ER = EPR, une théorie qui relie relativité générale et mécanique quantique

d’après un article paru dans Science et Vie de juin 2014

ER = EPR . La découverte tient en cette simple égalité. Les trous de ver issus de la théorie de la relativité générale seraient en fait la même chose que l’intrication quantique issue de la physique quantique.

Les deux physiciens, Juan Maldacena de l’Institut for Advanced Study de Princeton -(cf sa page Web) et Leonard Susskind à l’Université Stanford de Californie viennent de relier par le signe « = » ces deux concepts créés par Einstein et ses chercheurs.

C’est en 1935 qu’Einstein au sommet de sa gloire travaille à réfuter la mécanique quantique. Avec ses étudiants Boris Podolsky et Nathan Rosen il est parvenu à extraire des équations un phénomène étrange : deux particules pourraient se lier de manière à ce que, quelque soit leur éloignement dans l’espace, toute action sur l’une pourrait se répercuter sur l’autre. C’est le lien EPR – Einstein, Podolsky, Rosen– que les chercheurs par la suite nommeront intrication quantique. Selon Einstein, ce lien prouve que la mécanique quantique ne tient pas la route. Mais des dizaines d’années plus tard des expériences démontrent l’existence de ce lien EPR entre particules.

La même année, avec Rosen, Einstein, à partir des équations de la relativité générale, arrive au résultat inattendu selon lequel la matière peut déformer la trame de  l’univers jusqu’à creuser un tunnel et ouvrir un passage entre deux régions éloignées, créant ainsi un pont : le pont Einstein, Rosen ( pont ER). Dans les années 1950, les astrophysiciens découvrent effectivement les trous noirs qui créent des trous dans l’espace-temps ( les astronomes se convainquent, pour la premère fois en 1971, que Cygnus X-1, intense source de rayons X découverte par le téléléscope Uhuru, est un flot de matière absorbé par un trou noir)

Contre toute attente, c’est à Hollywood que ce lien entre les deux théories a été -scénarisés : le suberspace de Star Treck, l’anneau de Sliders ou la membrane de Stargate.

La genèse de ce rapprochement vient, selon Maldacena, d’un article publié en 1965 par un cosmologiste canadien Werner Israel qui expose une intuition : il interprète un des états des trous noirs comme étant équivalent à une intrication.

Les deux scientifiques mènent leurs expériences théoriques en se plaçant dans un univers simplifié où ce n’est pas la matière mais l’espace-temps qui produit la gravitation et donne naissance à un trou noir puis par concentration d’énergie au sein de celui-ci  à un deuxième trou noir lié au premier par intrication. En éloignant ces deux trous noirs ils observent la naissance d’un trou de ver. Prudents, ils rappellent s’être placés dans un univers simplifié.

D’autres physiciens viennent renforcer leur découverte en partant du problème à l’envers : ils se sont demandés si des particules intriquées ne formeraient pas des trous de verre.  ( Kristian Janssen, Andreas Karch et Julian Sonner) et ils sont parvenus à la même conclusion.

Selon Iosif Bena théoricien des cordes  au CEA de Saclay la proposition de Maldacena,-Susskind doit être suivie d’une formulation mathématique  si elle veut survivre. Le travail qui reste à faire est énorme mais les perspectives sont vertigineuses.

Déjà en 1974, Stephen Hawking avait découvert un phénomène quantique sur l’horizon des trous noirs. Puis le physicien Preskill montre que le rayonnement de Hawking pourrait transporter, en plus de la chaleur, des informations vers l’environnement. Juan Maldacena, se basant sur la théorie des cordes, invente un modèle d’univers à trois dimensions gouverné par la gravité et lié à une surface à deux dimensions sur laquelle particules et champs obéissent uniquement aux lois quantiques : c’est la formulation du principe holographique.

Mais les physiciens tombent sur un autre paradoxe lié à l’intrication quantique et pour sortir  de ce problème Joseph Polchinsky dans une conférence de 2013 propose l’invention d’un nouveau phénomène : un mur de feu qui détruirait l’intrication entre les particules qui plongent dans le trou noir et celles qui en émergent, idée déjà émise en 2002 par Samir Mathur mais que personne n’avait acceptée.

Les physiciens s’opposent violemment et Stephen Hawking est sorti de son silence récemment avec un article provocateur « il n’y a pas de trous noirs ».

Mais les physiciens sentent qu’ils sont sur le seuil de la porte…vers la théorie du tout.

Que se passe-t-il quand on tombe dans un trou noir ?  Voilà la question que les physiciens cherchent aujourd’hui à résoudre.

2 réflexions sur « ER = EPR, une théorie qui relie relativité générale et mécanique quantique »

  1. Bonjour,

    Votre article est très intéressant et m’éclaire beaucoup sur cette équation mais j’aimerais savoir d’où vous tenez ces informations pour êtres sûre qu’elles soient fiables?

    Merci
    Sarina

    1. L’origine des informations est contenue dans le début de l’article auquel je vous renvoie :
      d’après un article paru dans Science et Vie de juin 2014

      ER = EPR . La découverte tient en cette simple égalité. Les trous de ver issus de la théorie de la relativité générale seraient en fait la même chose que l’intrication quantique issue de la physique quantique.

      Les deux physiciens, Juan Maldacena de l’Institut for Advanced Study de Princeton -(cf sa page Web) et Leonard Susskind à l’Université Stanford de Californie viennent de relier par le signe « = » ces deux concepts créés par Einstein et ses chercheurs.

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