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La nature émergente de l’espace-temps pourrait expliquer les phénomènes quantiques de l’Univers

espace temps emergent
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De nombreux phénomènes qui émergent dans l’Univers demeurent inexpliqués ou mal compris. Pour la plupart, ils sont le produit de la mécanique quantique, comme l’intrication quantique ou l’effet tunnel quantique. L’origine de ces phénomènes pourrait provenir de la nature quantique de l’espace-temps lui-même, qui serait alors émergent. Cette hypothèse, avancée par des chercheurs portugais, passerait notamment par l’unification de la relativité générale et de la mécanique quantique.

Selon un article récent, l’espace-temps lui-même n’est rien de plus qu’un produit de la mécanique quantique. Et les distorsions dans cette « étrangeté » quantique peuvent expliquer pourquoi des phénomènes curieux tels que l’intrication et l’effet tunnel quantique se produisent. L’idée repose en réalité sur plusieurs hypothèses antérieures.

En fait, elle pourrait relier fondamentalement les deux plus grandes théories de la physique — la relativité générale et la mécanique quantique, en considérant l’espace-temps comme un phénomène émergent. Les détails ont été publiés dans la revue Journal of Applied Mathematics and Physics.

« Si l’on accepte que des phénomènes gravitationnels tels que la formation de systèmes planétaires, de galaxies ou même de trous noirs, aient la même origine que l’intrication et l’effet tunnel quantique, une unification entre la physique quantique et la gravité peut être réalisée » explique Paulo Castro, physicien à  l’Université de Lisbonne au Portugal.

Si la relativité générale décrit correctement le comportement du champ gravitationnel, elle souffre toutefois de limites lorsque la gravité est affectée par des effets quantiques ; par exemple au sein des trous noirs.

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De son côté, la mécanique quantique autorise des phénomènes comme l’intrication quantique et l’effet tunnel quantique sans que nous n’en comprenions les mécanismes sous-jacents. D’après la nouvelle théorie développée par Castro et son équipe, l’origine de l’espace-temps pourrait être la solution.

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En relativité générale, l’espace-temps préexiste à l’Univers et aux phénomènes physiques qui y prennent place. Dans leur nouvelle théorie, les chercheurs proposent que l’espace-temps serait en réalité un phénomène émergent de l’Univers. Crédits : QuantaMagazine

« En relativité générale, l’espace-temps préexiste comme une substance pliable tridimensionnelle, et tout ce qui se passe dans l’Univers se déroule à l’intérieur » explique Castro. « Les trajectoires possibles de tous les objets et leurs vitesses, sont déterminées par la manière dont de très grandes masses, comme des planètes ou des étoiles, évoluent dans l’espace-temps. C’est ce qu’est la gravité ».

Sur le même sujet : Pour quelles raisons une théorie de la gravité quantique est-elle nécessaire ?

« Dans notre proposition, l’espace-temps n’existe pas, il résulte d’un processus physique par lequel le milieu subquantique passe d’un état chaotique à un état plus organisé ». Ce milieu subquantique est quelque chose que Castro décrit comme « une sorte de mousse primordiale d’où émerge l’espace-temps lui-même ».

« En fait, dans notre théorie, ces états organisés correspondent à des ondes subquantiques, imposant le comportement de l’espace et du temps, générant des cas extrêmes comme ceux de l’intrication et de l’effet tunnel » ajoute Castro. « Étant donné que les différents comportements spatio-temporels sont, bien sûr, les signatures de la gravité, nous pouvons maintenant dire que la gravité est quantique ».

L’hypothèse reste pour le moment entièrement spéculative, mais les chercheurs travaillent sur des moyens de tester leurs idées. Une des idées qu’ils ont à l’esprit concerne l’étrange schéma « quantifié » observé dans l’emplacement des planètes dans le Système solaire, que les chercheurs ont précédemment suggéré d’expliquer par l’existence d’ondes stationnaires subquantiques autour de notre Soleil. Confirmer cette hypothèse pourrait conforter le théorie.

Source : Journal of Applied Mathematics and Physics

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