comme le nombre total de vibrations pour chaque quantum.
Et le super-temps permet de décrire leur mouvement dans le superespace.
OK, je sais que c'est un peu étourdissant, ça va plus vite que je le voudrais,
parce qu'il y a tant de détails que nous pouvons explorer.
Mais il y a un avantage important à être capable de décrire l'espace
comme un médium qui peut posséder une densité propre,
des déformations et des ondulations.
Nous pouvons maintenant décrire les courbes de l'espace-temps d'Einstein
sans réduire dimensionnellement l'image.
La courbure est un changement dans la densité de ces quanta d'espace.
Plus les quanta sont denses, moins ils peuvent vibrer librement
ainsi, ils éprouvent moins le temps.
Et dans les régions de densité maximale,
où tous les quanta sont complètement tassés,
comme dans les trous noirs, ils ne font pas l'expérience du temps.
La gravité est simplement le résultat
d'un objet voyageant tout droit à travers l'espace courbe.
Aller tout droit à travers l'espace x, y, z
veut dire que votre côté gauche et votre côté droit
parcourent la même distance,
interagissent avec le même nombre de quanta.
Alors, quand un gradient de densité existe dans l'espace,
le droit chemin est celui qui offre une expérience spatiale égale
pour toutes les parties d'un objet itinérant.
OK, ça, c'est très important.
Si vous avez déjà regardé un graphe de courbure Einstein,
courbure de l'espace-temps,
vous n'avez peut-être pas remarqué que l'une des dimensions est sans légende.
Nous avons supposé qu'on prenait un plan de notre monde
et chaque fois qu'il y avait une masse dans ce plan, on l'étirait.
Plus il y a de masse, plus on l'étire,
pour en montrer la courbure.
Mais quelle est cette direction dans laquelle on l'étire ?
On s'est débarrassé de la dimension z.
On passe chaque fois dessus dans nos livres.
Ici, on n'a pas à se débarrasser de la dimension z.
On doit pouvoir voir la courbure dans sa forme complète.
Et ça, c'est très important.
D'autres mystères qui viennent de cette carte,
comme le tunnel quantique –
Vous vous souvenez de nos Flatlandais?
Eh bien, ils verront une lumière rouge apparaître quelque part sur l'horizon
et puis elle va disparaître,
et en ce qui les concerne, elle a disparu de l'univers.
Mais si un feu rouge réapparaît ailleurs sur la ligne,
ils pourraient appeler cela un effet tunnel quantique,
de la même manière que nous, quand nous regardons un électron
qui disparaît de la structure de l'espace et réapparaît ailleurs.
Cet ailleurs pouvant en fait se situer
au-delà de la limite qu'il n'est pas supposé franchir.
Pouvez-vous utiliser cette image ? Pour résoudre ce mystère ?
Voyez-vous comment les mystères de notre monde
peuvent se transformer en d'élégants aspects
de notre nouvelle vision géométrique ?
Tout ce que nous avons à faire pour donner sens à ces mystères,
c'est de changer nos hypothèses géométriques pour quantifier l'espace.
Cette image a aussi quelque chose à dire
à propos de l'origine des constantes de la nature ;
la vitesse de la lumière,
la constante de Planck, la constante gravitationnelle...
Comme toutes les unités de mesure, Newton, Joule, Pascal, etc.,
peuvent être réduites à cinq combinaisons
de longueur, de masse, de temps, d'ampérage et de température,
quantifier la structure de l'espace,
implique que ces cinq expressions
doivent également être des unités quantifiées.
Donc, cela nous donne cinq valeurs qui découlent de notre carte géométrique.
Conséquences naturelles de notre carte, avec des valeurs de un.
Il y a deux autres valeurs dans notre carte.
Des nombres qui reflètent les limites de la courbure.
« Pi » peut être utilisé pour représenter l'état minimal de courbure,
ou courbure zéro,
tandis qu'un nombre, nous l'appellerons « zhe »,
peut être utilisé pour représenter l'état maximal de courbure.
Nous avons maintenant un maximum parce que nous avons quantifié l'espace.
On ne peut pas continuer indéfiniment à aller plus loin.
Que représentent ces valeurs pour nous ?
Et bien, cette longue liste ici, ce sont les constantes de la nature,
et si vous avez remarqué, même si elles défilent assez vite,
elles sont toutes constituées des cinq nombres
qui proviennent de notre géométrie et des deux nombres
qui proviennent des limites de la courbure.
C'est assez géant, soit dit en passant, pour moi, c'est vraiment géant.
Cela signifie que les constantes de la nature
sont issues de la géométrie de l'espace ;
elles sont les conséquences nécessaires du modèle.
OK. C'est vraiment super car il y a tellement de trucs dingues,
iIl est difficile de savoir exactement ce qu'on va attraper et où.
Mais cette nouvelle carte
nous permet d'expliquer la gravité
d'une manière totalement conceptuelle,
vous avez l'image complète dans votre tête,
les trous noirs, l'effet tunnel quantique, les constantes de la nature,
et dans le cas où aucun de ceux-là ne vous inspire,
ou si vous n'en avez jamais entendu parler avant,
vous avez sûrement un peu entendu parler de matière noire et d'énergie sombre.
Celles-là aussi sont des conséquences géométriques.
La matière noire, quand on observe les galaxies lointaines,
et qu'on regarde les étoiles qui tournent autour de ces galaxies,
les étoiles sur les bords vont trop vite,
elles semblent avoir une gravité supplémentaire.
Comment expliquer cela ? Eh bien, on ne pouvait pas, donc on dit que
il doit y avoir une autre matière là-bas qui crée plus de gravité,
et provoque ces effets. Mais on ne peut pas voir cette matière-là.
Alors on l'appelle matière noire. Et on définit la matière noire
comme quelque chose qu'on ne peut pas voir !
Ce qui est bien, c'est une bonne étape, c'est un bon début,
mais dans notre modèle, on n'a pas besoin de ce genre de rupture.
On a créé une rupture, nous avons dit que l'espace était quantifié,
mais tout le reste en est sorti.
Ici, nous disons que l'espace est composé de parties fondamentales,
de la même façon que nous croyons que l'air est fait de molécules.
Si c'est vrai, alors une nécessité en découle,
il peut y avoir des changements de densité, la gravité vient de là,
mais vous devriez également avoir des changements de phase.
Et qu'est-ce qui stimule un changement de phase ?
Eh bien, la température.
Quand quelque chose est assez froid, son agencement géométrique se modifie,
et il change de phase.
Un changement de densité dans les régions extérieures des galaxies,
va provoquer un champ gravitationnel,
parce que c'est ce que sont les champs gravitationnels,
ce sont des changements de densité.
OK ?
On va totalement zapper tout cela.
Et maintenant on va passer à l'énergie sombre en 15 secondes.
Quand on regarde dans le cosmos, nous voyons que la lumière lointaine
est décalée vers le rouge, OK ?
Qu'elle perd une partie de son énergie en voyageant vers nous
pendant des milliards d'années.
Comment expliquer ce décalage vers le rouge ?
Aujourd'hui, on dit que cela veut dire que l'univers est en expansion. OK ?
Toutes nos déclarations sur l'expansion de l'univers viennent de là,
des mesures de la façon dont le décalage vers le rouge évolue,
de cette distance à cette distance et à cette distance.
OK ? Et c'est aussi comme ça qu'on mesure l'expansion.
Mais il y a une autre façon d'expliquer le décalage vers le rouge.
Pour l'expliquer autrement, supposons que j'ai un diapason
accordé sur « Do »,
et que j'aille dans un tunnel et qu'on entende... la note « Si ».
On peut dire que c'est parce que je m'éloigne de vous dans le tunnel,
mais ça pourrait aussi être parce que la pression de l'atmosphère diminue
tandis que le son progresse vers votre oreille.
Dans ce cas, cela semble un peu farfelu
parce que la pression atmosphérique ne diminue pas rapidement,
mais quand on parle de milliards d'années de lumière voyageant à travers l'espace,
tout ce dont on a besoin, c'est que les quanta eux-mêmes
aient une petite dose d'inélasticité et le décalage vers le rouge se crée.
Bon, il y a encore beaucoup plus à découvrir dans ce domaine,
et si vous êtes intéressés, n'hésitez pas à consulter ce site Web
et faire tous les commentaires possibles.
On est déjà en retard alors laissez-moi juste vous dire
que ce modèle nous donne un outil mental,
un outil qui peut étendre la portée de notre imagination,
et peut-être même réveiller le romantisme de la quête d'Einstein.
Merci.
(Applaudissements)