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Hypothèse d'une 5e dimension

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Après la relativité générale exposée en novembre 1915, Einstein s’est efforcé tout le restant de sa vie à trouver une théorie unitaire englobant la mécanique quantique et la relativité générale. Il n’y parvint pas malgré plusieurs tentatives pour certaines pourtant prometteuses.

La base de la recherche

Kaluza-Klein

En particulier, il fut très intéressé par l’approche de Kaluza-Klein qui introduisait une 5e dimension enroulée sur elle-même. Cette théorie finalement ne déboucha pas sur l’unification attendue mais servi plus tard de base à d’autres approches comme la théorie des cordes. Malgré des résultats prometteurs de cette théorie, il n’y a pas à l’heure actuelle de théorie unificatrice valable.

On en est donc toujours aujourd’hui dans une situation où la relativité générale n’arrive pas à se réconcilier avec la mécanique quantique. Cette dernière avait beaucoup choqué Einstein par son côté probabiliste et par le sacrifice conscient du déterminisme classique.

Schrödinger

Elle a en effet abandonné le déterminisme classique en acceptant comme équations fondamentales l’équation de Schrödinger pour la dualité onde-corpuscule de toute particule mais aussi le principe d’incertitude d’Heisenberg qui interdit de connaître avec précision simultanément la position et la vitesse d’une particule.

L'état de la recherche

Cette base d’incertitude et de dualité s’est enrichie par la suite avec des notions d’intrication[1] et de non localité[2].

Il s’agit d’une théorie très efficace pour décrire le monde subatomique et son assise théorique ainsi que ses résultats expérimentaux spectaculaires en font un élément théorique incontournable dans la physique actuelle. Cependant les physiciens ont dû renoncer à toute explication profonde de ces phénomènes et ils n’ont plus comme objectif que de décrire comment la nature fonctionne à ces dimensions atomiques sans chercher à comprendre.

Il s’agit ici d’essayer de réconcilier les deux théories autour d’un nouveau concept de 5e dimension différent de celui de Kaluza-Klein mais qui permettrait de retrouver un certain classicisme et déterminisme.

En prenant comme analogie l’expérience de pensée d’Einstein lorsqu’il « inventa » le principe d’équivalence, on peut faire l’hypothèse que :

« Du fait qu’absolument tous les photons de toutes origines nous parviennent à la vitesse de la lumière de toutes les directions de l’espace, il est équivalent de dire que nous sommes projetés à la vitesse de la lumière dans une cinquième dimension (perpendiculaire aux 3 autres macroscopiques) dans un milieu de photons immobiles (ou un champ scalaire statique) »[3].

Normalement absolument tous les phénomènes lumineux seraient identiques et on devrait retrouver inchangés tous les résultats expérimentaux.

Il n’y a effectivement pas de différence entre aller au devant d’un photon immobile à la vitesse de la lumière ou de recevoir, immobile, un photon venant vers nous à cette même vitesse. Dans toutes les expériences sur les photons, y compris celles où on les ralenti ou même les arrête, les phénomènes peuvent êtres interprétés suivant notre hypothèse.

Chaque photon est une porte ouverte dans cette 5ème dimension.

Même les mouvements relatifs des particules entre elles resteraient inchangés comme lorsque l’on voit par la fenêtre d’un train les fils des caténaires « bouger » entre eux alors qu’ils sont fixes sur leurs poteaux.

Il est parfaitement possible actuellement de se représenter une telle dimension avec les outils informatiques que nous possédons. Sur la chaine You tube, Alain Bernard a parfaitement représenté une hypersphère à 4 dimensions d’espace.

L’intérêt majeur d’envisager un tel point de vue serait de mieux interpréter des phénomènes expérimentaux quantiques qui déconcertent les physiciens depuis les années 1920.

Dualité onde-corpuscule

Dans les dernières expériences des « fentes d’Young »[4] y compris celles à « choix retardé » le comportement d’un photon est inexplicable par la mécanique classique.

Dans les montages avec source de photon unique le photon semble passer « à la fois » par les deux fentes et c’est une figure d’interférence qui se dessine sur l’écran.

Si nous supposons donc que le système tout entier est projeté à la vitesse de la lumière dans la 5ème dimension de l’espace temps de la relativité, il y a une modification du champ scalaire entre l’écran et les fentes au moment où on ouvre les deux fentes.

C’est ce dispositif (source-fente-écran) qui avance vers la source avec un champ d’interférence existant préalablement à la rencontre avec le photon quand les deux fentes sont ouvertes.

Il n’y a donc plus de mystère et le comportement du photon est logique puisqu’il ne fait qu’interagir soit avec un champ scalaire fixe doit avec un champ d’interférence suivant qu’il y a une ou deux fentes ouvertes.

On pourrait peut être vérifier cette possibilité par exemple en introduisant un autre dispositif perpendiculaire au premier et situé entre les fentes et l’écran afin de vérifier une modification du champ scalaire en ouvrant la deuxième fente.

Intrication et non localité

Lorsque deux photons intriqués s’éloignent l’un de l’autre dans des directions opposées et que l’on analyse ensuite la polarisation d’un des deux photons, l’autre réagi immédiatement quelle que soit la distance qui les sépare.

Cette non localité intrigue les physiciens depuis le paradoxe EPR mais a été vérifiée plusieurs fois par les expérimentateurs à commencer par Alain Aspect dans les années 1980.

Les résultats violent bien les inégalités de Bell et c’est bien l’interprétation dite de Copenhague qui prévaut.

Dans notre hypothèse cependant il n’y a plus d’étrangeté.

En effet, les deux photons peuvent sans problème restés liés l’un à l’autre dans la 5e dimension d’espace-temps même si la distance qui les sépare dans les trois autres dimensions classiques ne cesse d’augmenter.

Pour mieux comprendre, on peut faire l’analogie avec le passage de 2 à 3 dimensions : Prenons deux points sur un plan et faisons les s’éloigner l’un de l’autre dans des directions opposées.

Si on rajoute une troisième dimension verticale perpendiculaire aux deux du plan, les deux points peuvent rester liés sur cet axe vertical tout en s’éloignant dans les deux autres dimensions.

De ce fait, toute action sur l’un est immédiatement communiquée à l’autre sans mystère.

La théorie à variables cachées d’Einstein[5] trouverait ici sa justification.

Les avantages théoriques et philosophiques d’une telle approche seraient considérables en levant le mystère du comportement de la matière aux plus petites échelles.

Cela permettrait aussi de faciliter l’avènement d’une théorie unifiée.

Littérature

  • Paul S. Wesson, Space-Time-Matter, Modern Kaluza-Klein Theory, Singapore, World Scientific, (ISBN 981-02-3588-7)

Lien externe

Voir aussi

Références

  1. « L’intrication quantique confirmée par une expérience de Bell sans faille », Pour la Science.fr, (consulté le 22 juillet 2017)
  2. Jean Bricmont, « La non-localité et la théorie de Bohm », Academie des Sciences Morales et Politiques (consulté le 22 juillet 2017)
  3. (de) Ludwig Boltzmann, Populäre Schriften, Braunschweig, Vieweg & Sohn, (ISBN 9783322861115)
  4. « Diffraction – Interférences – Fentes de young » (consulté le 22 juillet 2017)
  5. « Ce paradoxe avec lequel Einstein rejetait le hasard », (consulté le 22 juillet 2017)


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