La renaissance du temps article 7 (Lee Smolin Partie II chap. 14 -le temps vient d'être redécouvert)
La renaissance du temps par la relativité
Henri Bergson : la durée comme conception intuitive du temps
 |
| The singular universe and the reality of time |
 |
| http://www.admiroutes.asso.fr/larevue/2013/136/smolin.htm (Time Reborn: From the Crisis in Physics to the Future of the Universe) |
(La renaissance du temps le livre numérique: https://books.google.fr/books?id=O3z1nXjcDu4C&printsec=frontcover&hl=fr#v=onepage&q&f=false)
http://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WEuqNNThA_7 (la renaissance du temps 1/2)
http://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/ (la renaissance du temps 2/2)
http://medias.dunod.com/document/9782100706679/Feuilletage.pdf (la renaissance du temps Dunod: quelques pages à feuilleter)
http://www.paris8philo.com/article-33714241.html: à propos de rien ne va plus en physique: billet de Jean Zin, pour une physique pluraliste, qui nous paraît essentiel pour comprendre les enjeux des théories physiques actuelles qui souvent tendent vers l'impossible, hors toute avancée, toute brèche se fait par dissymétrie, sans souci du qu'en-dira-t-on il suffit de voir l'attitude de Grigori Perelman, si non-chalante vis-à-vis de la communauté scientifique, ou devrait-on dire l'etablishment. Jean Zin reste un grand guetteur de ce qui se passe en science, nous vous recomandonsses articles.
-D'après Aurélien Barrau, Univers multiples Chap 1): les propositions nouvelles face aux problèmes et paradoxes de la physique "peuvent constituer une "pulsion inchoactive" qui poussera vers une découverte sans précédent ou bien vers un réenchantement de ce que l'on savait déjà sans en avoir pris la "dé-mesure" et finalement vers une nouvelle sacralisation du "monde".
-D'après Aurélien Barrau, Univers multiples. La gravitation quantique chp. 9 L)où j'avais écrit: aujourd'hui, la physique est en crise, le monde est en crise. Avec Lee Smolin et son "rien ne va plus en physique", Carlo rovelli Parle de la schizophrénie bipolaire des physiciens (voir une révolution inachevée). La vision anthropique de Trin Xhuan Thuan et ma vision évangélique du monde, qui s'origine dans les mythes de l'Un et de l'ordre, émergeant du Chaos initial, semblent exclus de la vision de bien des physiciens et cosmologues qui découvrent, comme l'a fait Jean Pierre Luminet, que l'Univers ne peut avoir été infiniment dense et donc que le big bang ne peut avoir été tel qu'on se l'imaginait depuis de nombreuses décennies. La possibilité d'un avant big bang a été mise en évidence avec un univers précédent qui se serait condensé jusqu'à une taille extrêmement petite mais non nulle et qui aurait "rebondi" en un big bounce pour donner notre Univers actuel en expansion après le phénomène d'inflation cosmique. Un des derniers rebondissements de ces recherches, avec Lee Smolin, pourrait bien aboutir avec sa "renaissance du temps" à une solution de la contradiction entre la physique quantique et la théorie de la relativité. A priori, ce serait une théorie unifiée des interactions fondamentales.
-&&&-
Nous avons vu , au cours de ce long article, de nombreuses théories nouvelles ou hypothèses qui proposent l'unification de la physique ou tout au moins des explications aux dilemmes et paradoxes que la cosmologie moderne a mis en évidence. Mais, au chapitre 8, dans "la renaissance du temps", Lee Smolin prévient: Le paradigme newtonien ne peut même pas apporter un embryon de réponse à ces questions et dilemmes: Pourquoi ces lois? Pourquoi ces conditions initiales de l'univers? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi une multitude infinie de possibilités? etc. Il appelle ceci "l'erreur cosmologique": appliquer à l’Univers entier dans sa globalité des lois établies et vérifiées sur des sous-systèmes. Dans le paradigme newtonien, ce que nous appelons une loi doit s'appliquer dans tous les cas. Mais l'application d'une loi à n'importe quel morceau d'univers implique une approximation, parce que nous devons négliger toutes les interactions entre ce morceau et le reste de l'univers. Donc les applications vérifiables d'une loi sont toutes des approximations. Smolin fait remarquer en particulier que les lois se vérifient sur beaucoup de sous-systèmes. Mais si on veut appliquer une loi de la nature sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer, alors que nous n’avons qu’un seul Univers sous la main. Et un seul cas n'apporte pas suffisamment d'indices pour justifier l'affirmation qu'une loi particulière de la nature s'applique. C'est ce que Lee Smolin appelle le dilemme cosmologique (faire de la physique dans une boite: on considère un petit sous-système isolé du reste de l’univers dans lequel on néglige certains effets pour ne s’intéresser qu’à certaines variables qui définissent un espace de configuration, atemporel. ). Et pourquoi cette loi et pas une autre? De plus, beaucoup de théories cosmologiques (théorie des cordes, équation d’Einstein …) admettent en réalité une infinité de solutions, parmi lesquelles une seule correspond à notre univers. Doit-on se résoudre à admettre l’existence d’une infinité d’Univers inaccessibles pour pouvoir justifier le notre par un principe anthropique? Nous pensions, dit Lee Smolin, savoir comment répondre à ces questions. Une théorie unique mathématiquement cohérente pourrait incorporer les 4 lois fondamentales de la nature. Mais cet espoir a été anéanti. On se trouve face à ce qu'il appelle "le défi cosmologique". On vient de voir qu'il faudrait étendre la science à une théorie de l'Univers entier. Le défi est qu'il ne peut pas exister de composante statique qui puisse servir de cadre de référence, car tout dans l'Univers change et il n'existe aucun extérieur., rien qui puisse être qualifié de fond par rapport auquel les mouvements du reste de l'Univers (que nous négligeons). Or, toutes les théories physiques divisent le monde en deux parties, une partie « dynamique », qui change, et une statique, qui contient un « fond » de choses immuables, comme les constantes fondamentales. Le « défi cosmologique » consiste à formuler une théorie de l’univers « indépendante du fond », purement dynamique afin de ne rien supposer d’extérieur à l’Univers: "Lorsqu’on fait de la « physique dans une boite », le « fond » comprend notamment les conditions initiales, et la méthode expérimentale permet de contrôler les conditions initiales afin de s’assurer que les lois sont indépendantes de ces conditions. En cosmologie, cette distinction entre « lois » et « conditions initiales » aggrave le problème qu’elle résout « dans une boite » : si nos observations du fond diffus cosmologique ne correspondent pas bien à la théorie de l’inflation cosmologique, faut-il corriger la loi ou les conditions initiales? Smolin critique aussi les théories effectives qui décrivent bien ce qui se passe à une certaine échelle de grandeur, mais en négligeant l’influence de ce qui est beaucoup plus grand ou plus petit." Pour Smolin, la théorie issue du défi cosmologique doit tenir compte de tout, sans rien négliger."
Je vais retracer "ma lecture" du livre de Lee Smolin d'une manière peu orthodoxe en ne commençant pas par la partie I ("le poids: le mort du temps), mais par la partie II "Lumière: la renaissance du temps". "La mort du temps" est l'épilogue de la constatation de Lee Smolin: "rien ne va plus en physique (l'échec de la théorie des cordes)" et Problèmes du modèle standard et physique au-delà du modèle. J'ai commencé cette partie II par ma lecture des chapitre 8 (Einstein insatisfait - L'erreur et le dilemme cosmologique) , 9 (le défi cosmologique), 10 (Nouveaux principes de cosmologie), 11 (les lois évolutives) 12 (la mécanique quantique et le libération de l'atome), 13 (le combat de la relativité et du quantum).
Puis j'ai fait une pause pour approfondir l'interprétation non dominante de la mécanique quantique de Bohm dans La physique quantique version variables cachées et le dialogue Bohm et Krishnamurti avant d'écrire cet article qui donne ma lecture du chapitre 14 "la renaissance du temps par la relativité"
 |
(Rien ne va plus en physique ! - L'échec de la théorie des cordes) |
A ce stade de mes articles, il est nécessaire de faire un point sur la vision de Lee Smolin.
1-1) Nous avons commencé par affirmer avec Lee Smolin dans l'article 1 (chapitre 8), que "La seule manière d'échapper à ces problèmes, dilemmes et paradoxes, est d'adopter une méthodologie qui va au-delà du paradigme newtonien, c'est à dire chercher un nouveau paradigme applicable à la physique à l'échelle de l'univers. Sinon prévient Lee Smolin, on se place face au risque que la physique finisse dans l'irrationalité et le mysticisme. Mais tous arguments de la première partie du livre "la renaissance du temps" qui poussent à éradiquer le temps hors de la physique sont basés sur le paradigme newtonien et sur l'hypothèse qu'il peut être étendu à l'univers dans son entier. Mais si c'est faux, ces arguments pour éliminer le temps s'écroulent, et quand nous abandonnons le paradigme newtonien, il devient possible de croire que le temps est réel et on peut envisager la construction d'une "vraie(?)" théorie cosmologique dont on espère qu'elle fera mieux que les théories actuelles". Rappelons qu'il est la source de toutes les théories modernes, quantiques ou relativistes. Il nous conduit à deux questions auxquelles aucune théorie basée sur ces paradigmes ne pourra jamais répondre.*Pourquoi ces lois? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde?
1-2) Dans L'article 2 (chapitre 9), toujours avec la "renaissance du temps" de Lee Smolin, nous avons dit que les applications vérifiables d'une loi de la nature sont toutes des approximations et si on veut appliquer une loi sans approximation, c'est à l'univers entier qu'il faudrait l'appliquer. Mais il n'existe qu'un univers, ce qui signifie qu'appliquer une loi particulière à un cas unique et cela ne peut apporter suffisamment d'indices pour affirmer qu'une loi particulière s'y applique. Lee Smolin suggère d'appeler ceci le dilemme cosmologique. De plus, toutes les théories sont basées sur un partage du monde en ses composantes dynamiques et un fond qui "le cerne". Ce fond va du choix des lois à le géométrie de l'espace temps. Et même la relativité générale, qui décrit une géométrie dynamique, considère d'autres structures fixes comme la topologie et la dimension de l'espace. C'est la caractéristique géniale du paradigme newtonien. C'est elle qui a contribué au succès fulgurants des modèles scientifiques relativiste et quantique. Mais c'est paradoxalement ce qui rend ce paradigme inapplicable dans sa globalité. En effet, il ne peut pas exister de composante statique car tout dans l'univers change et il n'existe aucun extérieur, rien par rapport les mouvements du reste puissent être mesurer si l'univers est ce qui contient TOUT. Surmonter ce obstacle est ce que Lee Smolin appelle le défi cosmologique. Mais comment surmonter cet obstacle et relever le défi? Nous devons formuler une théorie nouvelle, que nous pourrons appliquer de façon consistante (sans incohérence) à TOUT l'univers. Et cette théorie doit être "indépendante du fond" (Gravité Quantique à Boucles est une théorie dite "indépendante du fond", c'est à dire que l'espace et le temps ne sont pas des pré-requis de la théorie, mais sont en quelque-sorte "générés" par la théorie). Smolin rappelle que la physique expérimentale est l'étude des subdivisions de la nature. Le sous-système modélisé par une théorie approchée comme s'il existait seul dans l'univers, en négligeant tout ce qui lui est extérieur, s'appelle un système isolé. Pour obtenir ces résultats de Lee Smolin, il n'y a que 3 suppositions à faire: les lois de la relativité générale sont vraies, l'énergie contenue dans la matière est positive et le son ne peut se propager plus vite que la vitesse de la lumière. Sur un plan fondamental, cela signifie qu'il n'existe rien dans la nature qui puisse être un système isolé des influences du reste de l'univers. C'est ce que Lee Smolin appelle le principe de non isolation des systèmes. Un conséquence de e que dit Smolin est que toutes les théories importantes de la physique sont des modèles de subdivisions de la nature produites par les expérimentateurs, des théories effectives mais approchées. Dans l'histoire de la physique, on n'a jamais pu comparer les prévisions d'une théorie voulant être "vraiment fondamentale" avec l'expérience (une théorie "fondamentale" ne peut comprise comme une théorie effective).
1-3) Une nouvelle cosmologie? Dans mon article 3 (chapitre 10), nous commençons cette recherche qui pourra peut-être déboucher sur une nouvelle cosmologie, une vraie théorie de l'univers entier, qui englobe tout. Une telle théorie doit éviter le dilemme cosmologique et être indépendante du fond, Elle doit contenir ce que nous savons déjà sur la nature: les théories actuelles (le modèle standard, la relativité générale et la physique quantique) doivent en émerger en tant qu'approximations dès qu'on se restreint aux échelles de distance et de temps plus petites que le cosmos, elle doit être scientifique et donc impliquer des prédictions spécifiques qu'on peut anticiper et mettre en test avec des expériences réalistes, elle devrait répondre à la question que nous avons évoquée dans l'article I au chapitre 2: l'erreur cosmologique -Pourquoi le paradigme newtonien ne pourra pas nous apporter de réponse?): "Pourquoi ces lois"? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? Comment et pourquoi les particules élémentaires et les 4 forces (et y a t-il une 5ème force?), elle devrait répondre à la question "Pourquoi ces conditions initiales? Quel mécanisme les a t-il sélectionnées parmi le nombre infini de possibilités?" Nous devons exiger un principe de fermeture explicative pour que les explications que donnera notre théorie soient des aspects de notre univers qui dépendent uniquement des choses qui existent ou se produisent dans l'univers. Aucune chaîne d'explication ne doit aboutir hors de l'univers. La nouvelle théorie doit être conforme au principe de raison suffisante Leibniz, qui dans sa formulation originelle affirme que « jamais rien n'arrive sans qu'il y ait une cause ou du moins une raison déterminante, c'est-à-dire qui puisse servir à rendre raison a priori pourquoi cela est existant plutôt que non existant et pourquoi cela est ainsi plutôt que de toute autre façon »
Conséquences qui devraient contraindre une théorie cosmologique.
* Principe d'absence d'actions sans réciproque: rien dans l'univers ne peut agir sur d'autres choses sans en être affecté. Toutes les forces et les influences devraient être mutuelles (action = réaction).
*Ce principe d'absence d'action sans réciproque, par ailleurs, interdit toute référence à une structure de fond. Nous l'avons vu dans l'article 1 au chapitre 1 avec "Le défi cosmologique". *Ceci constitue en fait l'essence de la philosophie du "relationalisme". Chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers.
Pour la nouvelle théorie cosmologique (encore inconnue), il ne peut y avoir de symétries fondamentales. Il résulte du "relationisme" et de ses conséquences qu'il ne peut y a avoir aucune symétrie fondamentale dans la nature. la théorie cosmologique inconnue ne devra contenir ni symétries, ni lois de conservation.
1-4) Mon article 4: (chapitre 11) Les lois évolutives. Le message principal de la partie II du livre de Lee Smolin, a été jusqu'à présent que, pour progresser, la physique doit aller au-delà du paradigme newtonien et abandonner l'idée que les lois sont éternelles et intemporelles. Il faut partir de l'idée que qu'il y a un temps qui est réel dans lequel les lois évoluent. Appelons sélection naturelle cosmologique la théorie dans laquelle les lois évoluent. Une telle théorie a été développée à la fin des années 1980 et publiée en 1992: "Did the Universe Evolve?" La S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel et de plus, ce scénario implique que le temps soit universel en plus d'être réel.
Toute la discussion de ce chapitre, conclut Lee Smolin, n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédictions de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper. Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "ce" qui sélectionne les lois de la physique.
1-5) Dans mon article 5, (chapitre 12), La mécanique quantique et la libération de l'atome, nous commençons par parler du temps et ce qu'en disent les physiciens. Il se trouve que le fait de considérer que le temps est fondamental peut aider, comme nous allons le voir plus loin à résoudre l'énigme de la signification à donner à la mécanique quantique. La réalité du temps permet même une nouvelle formulation de la théorie quantique comme nous allons le voir aux chapitres 3) et 4) et cela peut nous éclairer sur la façon dont les lois évoluent avec le temps.
La physique quantique ne donne que des prédictions statistiques des résultats d'expériences. Elle est extraordinairement utile et efficace parce qu'elle fournit à la physique un langage et un cadre pour organiser d'immenses quantités de données empiriques. Si elle ne permet ni d'expliquer ni de montrer ce qui se déroule réellement au niveau subatomique, elle fournit un algorithme qui, jusqu'à ce jour fonctionne admirablement, pour prédire les probabilités des résultats d'une expérience. Mais l'efficacité n'est pas forcément un gage de véracité. Aussi, Lee Smolin en est venu à croire que la mécanique quantique connaîtra le même sort que les théories de Ptolémée et de newton. "Peut-être ne pouvons-nous pas la comprendre tout simplement parce qu'elle n'est pas vraie? Au lieu de cela, il est vraisemblable que qu'elle soit une approximation d'une théorie plus profonde qui sera plus simple à comprendre. Cette théorie plus profonde est la théorie cosmologique inconnue que désignent tous les arguments de cet ouvrage (la renaissance du temps). La clef est, ici encore, la réalité du temps" qui rendrait possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique: "Une nouvelle interprétation de la mécanique quantique est proposée selon laquelle la priorité, la liberté et le jeu de la nouveauté jouent le rôle central. Ceci est basé sur une modification des postulats de la théorie quantique donnés par Masanes et Muller. Nous soutenons que la mécanique quantique se caractérise uniquement comme la théorie probabiliste dans laquelle les systèmes individuels ont une liberté maximale dans leurs réponses à expérimenter, compte tenu des axiomes raisonnables pour le comportement des probabilités dans une théorie physique.(voir smolin Précédence et la liberté dans la physique quantique par Luis Masanes et Markus P. Mueller). Cette nouvelle formulation est spéculative et de plus, nouvelle. Pourrait-il exister une forme de la physique dans laquelle la nature a encore plus d'un degré de liberté? Lee Smolin répond par l'affirmative en évoquant des travaux récents qui donnent une définition précise de la notion de degrés de liberté dont dispose un système quantique. Si les systèmes quantiques sont libres, ils le sont de façon maximale. Et en combinant le principe de précédence avec ce principe de liberté maximale, on obtient une nouvelle formulation de la mécanique quantique ( et"toutes les particules de l’Univers forment les « collections » de ces particules. Lorsqu’on observe un atome d’hydrogène, la position de son électron est « copiée » à partir de celle d’un autre atome d’hydrogène pris au hasard parmi tous ceux de l’Univers".)
1-6) Dans mon article 6 (chapitre 13), le combat de la relativité et du quantum, nous voyons que la formulation nouvelle de Lee Smolin ne satisfait pas le principe de raison suffisante. Or ce principe est central si on veut étendre la physique à l'univers entier car il fixe comme objectif de découvrir une raison rationnelle pour chaque choix opéré par le nature. C'est ce qui est défié par le comportement apparemment libre, sans cause, des systèmes quantiques individuels. Il semble que ce soit un aspect quantique du libre-arbitre qui se manifeste ainsi. Smolin conseille en fait une approche plus prudente selon laquelle la physique quantique est valide seulement pour de petits sous-systèmes. Il y aurait une information manquante (comme le supposait Einstein), qui serait nécessaire pour déterminer ce que fera le système, et cette information pourrait bien être présente quelque part dans l'univers et entrer en jeu lorsque nous englobons la description quantique du petit sous-système dans une théorie de l'univers global (celle que recherche Lee Smolin). Alors il pourrait exister une théorie cosmologique déterministe qui donne la physique quantique lorsque nous isolons un sous-système et ignorons le reste de l'univers. C'est la théorie des variables cachées. Le but, comme Einstein le préconisait est d'aller au-delà de l'interprétation opérationaliste, dite de Copenhague, vers une théorie plus profonde qui donne une description de chaque expérience individuelle et non plus seulement statistique. Cette théorie à laquelle aspirent Albert Einstein, David Bohm et Louis de Broglie sur les variables cachées de la mécanique quantique, (tla théorie de De Broglie-Bohm) permet de rester dans le déterminisme et le réalisme comme le préconisait Einstein, mais selon Lee Smolin, elle possède un défaut majeur pour être la théorie cosmologique à laquelle il aspire. Elle ne satisfait pas la nécessité que toutes les actions soient réciproques et qu'il n'y ait pas d'action sans réciproque, car l'onde influe à l'endroit où la particule va, mais réciproquement, la particule n'a aucune influence sur l'onde. En 2010, Smolin pensa alors à une autre version de la mécanique quantique appelée Interprétation d'ensemble. puis interprétation d'ensemble véritable. Mais comme on peut le voir dans le chapitre 4-4 de l'article 6, le prix à payer est une violation des principes de la relativité.
1-7) La physique quantique version variables cachées et le dialogue Bohm et Krishnamurti. On peut voir (cf le chapitre 3-2) un signe de cette convergence science-spiritualité dans le rencontre, en 1960, entre Krishnamurti et le physicien David Bohm dont les vues lui semblent proches des siennes. Cet article est un intermède qui fait le pont entre science et spiritualité avant d'entreprendre la suite de "ma lecture" du livre de Lee Smolin avec le chapitre 14: la renaissance du temps par la relativité
2) La renaissance du temps par la relativité (chapitre 14 du livre "la renaissance du temps"). drgoulu.com estime que "pour Smolin, le conflit entre mécanique quantique et relativité se ramène à un conflit entre la relativité et le principe de raison suffisante qu’il s’agit de résoudre en faveur de ce dernier. Ceci ne demande pas d’abandonner la théorie de la relativité mais de la reformuler". Dans mon article 6 (chapitre 13), le combat de la relativité et du quantum, nous avons vu effectivement que la formulation nouvelle de la physique quantique de Smolin, obtenue en combinant le principe de précédence avec le principe de liberté maximale ne satisfait pas le principe de raison suffisante.
2-1) La réalité du temps ouvre donc une nouvelle approche pour la réponse à la question posée dans le chapitre 1-1: *Pourquoi ces lois? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? Et en même temps, elle autorise une résolution inédite des mystères de la mécanique quantique. Mais il faut encore surmonter l'obstacle que nous avons vu au chapitre 1 de mon article 1(Commençons la lecture de cette partie II par le chapitre 8: "Einstein insatisfait"): l'obstacle est la conséquence de l'argumentation de l'Univers-bloc des théories de la relativité d'Einstein (qui fut l'étape ultime de l'éradication du temps hors de la physique). Cette argumentation conclut qu'il n'y a de réel que l'histoire de l'univers pris comme un tout intemporel. Lee Smolin montre comment cette éradication du temps s'est faite en 9 étapes. Il ne met pas en doute le fait que la vision de l'univers-bloc pourrait intégrer l'idée que les lois changent avec le temps, mais elle ne pourrait pas expliquer ni comment, ni pourquoi elles changent. L'argumentation de l'univers-blog repose sur la relativité de la simultanéité, un aspect important de la relativité restreinte.
Mais si le temps est réel (si l'instant présent possède une réalité), il y a une frontière qui délimite le présent, qui est réel, du futur, non encore réel. Tous les observateurs sont d'accord sur cette frontière. Ceci implique une notion physique de la simultanéité qui soit universelle et qui inclue tous les événements distants, donc la totalité de l'univers. On peut appeler ce temps "un temps global privilégié" (global, car cette définition du temps s'étend à tout l'univers).
On voit donc bien ici la confrontation et la contradiction entre un temps global privilégié et la théorie de la relativité qui interdit un temps privilégié. Comme nous l'avons vu dans l'article 6 au chapitre 4-4, "les prévisions statistiques de l'interprétation d'ensemble véritable reproduisent celles de la théorie quantique et peuvent donc être cohérentes avec la relativité. Il y a simultanéité privilégiée et donc un temps privilégié, tout comme pour la théorie de De Broglie-Bohm". Le temps privilégié est donc un ingrédient indispensable de toute théorie à variables cachées qui pourrait expliquer les choix opérés par les systèmes quantiques individuels. Il y a donc un conflit entre la relativité de la simultanéité et le principe de raison suffisante.
Pour la nouvelle théorie cosmologique recherchée par Smolin, il est nécessaire de respecter le principe de raison suffisante. Cela signifie donc qu'il faut abandonner la relativité de la simultanéité et adopter son contraire, c'est à dire qu'il existe une notion globale privilégiée du temps. Heureusement, cela ne signifie pas abandonner la théorie de la relativité, il faut seulement la reformuler en une manière nouvelle et plus profonde de comprendre la relativité générale avec une conception nouvelle de temps réel.
2-2) Comment voir expérimentalement s'il y a des observateurs privilégiés?
La notion privilégiée de temps global (temps cosmique) concerne une famille d'observateurs, répartis à travers l'univers, dont les horloges peuvent mesurer ce temps. Cela implique qu'ils aient un état d'immobilité privilégiée qui rappelle l'éther d'avant Einstein. Pour les physiciens d'alors, l'éther était nécessaire parce que les ondes de lumière avaient besoin d'un milieu dans lequel se propager. Mais Einstein avait démoli cette supposition parce que son principe de relativité de la simultanéité implique qu'il n'y ait ni éther, ni état d'immobilité. On pourrait penser que c'est l'expérience de Michelson-Morley qui avait démoli l'idée de l'éther, mais avant 1905 et Einstein, personne n'a eu la perspicacité de le reconnaître. L'élimination de l'éther fut un grand triomphe du raisonnement qui se veut scientifique et discipliné sur des manières de penser que Smolin dit "paresseuses": "Il était si facile de penser au monde dans les termes d'Aristote" qui distinguait le repos en tant qu'état, Et pourtant Lee Smolin revient sur l'idée d'une notion de temps privilégié malgré le triomphe d'Einstein sur l'éther pour prendre au sérieux la réalité du temps.
Cette notion de temps global privilégiée contredit la relativité des référentiels inertiels qui dit qu'il n'y a pas de moyen expérimental ou observationnel de distinguer un observateur supposé être au repos de ceux qui se déplacent avec une vitesse arbitraire, mais constante. Voyons deux façons de sélectionner des familles d'observateurs privilégiés.
2-2-1) Sélectionner ces observateurs grâce aux mouvements des galaxies. Lorsque nous regardons autour de nous avec des télescopes, nous voyons la grande majorité des galaxies s'éloigner de nous avec la même vitesse dans toutes les directions (si elles sont à la même distance de nous). Mais ceci ne peut être vrai que pour un observateur (nous en l'occurrence), car une personne s'éloignant rapidement de nous en rattrapant ces galaxies, les verrait se déplacer moins vite que celles qui sont derrière elles. De plus les scientifiques ont de bons indices que l'univers est homogène à une échelle assez grande (les galaxies sont uniformément distribuées dans l'espace), c'est à dire qu'il semble être le même dans toutes les directions. Nous pouvons en déduire qu'en chaque point de l'espace il y a un observateur particulier qui voit les galaxies s'éloigner de lui avec la même vitesse dans toutes les directions. Ainsi les mouvements des galaxies sélectionnent un observateur privilégié et donc un état privilégié de repos en chaque point de l'espace.
2-2-2) Utiliser le rayonnement du fond diffus cosmologique ou C M B.
Ces observateurs privilégiés voient le C M B arriver à la même température depuis toutes les directions du ciel. Voir la note 4 page 314: supposons que l'on se déplace vers le nord par rapport à cet observateur particulier. Nous verrons le rayonnement C M B nous parvenir depuis le nord, mais décalé vers le bleu (effet Doppler qui décale l'énergie de chaque photon vers le haut et augmente la température de ceux qui viennent vers nous depuis le nord). Les photons du C M B qui arrivent du sud subissent l'effet opposé; leurs fréquences sont décalées vers le rouge et leur température plus basse. Ainsi, on peut conclure qu'on se déplace par rapport à un fond micro-onde cosmologique. A l'inverse, un observateur qui constate, comme nous sur Terre, que la température est la même dans toutes les directions doit conclure qu'il est au repos par rapport au C M B.
2-2-3) Heureusement ces deux familles coïncident.
Les galaxies semblent être immobiles dans le même système de référence dans lequel le C M B vient à nous avec la même température depuis toutes les directions (le notre en observant ce C M B?), les galaxies semblent être immobiles. Ainsi, l'univers est organisé d'une manière qui sélectionne un état de repos privilégié. Ce fait n'a pas besoin de contredire la relativité du mouvement. Une théorie peut avoir une symétrie qui n'est pas respectée par ses solutions. Au contraire, certaines des solutions brisent souvent la symétrie de la théorie. Notre univers représente juste une solution aux équations de la la relativité générale. Elle peut être asymétrique, c'est à dire inclure un état de repos privilégié, sans contredire le principe que la théorie possède une symétrie. Comme pour les théories de jauge, électromagnétique ou électro-faible, l'univers pourrait avoir commencé d'une façon qui brisa la symétrie.
2-2-4) Que signifie cette notion privilégiée de temps global?
Pourquoi l'univers est t-il dans un état particulier qui sélectionne ainsi une famille privilégiée d'observateurs? C'est une autre question sur l'origine si particulière des conditions initiales que nous avons abordées et à laquelle la relativité générale seule ne peut répondre. C'est un autre indice de quelque chose de plus profond. Peut-être cet état de repos privilégié de l'univers nous dit t-il quelque chose sur un niveau sur un niveau de la physique "inférieur" à celui de la relativité générale, quelque chose de plus profond? Mais alors, cet état devrait se manifester dans d'autres sortes d'expériences! Aux échelles plus petites que l'échelle cosmologique, une quantité impressionnante de preuves confirme les prédictions de la relativité restreinte et celle des systèmes inertiels. Elles peuvent être comprises comme le test permettant de savoir s'il existe un état d'immobilité préféré dans la nature. En particulier, la relativité a été testée dans des circonstances extrêmes par exemple avec des protons voyageant à la vitesse de 0,99999 c (c=vitesse de la lumière). Les effets relativistes y sont si importants qu'ils on une énergie 10 milliards de fois plus importants que l'énergie inhérente à leur masse. Certaines théories avaient prédit l'écroulement de principe de relativité aux environ de ces énergies, ce qui n'a pas été le cas. D'autres observations récentes testent et confirment que tous les photons vont à la même vitesse avec une précision stupéfiante, même à l'issue d'un voyage de 10 milliard d'années côte à côte. Des théoriciens ont été déçus car ils s'attendaient à ce que les effets de la gravitation quantique affectent la vitesse de la lumière par un facteur qui dépendrait de l'énergie du photon. Un autre ensemble d'observations a confirmé avec un haut degré de précision que la vitesse limite des neutrinos est la même que pour la lumière, contrairement aux rapports prématurés sur des neutrinos supra-luminiques en 2011. Les observations fournissent donc un résultat mitigé. A grand échelle, on trouve des éléments de preuve pour un état privilégié de repos, mais aux échelles plus petites, il y a des preuves que le principe de la relativité règne. Le chapitre suivant montre comment résoudre ce dilemme.
2-3) Reformuler la théorie de la relativité: la dynamique des formes (par Bernard Dugué).
2-3-1) La dynamique des formes.
La dynamique des formes (ou des configurations) est ni plus ni moins qu’une alternative permettant de décrire l’étendue spatio-temporelle et gravifique en concurrençant la cosmologie relativiste d’Einstein. Le principe central est que toute réalité est connectée aux formes des objets et tout changement et tout changement réel n'est que changement de ces formes. La taille intrinsèque d'un objet est une illusion et ne veut rien dire fondamentalement et le fait que les objets nous semblent avoir une forme est une illusion.
Cette théorie alternative a une longue histoire. Elle tire son origine d’une formulation alternative de la relativité, le formalisme ADM (par Richard Arnowitt, Stanley Deser et Charles W. Misner), puis d’une interprétation du principe de Mach (ni espace ni temps absolu; tout est relation).
C'est Julian Barbour, un grand défenseur de la philosophie relationnelle, dont il est question avec sa cosmologie quantique au chapitre 7 de "la renaissance du temps" qui créa le changement de perspective avec son livre de 1999 "la fin du temps". Le relationnalisme a été évoqué dans mon article 3 (nouveaux principes de cosmologie au chap. 2-2). Il dit que chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers. Dans le chapitre 2-4, nous avons vu que la théorie de la relativité générale a déjà dissous le temps en liant intimement espace et temps. Le temps disparaîtra t-il comme dans la cosmologie quantique de Julian Barbour? Pour ce dernier, le temps n'existe pas comme pour Einstein pour qui le temps est une illusion, mais la dynamique des formes et des configurations bouscule quelque peu Einstein!
Espritsciencemetaphysiques.com nous le dit: Julian Barbour a voulu réconcilier la relativité d’Einstein avec la mécanique quantique, ceci en utilisant l’équation de Wheeler-DeWitt (1967) où le paramètre temps n’intervient pas. Qu’a donc imaginé Barbour à partir de ce constat? Voilà ce qu’il nous dit: " « L’univers n’a pas besoin du temps. Les objets sont là d’abord et le temps en est déduit après coup. L’ensemble du temps existe dans des tranches d’espace. Notre passé est un autre monde ou une autre configuration possible de l’univers. C’est un autre « Maintenant ». L’instant n’est pas le temps, le temps est dans l’instant. Il n’y a pas de passé unique en mécanique quantique et si l’on veut réconcilier la relativité d’Einstein avec la mécanique quantique, on s’aperçoit que le paramètre temps n’existe pas. Au niveau de réalité le plus profond, il n’y a pas de temps, ce qui compte c’est la façon dont les objets interagissent dans des arrêts sur image d’espace. Ma vision de l’univers, c’est une collection d’instantanés richement structurés. Ils ne sont pas en communication les uns avec les autres. Ce sont des mondes à eux seuls. Notre cerveau assemble ces arrêts sur image et les repasse dans notre esprit de la même manière que des photographies passées à 24 images par seconde font que vous avez l’impression que les images que vous voyez en ce moment sont en mouvement. Mais rien ne bouge. Ce qu’on appelle le temps est une illusion. L’univers quantique est statique. Rien ne change. Tous ces instantanés de l’univers existent simultanément. » Pour la dynamique des formes, nombre des étapes clefs furent franchies entre les années 2000 et 2010 par Julian Barpour avec Niall O murchadha et d'autres. Mais c'est un trio de jeunes travaillant au Perimeter Institute qui assemblèrent la touche finale: Henrique Gomes , Sean Gryb , Tim Koslowski avec "Einstein Gravity as a 3D Conformally Invariant Theory" (2010) (https://arxiv.org/pdf/1010.2481.pdf). "Nous donnons une autre description du contenu physique de la relativité générale qui ne nécessite pas d'invariant de Lorentz espace-temps. On constate au contraire que la gravité admet une description double en termes d'une théorie où la taille locale est une illusion non fondamentale. La théorie duale est invariante par feuilletage et préserve les 3-difféomorphismes et les transformations 3D qui préservent les 3 volumes (dans le cas de l'espace compact). Localement, cette symétrie est identique à celle de la gravité de Hořava–Lifshitz dans la limite des hautes énergies, mais notre théorie est équivalente à la gravité d'Einstein. Plus précisément, nous constatons que les solutions de la relativité générale, dans une jauge où les hypersurfaces spatiales ont une courbure extrinsèque moyenne constante, peuvent être mises en correspondance avec des solutions d'une fixation de jauge particulière de la théorie duale. De plus, cette dualité n'est pas accidentelle. Nous fournissons une image géométrique générale de notre procédure qui nous permet d'échanger l'invariance par feuilletage pour l'invariance conforme. La théorie duale offre une nouvelle proposition de l'espace pour la théorie de la gravité quantique."
Agoravox.fr explique: "Ces trois jeunes physiciens ont réussi à formuler une nouvelle dynamique des configurations en utilisant des procédures mathématiques spéciales. Dans la relativité générale, la symétrie est globale et concerne les tenseurs exprimés en quatre dimensions (le difféomorphisme). L’astuce consiste à passer à une symétrie locale en trois dimensions en jouant sur les transformations conformes de Weyl qui reviennent en fait à redimensionner les figures. La procédure utilisée est définie comme transfert/échange (traduction de trading) de symétrie."
Pour faire simple et en résumé, quand on connait les idées de base de la relativité, la dynamique des formes en est l'étape suivante. Rappelons que pour la simultanéité, cela a du sens de parler de deux événements adjacents se produisant simultanément, car ils peuvent être ordonnés dans le temps, un événement pouvant toujours la cause d'un autre. Mais si les événements sont éloignés les uns des autres, nous trouvons qu'il n'y a pas d'ordre sur lequel tous les observateurs puissent se mettre d'accord, et pour certains les deux événements peuvent sembles simultanés, alors que pour d'autres observateurs, un événement semblera dans le passé de l'autre.
La taille, affirme Barbour, se comporte de la même façon. Pour deux objets adjacents, cela a du sens de les ordonner par la taille. Si un objet, ou une souris rentrent dans une boite, cela a du sens de dire que qu'il est plus petit que la boite. De même cela a du sens de dire que deux ballons de foot ont le même diamètre. Et ces comparaisons se comprennent physiquement et tous les observateurs se mettront d'accord la-dessus. Maintenant, on peut se demander si dans une galaxie voisine, la souris que nous avons prise en exemple est plus petite qu'une boite. Cette question a t-elle toujours un sens et tous les observateurs se mettront t-ils d'accord sur la réponse? Le problème est qu'on ne peut pas placer la souris dans une boite pour voir si elle y entre. Si on déplace la boite sur le lieu où se trouve la souris pour voir si la souris entre dedans, la question est différente, car boite et souris se trouvent alors maintenant au même endroit. Comment alors être sûr qu'il n'y a pas un phénomène physique faisant grossir les objets importés dans notre galaxie, tels une boite qui n'était de la taille que de l'oeil de la souris phénomène qui fera qu'elle deviendra en chemin assez grande pour contenir la souris? On pourrait remplacer la boite par une règle graduée, mais comment savons savons-nous que la règle ne va pas subir le sort inverse et devenir plus petite quand elle voyage depuis la souris jusqu'à la boite lointaine?
C'est dit Lee Smolin, cette ligne de pensée qui a conduit Julian Barbour et ses amis à proposer qu'il n'est pas raisonnable de comparer les tailles des objets distants les uns des autres. Mais par contre, on peut comparer les formes, car elles ne sont pas sujettes aux mêmes types de modifications arbitraires. C'est la relativité de taille dont il n'existe qu'une seule exception: le volume de l'univers, à tout instant, doit rester inchangé. Ce n'est pas facile de l'expliquer en langage non technique, mais de façon imagée, cela veut dire, explique Smolin, que si on rapetisse tout en un seul endroit, il doit se trouver un autre lieu quelque part où on compense en élargissant tout dans les mêmes proportions, de sorte que le volume global de l'univers ne change pas. Le volume change tout de même au cours du temps avec l'expansion de l'univers.
Bernard Dugué, dans Agoravox.fr, l'explique d'une autre Manière: "Imaginons deux observateurs, Bob et Alice, observant une sphère, par exemple une mongolfière statique (O). Alice est immobile mais Bob est embarqué dans un avion. Pour Alice, la taille de la mongolfière ne change pas. Pour Bob, la montgolfière rapetisse. On peut imaginer une autre situation dans laquelle Alice se déplace vers la montgolfière qui alors grossit en taille. Dans la description en terme de dynamique des configurations, c’est la taille qui change alors que la vitesse (liée au temps) n’est pas un élément pertinent. En terme de relativité générale, c'est la taille de la montgolfière qui ne varie pas mais la vitesse et le temps de parcours d’un lieu à un autre sont pertinents [...] la relativité du temps a été remplacée par la relativité d’échelle. Si Bob voit la taille de la montgolfière diminuer, ce n’est pas parce que sa position varie dans le temps mais c’est parce que le feuillet (configuration) contenant la figure (O) succède à d’autres feuillets de telle manière que (O) rapetisse. Ainsi, il n’y a pas d’écoulement « physique » d’un temps qui séparerait Bob de Alice."
Ainsi, la dynamique des formes est radicale lorsqu'elle parle des tailles, mais elle est conservatrice lorsqu'elle parle du temps. Il existe un débit unique pour l'écoulement du temps. C'est le même à travers tout l'univers et on n'a pas le droit de l'altérer commente Lee Smolin. Et Bernard Dugué, toujours dans Agoravox.fr, écrit: "une variable temps indépendante τ apparaît car un découplage est effectué entre jauge et dynamique. C’est d’ailleurs ce découplage qui gouverne la formulation ADM alternative de la relativité par Richard Arnowitt, Stanley Deser et Charles W. Misner et dont est issue la dynamique des configurations (que nous avons évoquée en début de ce chapitre)."
La relativité générale fonctionne un peu à l'opposé. Les tailles des objets sont, et restent fixes lorsqu'on les déplace, donc il y a du sens à comparer les tailles d'objets éloignés. Par contre c'est sur le temps et son débit que la relativité générale est "flexible". L'accélération ou le ralentissement des horloges distantes fait qu'il n'y a pas de sens physique au fait que leurs pulsation reste le même. Pour le résumer, la taille est universelle et le temps est relatif, alors qu'en dynamique des formes, le temps est universel et la taille est relative. Mais les deux théories sont équivalentes (on peut dire "duales") l'une de l'autre, parce que grâce à une astuce mathématique (voir https://arxiv.org/pdf/1010.2481.pdf), on peut échanger la la relativité du temps pour la relativité de taille. On peut décrire l'histoire de l'univers de deux manières, dans le langage de la relativité générale ou, d'une manière duale et équivalente, dans le langage de la dynamique des formes. Le contenu physique des deux descriptions sera le même et toute question sur une grandeur observable recevra la même réponse. Dans le langage de la relativité générale, la définition du temps est arbitraire et parler de ce qu'il est en des lieux éloignés n'a aucun sens. Mais dans le langage de la dynamique des formes, une notion de temps universel apparaît. Le prix à payer est que la taille devient relative et qu'il devient absurde de comparer les trailles des objets éloignés les une des autres.
2-3-2) La dualité et la redécouverte du temps.
L'équivalence relativité générale/dynamique des formes est un exemple de ce que les physiciens appellent une dualité. Il s'agit de deux descriptions d'un même phénomène, dont chacune est complète et cependant incompatible avec l'autre. C'est une découverte de la physique contemporaine. Elle fut découverte (sous différentes formulations) en 1995 par Juan Malcadena dans le contexte de la théorie des cordes avec la correspondance ADS/CFT. Elle est une des idées les plus inspirantes dans ce domaine comme en témoigne Edgar Witten avec les dualités dans la théorie M (En général on utilise le terme dualité quand deux systèmes physiques ou mathématiques apparemment très différents sont en fait équivalents parce que l'on peut passer de l'un à l'autre (et réciproquement) par une certaine transformation. Autrement dit, les théories duales sont deux approches différentes de la même réalité, deux descriptions mathématiquement différentes mais équivalentes des mêmes phénomènes physiques10. Les cinq théories des cordes qui constituent des cas-limites différents de la théorie M s'avèrent liées, mais d'une façon non triviale.)
Alors qu'il n'existe pas de notion de temps privilégié en relativité générale, il y en a une dans la théorie duale. Nous pouvons donc utiliser cette interchangeabilité pour traduire le temps en le faisant passer de la dynamique des formes vers le monde de la relativité générale. Alors, il se révèle comme un temps privilégié, camouflé derrière les équations. Dans la note 10 page 315 du livre, Lee Smolin précise: "Il y a (cependant) une condition faible sur l'espace-temps, qui est que ce dernier doit avoir ce qu'on appelle un découpage en tranche (sclicing) de courbure moyenne constante; on pense que ceci n'empêche pas d'appliquer la théorie à des espaces-temps cosmologiques. Cette notion de temps est globale et elle est déterminée dynamiquement par le champ gravitationnel et la matière. Ce n'est donc pas un retour au temps absolu de Newton. En gros, les tranches d'espace-temps sont courbées au minimum. Dans le même esprit que les bulles de savon adoptent des formes qui minimisent leur courbure, les tranches obtenues en découpant l'univers peuvent minimiser leur courbure."
3) Conclusion: le temps vient d'être redécouvert.
La notion globale de temps que nous venons de voir implique qu'en chaque événement il existe un observateur privilégié dont l'horloge mesure la passage du temps. Mais il n'y a aucun moyen de le choisir par une mesure qu'on pourrait faire dans une petite région, ce qui confirme le principe de relativité à des échelles plus petites que celle l'univers. Ce choix d'un temps global particulier est déterminé par la façon dont est distribuée la matière dans l'univers. La dynamique des formes et la dualité avec la correspondance ADS/CFT constituent donc "un pont" entre le principe de relativité et le temps global qu'exigent les théories telles que celle à laquelle aspire Lee Smolin avec des lois évolutives ou celles qui expliquent les phénomènes quantiques au moyen de variables cachées.
Il y a une grandeur par contre qui n'a pas le droit de changer lorsqu'on agrandit ou qu'on rapetisse les échelles, c'est le volume de l'univers à chaque instant, même s'in évolue au cours du temps. Ceci donne donc un sens à la taille totale de l'univers et à son expansion et nous fournit une horloge physique universelle. LE TEMPS VIENT D'ÊTRE REDECOUVERT.
Après ce chapitre 14, nous pouvons maintenant aborder le chapitre 15 du livre de Lee Smolin "la renaissance du temps": l'émergence de l'espace. Pour Dr Goulu, "Ce long chapitre est le plat de résistance du livre. C’est là que ça passe où ça casse, et j’ai mis plus de deux semaines à le digérer avec peine. Il commence très fort: L’aspect le plus mystérieux du monde est juste sous nos yeux. Rien n’est plus banal que l’espace, et pourtant lorsque nous l’examinons de près, rien n’est plus mystérieux. Je crois que le temps est réel et essentiel à une description fondamentale de la nature. Mais je crois probable que l’espace va s’avérer n’être qu’une illusion (…) Selon Smolin, l’existence d’un temps réel est indispensable pour réconcilier les deux pans de la physique, mais l’espace ne l’est pas. Parmi les théories ayant exploré l’idée que l’espace émerge d’une structure de graphe plus fondamentale, la première est la “triangulation dynamique causale”.
La renaissance du temps:
https://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WOt2LNSLQ_4 (par Dr Goulu: Donc voici ce que j’ai retenu de la première partie du livre intitulée “Le poids : la mort du temps”, dans laquelle Smolin décrit comment le temps a progressivement quasiment disparu de la physique au point que de nombreux scientifiques le considèrent comme une illusion ou une émergence )
https://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/#.WOt3jdSLQ_4 (par Dr Goulu Dans cette seconde partie, Smolin plaide en faveur de la réalité du temps et présente sa propre conception du temps. Petit rappel en préambule : Smolin est un cosmologiste reconnu qui a travaillé pendant des décennies avec les plus grands sur ce sujet, donc avant de le traiter d’hurluberlu aux idées délirantes, rappelez-vous qu’il peut vous asséner des piles d’articles “peer reviewed” et des tableaux noirs pleins de formules pour défendre son point de vue. Mais il peut aussi se planter, et il l’admet, et ce qui en fait un scientifique )
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-renaissance-du-temps-pour-en-151868 (La renaissance du temps : pour en finir avec la crise de la physique ? par Bernard Dugué)
Liens pour ce chapitre:
http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606 (Qu’est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?)
http://www.theo.phys.ulg.ac.be/oldhtml/PTF/THESES_files/Memoire_Ecker.pdf (brisures dynamiques de symétrie et mécanisme de brout-englers-higgs)
http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-dela-theorie-relativite-generale-big-bang-aurelien-barrau-45178/ (Au-delà de la théorie de la relativité générale et du Big Bang, avec Aurélien Barrau)
https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-00872968/document (Relier la mécanique quantique et la relativité générale ? Réflexions et propositions par Bernard Guy)
http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/146951/public/QFT_main.pdf (Champs Quantiques Relativistes Notes du cours du Professeur Mikha¨ıl Shaposhnikov Sven Bachmann 2007)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/einstein-bouscule-par-de-jeunes-152944 (par Bernard dugué: Einstein bousculé par de jeunes physiciens : la dynamique des configurations ou des formes)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-relativite-et-les-sciences-en-165844 (La relativité et les sciences en crise. Quelle est cette révolution qui advient ?)
autres liens:
http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-doutes-existence-energie-noire-2920/#xtor=EPR-17-%5BHEBDO%5D-20170410-%5BACTU-Des-doutes-sur-l-existence-de-l-energie-noire--%5D (Des astrophysiciens ont conduit des simulations numériques qui reproduisent l'accélération de l'expansion de l'univers sans invoquer de la nouvelle physique. Résultat : l'énergie noire pourrait ne pas exister. Toutefois, cela ne remettrait nullement en cause la théorie du Big Bang voir https://arxiv.org/abs/1607.08797)
http://www.philipmaulion.com/2017/02/fragilite-du-modele-standard-de-la-cosmologie.html? (fragilité du modèle standard de la cosmologie)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-folie-quantique-117023 (la folie quantique par kali)
http://www.philamarmotte.com/histoire.htm (Comprendre la relativité et Histoire de la physique Quantique)
http://books.openedition.org/cdf/3662 (collège de france: leibniz et le principe de raison Mots clés :
Bouveresse, Heidegger, Popper, principe de raison)
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cole_de_Copenhague_(physique) (l'école de copenhague)
http://theopedie.com/L-argument-cosmologique-est-il-compatible-avec-la-mecanique-quantique.html(L’argument cosmologique est-il compatible avec la mécanique quantique? La mécanique quantique est parfois utilisée comme argument contre l’universalité de la causalité. En effet, la mécanique quantique soulève deux problèmes quant à la causalité : l’indéterminisme lors de l’effondrement d’une onde (dans l’interprétation de Copenhague), et le théorème de l’inégalité de Bell. L’indéterminisme observé lors des transitions quantiques ne contredit pas l’axiome 7 de l’argument cosmologique car nous ne faisons pas l’hypothèse que les causes nécessitent leurs effets)
http://theopedie.com/Quelle-est-la-meilleure-version-de-l-argument-cosmologique.html (Quelle est la meilleure version de l’argument cosmologique ?)
http://www.cornu.eu.org/news/a-la-recherche-de-l-indeterminisme (A la recherche de l’indéterminisme Notes sur " la querelle du déterminisme ")
http://www.alterinfo.net/La-creation-de-l-univers-a-partir-du-neant_a10926.html (la création de l'univers à partir du néant -Les signes du Coran Mis à part une explication de l'univers, le modèle du Big-Bang a une autre implication importante. Comme Anthony Flex cité ci-dessus le dit, la science a prouvé une affirmation que seules les sources religieuses avaient soutenue jusqu'ici. La vérité défendue par les sources religieuses est celle de la création à partir du néant. En savoir plus sur http://www.alterinfo.net/La-creation-de-l-univers-a-partir-du-neant_a10926.html#bwhMx2p74Rakj4ZL.99 (la création de l'univers à partir du néant)
*Ce principe d'absence d'action sans réciproque, par ailleurs, interdit toute référence à une structure de fond. Nous l'avons vu dans l'article 1 au chapitre 1 avec "Le défi cosmologique". *Ceci constitue en fait l'essence de la philosophie du "relationalisme". Chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers.
Pour la nouvelle théorie cosmologique (encore inconnue), il ne peut y avoir de symétries fondamentales. Il résulte du "relationisme" et de ses conséquences qu'il ne peut y a avoir aucune symétrie fondamentale dans la nature. la théorie cosmologique inconnue ne devra contenir ni symétries, ni lois de conservation.
1-4) Mon article 4: (chapitre 11) Les lois évolutives. Le message principal de la partie II du livre de Lee Smolin, a été jusqu'à présent que, pour progresser, la physique doit aller au-delà du paradigme newtonien et abandonner l'idée que les lois sont éternelles et intemporelles. Il faut partir de l'idée que qu'il y a un temps qui est réel dans lequel les lois évoluent. Appelons sélection naturelle cosmologique la théorie dans laquelle les lois évoluent. Une telle théorie a été développée à la fin des années 1980 et publiée en 1992: "Did the Universe Evolve?" La S-N-C est inconcevable si le temps n'est pas réel et de plus, ce scénario implique que le temps soit universel en plus d'être réel.
Toute la discussion de ce chapitre, conclut Lee Smolin, n'est pas tant la création d'univers à partir de trous noirs ou à partir de bulles durant l'inflation que du rôle joué par le temps et la dynamique dans la logique par laquelle les scénarios expliquent des propriétés connues de l'univers et en prédisent de nouvelles. Une théorie qui postule une évolution continue au cours du temps fait mieux que la théorie intemporelle pour expliquer les éléments de preuve observationnels. Elle fait une prédiction propre, tandis que les prédictions de l'argument anthropique sont ajustables, comme on l'a vu, selon l'utilisation que nous voulons en faire. Les hypothèses basées sur l'idée que les lois de la nature évoluent avec le temps sont plus vulnérables à la falsification que les scénarios de cosmologie intemporelle, donc plus scientifiques au sens de Popper. Pour Smolin, la réalité du temps est donc la clef pour affronter le mystère de "ce" qui sélectionne les lois de la physique.
1-5) Dans mon article 5, (chapitre 12), La mécanique quantique et la libération de l'atome, nous commençons par parler du temps et ce qu'en disent les physiciens. Il se trouve que le fait de considérer que le temps est fondamental peut aider, comme nous allons le voir plus loin à résoudre l'énigme de la signification à donner à la mécanique quantique. La réalité du temps permet même une nouvelle formulation de la théorie quantique comme nous allons le voir aux chapitres 3) et 4) et cela peut nous éclairer sur la façon dont les lois évoluent avec le temps.
La physique quantique ne donne que des prédictions statistiques des résultats d'expériences. Elle est extraordinairement utile et efficace parce qu'elle fournit à la physique un langage et un cadre pour organiser d'immenses quantités de données empiriques. Si elle ne permet ni d'expliquer ni de montrer ce qui se déroule réellement au niveau subatomique, elle fournit un algorithme qui, jusqu'à ce jour fonctionne admirablement, pour prédire les probabilités des résultats d'une expérience. Mais l'efficacité n'est pas forcément un gage de véracité. Aussi, Lee Smolin en est venu à croire que la mécanique quantique connaîtra le même sort que les théories de Ptolémée et de newton. "Peut-être ne pouvons-nous pas la comprendre tout simplement parce qu'elle n'est pas vraie? Au lieu de cela, il est vraisemblable que qu'elle soit une approximation d'une théorie plus profonde qui sera plus simple à comprendre. Cette théorie plus profonde est la théorie cosmologique inconnue que désignent tous les arguments de cet ouvrage (la renaissance du temps). La clef est, ici encore, la réalité du temps" qui rendrait possible une nouvelle formulation de la mécanique quantique: "Une nouvelle interprétation de la mécanique quantique est proposée selon laquelle la priorité, la liberté et le jeu de la nouveauté jouent le rôle central. Ceci est basé sur une modification des postulats de la théorie quantique donnés par Masanes et Muller. Nous soutenons que la mécanique quantique se caractérise uniquement comme la théorie probabiliste dans laquelle les systèmes individuels ont une liberté maximale dans leurs réponses à expérimenter, compte tenu des axiomes raisonnables pour le comportement des probabilités dans une théorie physique.(voir smolin Précédence et la liberté dans la physique quantique par Luis Masanes et Markus P. Mueller). Cette nouvelle formulation est spéculative et de plus, nouvelle. Pourrait-il exister une forme de la physique dans laquelle la nature a encore plus d'un degré de liberté? Lee Smolin répond par l'affirmative en évoquant des travaux récents qui donnent une définition précise de la notion de degrés de liberté dont dispose un système quantique. Si les systèmes quantiques sont libres, ils le sont de façon maximale. Et en combinant le principe de précédence avec ce principe de liberté maximale, on obtient une nouvelle formulation de la mécanique quantique ( et"toutes les particules de l’Univers forment les « collections » de ces particules. Lorsqu’on observe un atome d’hydrogène, la position de son électron est « copiée » à partir de celle d’un autre atome d’hydrogène pris au hasard parmi tous ceux de l’Univers".)
1-6) Dans mon article 6 (chapitre 13), le combat de la relativité et du quantum, nous voyons que la formulation nouvelle de Lee Smolin ne satisfait pas le principe de raison suffisante. Or ce principe est central si on veut étendre la physique à l'univers entier car il fixe comme objectif de découvrir une raison rationnelle pour chaque choix opéré par le nature. C'est ce qui est défié par le comportement apparemment libre, sans cause, des systèmes quantiques individuels. Il semble que ce soit un aspect quantique du libre-arbitre qui se manifeste ainsi. Smolin conseille en fait une approche plus prudente selon laquelle la physique quantique est valide seulement pour de petits sous-systèmes. Il y aurait une information manquante (comme le supposait Einstein), qui serait nécessaire pour déterminer ce que fera le système, et cette information pourrait bien être présente quelque part dans l'univers et entrer en jeu lorsque nous englobons la description quantique du petit sous-système dans une théorie de l'univers global (celle que recherche Lee Smolin). Alors il pourrait exister une théorie cosmologique déterministe qui donne la physique quantique lorsque nous isolons un sous-système et ignorons le reste de l'univers. C'est la théorie des variables cachées. Le but, comme Einstein le préconisait est d'aller au-delà de l'interprétation opérationaliste, dite de Copenhague, vers une théorie plus profonde qui donne une description de chaque expérience individuelle et non plus seulement statistique. Cette théorie à laquelle aspirent Albert Einstein, David Bohm et Louis de Broglie sur les variables cachées de la mécanique quantique, (tla théorie de De Broglie-Bohm) permet de rester dans le déterminisme et le réalisme comme le préconisait Einstein, mais selon Lee Smolin, elle possède un défaut majeur pour être la théorie cosmologique à laquelle il aspire. Elle ne satisfait pas la nécessité que toutes les actions soient réciproques et qu'il n'y ait pas d'action sans réciproque, car l'onde influe à l'endroit où la particule va, mais réciproquement, la particule n'a aucune influence sur l'onde. En 2010, Smolin pensa alors à une autre version de la mécanique quantique appelée Interprétation d'ensemble. puis interprétation d'ensemble véritable. Mais comme on peut le voir dans le chapitre 4-4 de l'article 6, le prix à payer est une violation des principes de la relativité.
1-7) La physique quantique version variables cachées et le dialogue Bohm et Krishnamurti. On peut voir (cf le chapitre 3-2) un signe de cette convergence science-spiritualité dans le rencontre, en 1960, entre Krishnamurti et le physicien David Bohm dont les vues lui semblent proches des siennes. Cet article est un intermède qui fait le pont entre science et spiritualité avant d'entreprendre la suite de "ma lecture" du livre de Lee Smolin avec le chapitre 14: la renaissance du temps par la relativité
2) La renaissance du temps par la relativité (chapitre 14 du livre "la renaissance du temps"). drgoulu.com estime que "pour Smolin, le conflit entre mécanique quantique et relativité se ramène à un conflit entre la relativité et le principe de raison suffisante qu’il s’agit de résoudre en faveur de ce dernier. Ceci ne demande pas d’abandonner la théorie de la relativité mais de la reformuler". Dans mon article 6 (chapitre 13), le combat de la relativité et du quantum, nous avons vu effectivement que la formulation nouvelle de la physique quantique de Smolin, obtenue en combinant le principe de précédence avec le principe de liberté maximale ne satisfait pas le principe de raison suffisante.
2-1) La réalité du temps ouvre donc une nouvelle approche pour la réponse à la question posée dans le chapitre 1-1: *Pourquoi ces lois? Qu'est-ce qui a les a sélectionnées au détriment d'autres lois qui auraient pu gouverner le monde? Et en même temps, elle autorise une résolution inédite des mystères de la mécanique quantique. Mais il faut encore surmonter l'obstacle que nous avons vu au chapitre 1 de mon article 1(Commençons la lecture de cette partie II par le chapitre 8: "Einstein insatisfait"): l'obstacle est la conséquence de l'argumentation de l'Univers-bloc des théories de la relativité d'Einstein (qui fut l'étape ultime de l'éradication du temps hors de la physique). Cette argumentation conclut qu'il n'y a de réel que l'histoire de l'univers pris comme un tout intemporel. Lee Smolin montre comment cette éradication du temps s'est faite en 9 étapes. Il ne met pas en doute le fait que la vision de l'univers-bloc pourrait intégrer l'idée que les lois changent avec le temps, mais elle ne pourrait pas expliquer ni comment, ni pourquoi elles changent. L'argumentation de l'univers-blog repose sur la relativité de la simultanéité, un aspect important de la relativité restreinte.
Mais si le temps est réel (si l'instant présent possède une réalité), il y a une frontière qui délimite le présent, qui est réel, du futur, non encore réel. Tous les observateurs sont d'accord sur cette frontière. Ceci implique une notion physique de la simultanéité qui soit universelle et qui inclue tous les événements distants, donc la totalité de l'univers. On peut appeler ce temps "un temps global privilégié" (global, car cette définition du temps s'étend à tout l'univers).
On voit donc bien ici la confrontation et la contradiction entre un temps global privilégié et la théorie de la relativité qui interdit un temps privilégié. Comme nous l'avons vu dans l'article 6 au chapitre 4-4, "les prévisions statistiques de l'interprétation d'ensemble véritable reproduisent celles de la théorie quantique et peuvent donc être cohérentes avec la relativité. Il y a simultanéité privilégiée et donc un temps privilégié, tout comme pour la théorie de De Broglie-Bohm". Le temps privilégié est donc un ingrédient indispensable de toute théorie à variables cachées qui pourrait expliquer les choix opérés par les systèmes quantiques individuels. Il y a donc un conflit entre la relativité de la simultanéité et le principe de raison suffisante.
Pour la nouvelle théorie cosmologique recherchée par Smolin, il est nécessaire de respecter le principe de raison suffisante. Cela signifie donc qu'il faut abandonner la relativité de la simultanéité et adopter son contraire, c'est à dire qu'il existe une notion globale privilégiée du temps. Heureusement, cela ne signifie pas abandonner la théorie de la relativité, il faut seulement la reformuler en une manière nouvelle et plus profonde de comprendre la relativité générale avec une conception nouvelle de temps réel.
2-2) Comment voir expérimentalement s'il y a des observateurs privilégiés?
La notion privilégiée de temps global (temps cosmique) concerne une famille d'observateurs, répartis à travers l'univers, dont les horloges peuvent mesurer ce temps. Cela implique qu'ils aient un état d'immobilité privilégiée qui rappelle l'éther d'avant Einstein. Pour les physiciens d'alors, l'éther était nécessaire parce que les ondes de lumière avaient besoin d'un milieu dans lequel se propager. Mais Einstein avait démoli cette supposition parce que son principe de relativité de la simultanéité implique qu'il n'y ait ni éther, ni état d'immobilité. On pourrait penser que c'est l'expérience de Michelson-Morley qui avait démoli l'idée de l'éther, mais avant 1905 et Einstein, personne n'a eu la perspicacité de le reconnaître. L'élimination de l'éther fut un grand triomphe du raisonnement qui se veut scientifique et discipliné sur des manières de penser que Smolin dit "paresseuses": "Il était si facile de penser au monde dans les termes d'Aristote" qui distinguait le repos en tant qu'état, Et pourtant Lee Smolin revient sur l'idée d'une notion de temps privilégié malgré le triomphe d'Einstein sur l'éther pour prendre au sérieux la réalité du temps.
Cette notion de temps global privilégiée contredit la relativité des référentiels inertiels qui dit qu'il n'y a pas de moyen expérimental ou observationnel de distinguer un observateur supposé être au repos de ceux qui se déplacent avec une vitesse arbitraire, mais constante. Voyons deux façons de sélectionner des familles d'observateurs privilégiés.
2-2-1) Sélectionner ces observateurs grâce aux mouvements des galaxies. Lorsque nous regardons autour de nous avec des télescopes, nous voyons la grande majorité des galaxies s'éloigner de nous avec la même vitesse dans toutes les directions (si elles sont à la même distance de nous). Mais ceci ne peut être vrai que pour un observateur (nous en l'occurrence), car une personne s'éloignant rapidement de nous en rattrapant ces galaxies, les verrait se déplacer moins vite que celles qui sont derrière elles. De plus les scientifiques ont de bons indices que l'univers est homogène à une échelle assez grande (les galaxies sont uniformément distribuées dans l'espace), c'est à dire qu'il semble être le même dans toutes les directions. Nous pouvons en déduire qu'en chaque point de l'espace il y a un observateur particulier qui voit les galaxies s'éloigner de lui avec la même vitesse dans toutes les directions. Ainsi les mouvements des galaxies sélectionnent un observateur privilégié et donc un état privilégié de repos en chaque point de l'espace.
2-2-2) Utiliser le rayonnement du fond diffus cosmologique ou C M B.
Ces observateurs privilégiés voient le C M B arriver à la même température depuis toutes les directions du ciel. Voir la note 4 page 314: supposons que l'on se déplace vers le nord par rapport à cet observateur particulier. Nous verrons le rayonnement C M B nous parvenir depuis le nord, mais décalé vers le bleu (effet Doppler qui décale l'énergie de chaque photon vers le haut et augmente la température de ceux qui viennent vers nous depuis le nord). Les photons du C M B qui arrivent du sud subissent l'effet opposé; leurs fréquences sont décalées vers le rouge et leur température plus basse. Ainsi, on peut conclure qu'on se déplace par rapport à un fond micro-onde cosmologique. A l'inverse, un observateur qui constate, comme nous sur Terre, que la température est la même dans toutes les directions doit conclure qu'il est au repos par rapport au C M B.
2-2-3) Heureusement ces deux familles coïncident.
Les galaxies semblent être immobiles dans le même système de référence dans lequel le C M B vient à nous avec la même température depuis toutes les directions (le notre en observant ce C M B?), les galaxies semblent être immobiles. Ainsi, l'univers est organisé d'une manière qui sélectionne un état de repos privilégié. Ce fait n'a pas besoin de contredire la relativité du mouvement. Une théorie peut avoir une symétrie qui n'est pas respectée par ses solutions. Au contraire, certaines des solutions brisent souvent la symétrie de la théorie. Notre univers représente juste une solution aux équations de la la relativité générale. Elle peut être asymétrique, c'est à dire inclure un état de repos privilégié, sans contredire le principe que la théorie possède une symétrie. Comme pour les théories de jauge, électromagnétique ou électro-faible, l'univers pourrait avoir commencé d'une façon qui brisa la symétrie.
2-2-4) Que signifie cette notion privilégiée de temps global?
Pourquoi l'univers est t-il dans un état particulier qui sélectionne ainsi une famille privilégiée d'observateurs? C'est une autre question sur l'origine si particulière des conditions initiales que nous avons abordées et à laquelle la relativité générale seule ne peut répondre. C'est un autre indice de quelque chose de plus profond. Peut-être cet état de repos privilégié de l'univers nous dit t-il quelque chose sur un niveau sur un niveau de la physique "inférieur" à celui de la relativité générale, quelque chose de plus profond? Mais alors, cet état devrait se manifester dans d'autres sortes d'expériences! Aux échelles plus petites que l'échelle cosmologique, une quantité impressionnante de preuves confirme les prédictions de la relativité restreinte et celle des systèmes inertiels. Elles peuvent être comprises comme le test permettant de savoir s'il existe un état d'immobilité préféré dans la nature. En particulier, la relativité a été testée dans des circonstances extrêmes par exemple avec des protons voyageant à la vitesse de 0,99999 c (c=vitesse de la lumière). Les effets relativistes y sont si importants qu'ils on une énergie 10 milliards de fois plus importants que l'énergie inhérente à leur masse. Certaines théories avaient prédit l'écroulement de principe de relativité aux environ de ces énergies, ce qui n'a pas été le cas. D'autres observations récentes testent et confirment que tous les photons vont à la même vitesse avec une précision stupéfiante, même à l'issue d'un voyage de 10 milliard d'années côte à côte. Des théoriciens ont été déçus car ils s'attendaient à ce que les effets de la gravitation quantique affectent la vitesse de la lumière par un facteur qui dépendrait de l'énergie du photon. Un autre ensemble d'observations a confirmé avec un haut degré de précision que la vitesse limite des neutrinos est la même que pour la lumière, contrairement aux rapports prématurés sur des neutrinos supra-luminiques en 2011. Les observations fournissent donc un résultat mitigé. A grand échelle, on trouve des éléments de preuve pour un état privilégié de repos, mais aux échelles plus petites, il y a des preuves que le principe de la relativité règne. Le chapitre suivant montre comment résoudre ce dilemme.
2-3) Reformuler la théorie de la relativité: la dynamique des formes (par Bernard Dugué).
au chapitre 2-1, nous avons conclu qu'il faut seulement reformuler la relativité générale en une manière nouvelle et plus profonde de la comprendre, alors comment la reformuler avec une notion privilégiée de temps? Cette reformulation est juste une autre façon de comprendre la relativité générale. Mais elle fait apparaître une synchronisation physique privilégiée des horloges à travers tout l'univers. Le choix de cette synchronisation privilégiée dépend de la distribution de matière et du rayonnement gravitationnel dans l'univers. Ce n'est donc pas un retour en arrière vers Newton et le concept de temps absolu. De plus, aucune mesure locale ne permet pas non plus de le découvrir et donc c'est compatible avec le principe de relativité pour les petits sous-systèmes de l'univers que l'on peut mesurer et observer. La théorie qui permet ce renversement de perspective s'appelle "dynamique des formes ou des configurations".
[Remarque: voir la note 6 page 315: d'autres définitions d'une notion de temps protégé ont été proposées. Seuls les développements futurs ou peut-être l'expérience pourront décider laquelle est correcte. Parmi les propositions , on trouve: 1:"General Relativity Without Paradigm of Space-Time Covariance: Sensible Quantum Gravity and Resolution of the Problem of Time" par Chopin Soo & Hoi-Lai Yu (2012)(https://arxiv.org/pdf/1201.3164.pdf). 2:"Intrinsic Time Gravity and the Lichnerowicz-York Equation" par Niall Ó Murchadha , Chopin Soo , Hoi-Lai Yu (2012) (https://arxiv.org/pdf/1208.2525.pdf) 3: "Space Time and the Passage of Time" par George FR Ellis , Rituparno Goswami (2012) https://arxiv.org/pdf/1208.2611.pdf.]
2-3-1) La dynamique des formes.
La dynamique des formes (ou des configurations) est ni plus ni moins qu’une alternative permettant de décrire l’étendue spatio-temporelle et gravifique en concurrençant la cosmologie relativiste d’Einstein. Le principe central est que toute réalité est connectée aux formes des objets et tout changement et tout changement réel n'est que changement de ces formes. La taille intrinsèque d'un objet est une illusion et ne veut rien dire fondamentalement et le fait que les objets nous semblent avoir une forme est une illusion.
Cette théorie alternative a une longue histoire. Elle tire son origine d’une formulation alternative de la relativité, le formalisme ADM (par Richard Arnowitt, Stanley Deser et Charles W. Misner), puis d’une interprétation du principe de Mach (ni espace ni temps absolu; tout est relation).
C'est Julian Barbour, un grand défenseur de la philosophie relationnelle, dont il est question avec sa cosmologie quantique au chapitre 7 de "la renaissance du temps" qui créa le changement de perspective avec son livre de 1999 "la fin du temps". Le relationnalisme a été évoqué dans mon article 3 (nouveaux principes de cosmologie au chap. 2-2). Il dit que chaque entité dans l'univers évolue dynamiquement, en étant en interaction avec tout le reste de l'univers. Dans le chapitre 2-4, nous avons vu que la théorie de la relativité générale a déjà dissous le temps en liant intimement espace et temps. Le temps disparaîtra t-il comme dans la cosmologie quantique de Julian Barbour? Pour ce dernier, le temps n'existe pas comme pour Einstein pour qui le temps est une illusion, mais la dynamique des formes et des configurations bouscule quelque peu Einstein!
Espritsciencemetaphysiques.com nous le dit: Julian Barbour a voulu réconcilier la relativité d’Einstein avec la mécanique quantique, ceci en utilisant l’équation de Wheeler-DeWitt (1967) où le paramètre temps n’intervient pas. Qu’a donc imaginé Barbour à partir de ce constat? Voilà ce qu’il nous dit: " « L’univers n’a pas besoin du temps. Les objets sont là d’abord et le temps en est déduit après coup. L’ensemble du temps existe dans des tranches d’espace. Notre passé est un autre monde ou une autre configuration possible de l’univers. C’est un autre « Maintenant ». L’instant n’est pas le temps, le temps est dans l’instant. Il n’y a pas de passé unique en mécanique quantique et si l’on veut réconcilier la relativité d’Einstein avec la mécanique quantique, on s’aperçoit que le paramètre temps n’existe pas. Au niveau de réalité le plus profond, il n’y a pas de temps, ce qui compte c’est la façon dont les objets interagissent dans des arrêts sur image d’espace. Ma vision de l’univers, c’est une collection d’instantanés richement structurés. Ils ne sont pas en communication les uns avec les autres. Ce sont des mondes à eux seuls. Notre cerveau assemble ces arrêts sur image et les repasse dans notre esprit de la même manière que des photographies passées à 24 images par seconde font que vous avez l’impression que les images que vous voyez en ce moment sont en mouvement. Mais rien ne bouge. Ce qu’on appelle le temps est une illusion. L’univers quantique est statique. Rien ne change. Tous ces instantanés de l’univers existent simultanément. » Pour la dynamique des formes, nombre des étapes clefs furent franchies entre les années 2000 et 2010 par Julian Barpour avec Niall O murchadha et d'autres. Mais c'est un trio de jeunes travaillant au Perimeter Institute qui assemblèrent la touche finale: Henrique Gomes , Sean Gryb , Tim Koslowski avec "Einstein Gravity as a 3D Conformally Invariant Theory" (2010) (https://arxiv.org/pdf/1010.2481.pdf). "Nous donnons une autre description du contenu physique de la relativité générale qui ne nécessite pas d'invariant de Lorentz espace-temps. On constate au contraire que la gravité admet une description double en termes d'une théorie où la taille locale est une illusion non fondamentale. La théorie duale est invariante par feuilletage et préserve les 3-difféomorphismes et les transformations 3D qui préservent les 3 volumes (dans le cas de l'espace compact). Localement, cette symétrie est identique à celle de la gravité de Hořava–Lifshitz dans la limite des hautes énergies, mais notre théorie est équivalente à la gravité d'Einstein. Plus précisément, nous constatons que les solutions de la relativité générale, dans une jauge où les hypersurfaces spatiales ont une courbure extrinsèque moyenne constante, peuvent être mises en correspondance avec des solutions d'une fixation de jauge particulière de la théorie duale. De plus, cette dualité n'est pas accidentelle. Nous fournissons une image géométrique générale de notre procédure qui nous permet d'échanger l'invariance par feuilletage pour l'invariance conforme. La théorie duale offre une nouvelle proposition de l'espace pour la théorie de la gravité quantique."
Agoravox.fr explique: "Ces trois jeunes physiciens ont réussi à formuler une nouvelle dynamique des configurations en utilisant des procédures mathématiques spéciales. Dans la relativité générale, la symétrie est globale et concerne les tenseurs exprimés en quatre dimensions (le difféomorphisme). L’astuce consiste à passer à une symétrie locale en trois dimensions en jouant sur les transformations conformes de Weyl qui reviennent en fait à redimensionner les figures. La procédure utilisée est définie comme transfert/échange (traduction de trading) de symétrie."
Pour faire simple et en résumé, quand on connait les idées de base de la relativité, la dynamique des formes en est l'étape suivante. Rappelons que pour la simultanéité, cela a du sens de parler de deux événements adjacents se produisant simultanément, car ils peuvent être ordonnés dans le temps, un événement pouvant toujours la cause d'un autre. Mais si les événements sont éloignés les uns des autres, nous trouvons qu'il n'y a pas d'ordre sur lequel tous les observateurs puissent se mettre d'accord, et pour certains les deux événements peuvent sembles simultanés, alors que pour d'autres observateurs, un événement semblera dans le passé de l'autre.
La taille, affirme Barbour, se comporte de la même façon. Pour deux objets adjacents, cela a du sens de les ordonner par la taille. Si un objet, ou une souris rentrent dans une boite, cela a du sens de dire que qu'il est plus petit que la boite. De même cela a du sens de dire que deux ballons de foot ont le même diamètre. Et ces comparaisons se comprennent physiquement et tous les observateurs se mettront d'accord la-dessus. Maintenant, on peut se demander si dans une galaxie voisine, la souris que nous avons prise en exemple est plus petite qu'une boite. Cette question a t-elle toujours un sens et tous les observateurs se mettront t-ils d'accord sur la réponse? Le problème est qu'on ne peut pas placer la souris dans une boite pour voir si elle y entre. Si on déplace la boite sur le lieu où se trouve la souris pour voir si la souris entre dedans, la question est différente, car boite et souris se trouvent alors maintenant au même endroit. Comment alors être sûr qu'il n'y a pas un phénomène physique faisant grossir les objets importés dans notre galaxie, tels une boite qui n'était de la taille que de l'oeil de la souris phénomène qui fera qu'elle deviendra en chemin assez grande pour contenir la souris? On pourrait remplacer la boite par une règle graduée, mais comment savons savons-nous que la règle ne va pas subir le sort inverse et devenir plus petite quand elle voyage depuis la souris jusqu'à la boite lointaine?
C'est dit Lee Smolin, cette ligne de pensée qui a conduit Julian Barbour et ses amis à proposer qu'il n'est pas raisonnable de comparer les tailles des objets distants les uns des autres. Mais par contre, on peut comparer les formes, car elles ne sont pas sujettes aux mêmes types de modifications arbitraires. C'est la relativité de taille dont il n'existe qu'une seule exception: le volume de l'univers, à tout instant, doit rester inchangé. Ce n'est pas facile de l'expliquer en langage non technique, mais de façon imagée, cela veut dire, explique Smolin, que si on rapetisse tout en un seul endroit, il doit se trouver un autre lieu quelque part où on compense en élargissant tout dans les mêmes proportions, de sorte que le volume global de l'univers ne change pas. Le volume change tout de même au cours du temps avec l'expansion de l'univers.
Bernard Dugué, dans Agoravox.fr, l'explique d'une autre Manière: "Imaginons deux observateurs, Bob et Alice, observant une sphère, par exemple une mongolfière statique (O). Alice est immobile mais Bob est embarqué dans un avion. Pour Alice, la taille de la mongolfière ne change pas. Pour Bob, la montgolfière rapetisse. On peut imaginer une autre situation dans laquelle Alice se déplace vers la montgolfière qui alors grossit en taille. Dans la description en terme de dynamique des configurations, c’est la taille qui change alors que la vitesse (liée au temps) n’est pas un élément pertinent. En terme de relativité générale, c'est la taille de la montgolfière qui ne varie pas mais la vitesse et le temps de parcours d’un lieu à un autre sont pertinents [...] la relativité du temps a été remplacée par la relativité d’échelle. Si Bob voit la taille de la montgolfière diminuer, ce n’est pas parce que sa position varie dans le temps mais c’est parce que le feuillet (configuration) contenant la figure (O) succède à d’autres feuillets de telle manière que (O) rapetisse. Ainsi, il n’y a pas d’écoulement « physique » d’un temps qui séparerait Bob de Alice."
Ainsi, la dynamique des formes est radicale lorsqu'elle parle des tailles, mais elle est conservatrice lorsqu'elle parle du temps. Il existe un débit unique pour l'écoulement du temps. C'est le même à travers tout l'univers et on n'a pas le droit de l'altérer commente Lee Smolin. Et Bernard Dugué, toujours dans Agoravox.fr, écrit: "une variable temps indépendante τ apparaît car un découplage est effectué entre jauge et dynamique. C’est d’ailleurs ce découplage qui gouverne la formulation ADM alternative de la relativité par Richard Arnowitt, Stanley Deser et Charles W. Misner et dont est issue la dynamique des configurations (que nous avons évoquée en début de ce chapitre)."
La relativité générale fonctionne un peu à l'opposé. Les tailles des objets sont, et restent fixes lorsqu'on les déplace, donc il y a du sens à comparer les tailles d'objets éloignés. Par contre c'est sur le temps et son débit que la relativité générale est "flexible". L'accélération ou le ralentissement des horloges distantes fait qu'il n'y a pas de sens physique au fait que leurs pulsation reste le même. Pour le résumer, la taille est universelle et le temps est relatif, alors qu'en dynamique des formes, le temps est universel et la taille est relative. Mais les deux théories sont équivalentes (on peut dire "duales") l'une de l'autre, parce que grâce à une astuce mathématique (voir https://arxiv.org/pdf/1010.2481.pdf), on peut échanger la la relativité du temps pour la relativité de taille. On peut décrire l'histoire de l'univers de deux manières, dans le langage de la relativité générale ou, d'une manière duale et équivalente, dans le langage de la dynamique des formes. Le contenu physique des deux descriptions sera le même et toute question sur une grandeur observable recevra la même réponse. Dans le langage de la relativité générale, la définition du temps est arbitraire et parler de ce qu'il est en des lieux éloignés n'a aucun sens. Mais dans le langage de la dynamique des formes, une notion de temps universel apparaît. Le prix à payer est que la taille devient relative et qu'il devient absurde de comparer les trailles des objets éloignés les une des autres.
2-3-2) La dualité et la redécouverte du temps.
L'équivalence relativité générale/dynamique des formes est un exemple de ce que les physiciens appellent une dualité. Il s'agit de deux descriptions d'un même phénomène, dont chacune est complète et cependant incompatible avec l'autre. C'est une découverte de la physique contemporaine. Elle fut découverte (sous différentes formulations) en 1995 par Juan Malcadena dans le contexte de la théorie des cordes avec la correspondance ADS/CFT. Elle est une des idées les plus inspirantes dans ce domaine comme en témoigne Edgar Witten avec les dualités dans la théorie M (En général on utilise le terme dualité quand deux systèmes physiques ou mathématiques apparemment très différents sont en fait équivalents parce que l'on peut passer de l'un à l'autre (et réciproquement) par une certaine transformation. Autrement dit, les théories duales sont deux approches différentes de la même réalité, deux descriptions mathématiquement différentes mais équivalentes des mêmes phénomènes physiques10. Les cinq théories des cordes qui constituent des cas-limites différents de la théorie M s'avèrent liées, mais d'une façon non triviale.)
Alors qu'il n'existe pas de notion de temps privilégié en relativité générale, il y en a une dans la théorie duale. Nous pouvons donc utiliser cette interchangeabilité pour traduire le temps en le faisant passer de la dynamique des formes vers le monde de la relativité générale. Alors, il se révèle comme un temps privilégié, camouflé derrière les équations. Dans la note 10 page 315 du livre, Lee Smolin précise: "Il y a (cependant) une condition faible sur l'espace-temps, qui est que ce dernier doit avoir ce qu'on appelle un découpage en tranche (sclicing) de courbure moyenne constante; on pense que ceci n'empêche pas d'appliquer la théorie à des espaces-temps cosmologiques. Cette notion de temps est globale et elle est déterminée dynamiquement par le champ gravitationnel et la matière. Ce n'est donc pas un retour au temps absolu de Newton. En gros, les tranches d'espace-temps sont courbées au minimum. Dans le même esprit que les bulles de savon adoptent des formes qui minimisent leur courbure, les tranches obtenues en découpant l'univers peuvent minimiser leur courbure."
3) Conclusion: le temps vient d'être redécouvert.
La notion globale de temps que nous venons de voir implique qu'en chaque événement il existe un observateur privilégié dont l'horloge mesure la passage du temps. Mais il n'y a aucun moyen de le choisir par une mesure qu'on pourrait faire dans une petite région, ce qui confirme le principe de relativité à des échelles plus petites que celle l'univers. Ce choix d'un temps global particulier est déterminé par la façon dont est distribuée la matière dans l'univers. La dynamique des formes et la dualité avec la correspondance ADS/CFT constituent donc "un pont" entre le principe de relativité et le temps global qu'exigent les théories telles que celle à laquelle aspire Lee Smolin avec des lois évolutives ou celles qui expliquent les phénomènes quantiques au moyen de variables cachées.
Il y a une grandeur par contre qui n'a pas le droit de changer lorsqu'on agrandit ou qu'on rapetisse les échelles, c'est le volume de l'univers à chaque instant, même s'in évolue au cours du temps. Ceci donne donc un sens à la taille totale de l'univers et à son expansion et nous fournit une horloge physique universelle. LE TEMPS VIENT D'ÊTRE REDECOUVERT.
Après ce chapitre 14, nous pouvons maintenant aborder le chapitre 15 du livre de Lee Smolin "la renaissance du temps": l'émergence de l'espace. Pour Dr Goulu, "Ce long chapitre est le plat de résistance du livre. C’est là que ça passe où ça casse, et j’ai mis plus de deux semaines à le digérer avec peine. Il commence très fort: L’aspect le plus mystérieux du monde est juste sous nos yeux. Rien n’est plus banal que l’espace, et pourtant lorsque nous l’examinons de près, rien n’est plus mystérieux. Je crois que le temps est réel et essentiel à une description fondamentale de la nature. Mais je crois probable que l’espace va s’avérer n’être qu’une illusion (…) Selon Smolin, l’existence d’un temps réel est indispensable pour réconcilier les deux pans de la physique, mais l’espace ne l’est pas. Parmi les théories ayant exploré l’idée que l’espace émerge d’une structure de graphe plus fondamentale, la première est la “triangulation dynamique causale”.
La renaissance du temps:
https://www.drgoulu.com/2015/01/28/la-renaissance-du-temps/#.WOt2LNSLQ_4 (par Dr Goulu: Donc voici ce que j’ai retenu de la première partie du livre intitulée “Le poids : la mort du temps”, dans laquelle Smolin décrit comment le temps a progressivement quasiment disparu de la physique au point que de nombreux scientifiques le considèrent comme une illusion ou une émergence )
https://www.drgoulu.com/2015/12/31/la-renaissance-du-temps-22/#.WOt3jdSLQ_4 (par Dr Goulu Dans cette seconde partie, Smolin plaide en faveur de la réalité du temps et présente sa propre conception du temps. Petit rappel en préambule : Smolin est un cosmologiste reconnu qui a travaillé pendant des décennies avec les plus grands sur ce sujet, donc avant de le traiter d’hurluberlu aux idées délirantes, rappelez-vous qu’il peut vous asséner des piles d’articles “peer reviewed” et des tableaux noirs pleins de formules pour défendre son point de vue. Mais il peut aussi se planter, et il l’admet, et ce qui en fait un scientifique )
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-renaissance-du-temps-pour-en-151868 (La renaissance du temps : pour en finir avec la crise de la physique ? par Bernard Dugué)
Liens pour ce chapitre:
http://www.matierevolution.fr/spip.php?article606 (Qu’est-ce que la rupture de symétrie (ou brisure spontanée de symétrie) ?)
http://www.theo.phys.ulg.ac.be/oldhtml/PTF/THESES_files/Memoire_Ecker.pdf (brisures dynamiques de symétrie et mécanisme de brout-englers-higgs)
http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/astronomie-dela-theorie-relativite-generale-big-bang-aurelien-barrau-45178/ (Au-delà de la théorie de la relativité générale et du Big Bang, avec Aurélien Barrau)
https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-00872968/document (Relier la mécanique quantique et la relativité générale ? Réflexions et propositions par Bernard Guy)
http://itp.epfl.ch/webdav/site/itp/users/146951/public/QFT_main.pdf (Champs Quantiques Relativistes Notes du cours du Professeur Mikha¨ıl Shaposhnikov Sven Bachmann 2007)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/einstein-bouscule-par-de-jeunes-152944 (par Bernard dugué: Einstein bousculé par de jeunes physiciens : la dynamique des configurations ou des formes)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-relativite-et-les-sciences-en-165844 (La relativité et les sciences en crise. Quelle est cette révolution qui advient ?)
autres liens:
http://www.futura-sciences.com/sciences/actualites/univers-doutes-existence-energie-noire-2920/#xtor=EPR-17-%5BHEBDO%5D-20170410-%5BACTU-Des-doutes-sur-l-existence-de-l-energie-noire--%5D (Des astrophysiciens ont conduit des simulations numériques qui reproduisent l'accélération de l'expansion de l'univers sans invoquer de la nouvelle physique. Résultat : l'énergie noire pourrait ne pas exister. Toutefois, cela ne remettrait nullement en cause la théorie du Big Bang voir https://arxiv.org/abs/1607.08797)
http://www.philipmaulion.com/2017/02/fragilite-du-modele-standard-de-la-cosmologie.html? (fragilité du modèle standard de la cosmologie)
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/la-folie-quantique-117023 (la folie quantique par kali)
http://www.philamarmotte.com/histoire.htm (Comprendre la relativité et Histoire de la physique Quantique)
http://books.openedition.org/cdf/3662 (collège de france: leibniz et le principe de raison Mots clés :
Bouveresse, Heidegger, Popper, principe de raison)
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cole_de_Copenhague_(physique) (l'école de copenhague)
http://theopedie.com/L-argument-cosmologique-est-il-compatible-avec-la-mecanique-quantique.html(L’argument cosmologique est-il compatible avec la mécanique quantique? La mécanique quantique est parfois utilisée comme argument contre l’universalité de la causalité. En effet, la mécanique quantique soulève deux problèmes quant à la causalité : l’indéterminisme lors de l’effondrement d’une onde (dans l’interprétation de Copenhague), et le théorème de l’inégalité de Bell. L’indéterminisme observé lors des transitions quantiques ne contredit pas l’axiome 7 de l’argument cosmologique car nous ne faisons pas l’hypothèse que les causes nécessitent leurs effets)
http://theopedie.com/Quelle-est-la-meilleure-version-de-l-argument-cosmologique.html (Quelle est la meilleure version de l’argument cosmologique ?)
http://www.cornu.eu.org/news/a-la-recherche-de-l-indeterminisme (A la recherche de l’indéterminisme Notes sur " la querelle du déterminisme ")
http://www.alterinfo.net/La-creation-de-l-univers-a-partir-du-neant_a10926.html (la création de l'univers à partir du néant -Les signes du Coran Mis à part une explication de l'univers, le modèle du Big-Bang a une autre implication importante. Comme Anthony Flex cité ci-dessus le dit, la science a prouvé une affirmation que seules les sources religieuses avaient soutenue jusqu'ici. La vérité défendue par les sources religieuses est celle de la création à partir du néant. En savoir plus sur http://www.alterinfo.net/La-creation-de-l-univers-a-partir-du-neant_a10926.html#bwhMx2p74Rakj4ZL.99 (la création de l'univers à partir du néant)
la relativité: http://www.matierevolution.fr/spip.php?article630 (qu'est-ce que la relativité d'einstein)
http://revolisation.blogspot.fr/2011/02/une-etude-critique-materialiste-de-la.html (Une étude critique (matérialiste) de "La Relativité" de Albert Einstein. Cet ouvrage est une escroquerie, rédigé par un charlatan dépourvu de cohérence et de pertinence. Un salmigondis antimatérialiste contre Isaac Newton, Friedrich Engels et VI. Lénine)
https://blogs.mediapart.fr/sans-faction/blog/200114/toutain-et-la-relativite-pourquoi-il-sest-plante-2-une-erreur-de-niveau-4eme (Toutain et la relativité - pourquoi il s'est planté. 2: une erreur de niveau 4ème)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Libre_arbitre (libre arbitre Le libre arbitre est la faculté qu’aurait l'être humain de se déterminer librement et par lui seul, à agir et à penser, par opposition au déterminisme ou au fatalisme)
https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-00872968/document (Relier la mécanique quantique et la relativité générale ? Réflexions et propositions par Bernard Guy)
luminet et l'univers holographique:
http://www.dubigbangauvivant.com/index2.html
L'univers holographique vu par Jean-Pierre luminet (l'univers est t-il holographique?)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/07/27/lunivers-holographique-1/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (1) : LE PARADOXE DE L’INFORMATION)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/08/07/lunivers-holographique-2-gravite-quantique-facon-theorie-cordes/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (2) : LA GRAVITÉ QUANTIQUE FAÇON THÉORIE DES CORDES)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/08/20/lunivers-holographique-3-de-lentropie-a-lhypothese-holographique/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (3) : DE L’ENTROPIE À L’HYPOTHÈSE HOLOGRAPHIQUE)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/09/13/lunivers-holographique-4-conjecture-de-maldacena/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (4) : LA CONJECTURE DE MALDACENA)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/09/22/lunivers-holographique-5-quete-dualites/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (5) : LA QUÊTE DES DUALITÉS)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/10/18/lunivers-holographique-6-black-holism / (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (6) : BLACK HOLISM)
http://pranique.com/luniverolografic.html (l'univers holographique vu par alain aspect et david bohm)
http://www.gurumed.org/2015/04/29/vivons-nous-dans-un-hologramme-notre-univers-sy-prte/ (Vivons-nous dans un hologramme ? Notre univers s’y prête…)
http://revolisation.blogspot.fr/2011/02/une-etude-critique-materialiste-de-la.html (Une étude critique (matérialiste) de "La Relativité" de Albert Einstein. Cet ouvrage est une escroquerie, rédigé par un charlatan dépourvu de cohérence et de pertinence. Un salmigondis antimatérialiste contre Isaac Newton, Friedrich Engels et VI. Lénine)
https://blogs.mediapart.fr/sans-faction/blog/200114/toutain-et-la-relativite-pourquoi-il-sest-plante-2-une-erreur-de-niveau-4eme (Toutain et la relativité - pourquoi il s'est planté. 2: une erreur de niveau 4ème)
https://fr.wikipedia.org/wiki/Libre_arbitre (libre arbitre Le libre arbitre est la faculté qu’aurait l'être humain de se déterminer librement et par lui seul, à agir et à penser, par opposition au déterminisme ou au fatalisme)
https://halshs.archives-ouvertes.fr/hal-00872968/document (Relier la mécanique quantique et la relativité générale ? Réflexions et propositions par Bernard Guy)
luminet et l'univers holographique:
http://www.dubigbangauvivant.com/index2.html
L'univers holographique vu par Jean-Pierre luminet (l'univers est t-il holographique?)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/07/27/lunivers-holographique-1/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (1) : LE PARADOXE DE L’INFORMATION)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/08/07/lunivers-holographique-2-gravite-quantique-facon-theorie-cordes/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (2) : LA GRAVITÉ QUANTIQUE FAÇON THÉORIE DES CORDES)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/08/20/lunivers-holographique-3-de-lentropie-a-lhypothese-holographique/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (3) : DE L’ENTROPIE À L’HYPOTHÈSE HOLOGRAPHIQUE)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/09/13/lunivers-holographique-4-conjecture-de-maldacena/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (4) : LA CONJECTURE DE MALDACENA)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/09/22/lunivers-holographique-5-quete-dualites/ (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (5) : LA QUÊTE DES DUALITÉS)
http://blogs.futura-sciences.com/luminet/2016/10/18/lunivers-holographique-6-black-holism / (L’UNIVERS HOLOGRAPHIQUE (6) : BLACK HOLISM)
http://pranique.com/luniverolografic.html (l'univers holographique vu par alain aspect et david bohm)
http://www.gurumed.org/2015/04/29/vivons-nous-dans-un-hologramme-notre-univers-sy-prte/ (Vivons-nous dans un hologramme ? Notre univers s’y prête…)
Aucun commentaire:
Enregistrer un commentaire