L’univers quantique

1986/08/01 Martinez Lizarduikoa, Alfontso Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astrofisika

Les quatre forces

La force nucléaire faible et violente sont des forces de temps courts, car son influence se manifeste à de très petites distances. Son effet disparaît rapidement si la distance augmente. Ce type de forces sont concentrées dans le monde des noyaux atomiques. Dépassant le diamètre du noyau, ces forces disparaissent à des fins pratiques. Le noyau formé par les forces nucléaires est très petit et pour étudier les phénomènes qui se produisent à l'intérieur nous avons besoin de la physique quantique. Dans ce sous-monde, si éloigné de l'expérience quotidienne, prédominent les lois d'indétermination de Heisenberg.

Le champ contrôlé par la force électromagnétique se trouve dans la zone de transition. Dans cette zone sont donnés de nombreux phénomènes différents, soulignant les réactions chimiques. De plus, les composés complexes nécessaires pour créer le type de vie que nous connaissons dans l'expérience quotidienne ne sont donnés que dans le domaine de la force électromagnétique. C'est pourquoi la vie a été définie à un moment donné comme énergie électromagnétique formée. Cette force si importante pour bien comprendre le monde des dimensions moyennes commence à perdre de l'importance lorsque les distances à l'échelle spatiale sont de plus en plus grandes, et dans les zones interstellaires et intergalactiques son influence disparaît.

Au niveau macroscopique, cette force de fond si importante qu'elle est la seule force qui apparaît dans sa totalité, commence à perdre de l'importance lorsque les distances à l'échelle spatiale sont de plus en plus grandes, et dans les zones interstellaires et intergalactiques son influence disparaît.

Au niveau du macrocosme, la seule force qui prédomine dans sa totalité est celle de la gravitation. Cette force construit la structure de l'univers astronomique des planètes, étoiles, galaxies, ensembles de galaxies. Les phénomènes de cette échelle dépendent des lois de la relativité, plus précisément de la relativité générale.

Théorie de l'espace commun

Avant de construire la physique, dans la mécanique de Newton on postule un environnement concret dans lequel se déplacent les corps de matière. Le cadre préconfiguré est lié à l'espace et au temps absolus. Sans lui, il n'y a ni mesure ni physique. L'interaction entre le milieu et les corps de matière ne peut pas exister, c'est-à-dire que l'emballage est indépendant du contenu.

Einstein, dans la théorie de la relativité générale, unit l'espace et le temps de ce cadre, liant ainsi aux premières catégories indépendantes. Dans une seconde étape, ce système de référence spatio-temporelle le considère comme la seule réalité physique de l'Univers.

Cette nouvelle réalité, qui ne sera plus un cadre lent, mais un cadre entrepreneurial, à travers lequel nous devrons comprendre tous les phénomènes qui apparaissent dans la Nature. La ligne spatiale/temporelle sera définie par une métrique dont la forme correspond à la variété en quatre dimensions de Riemann. Tout point de la ligne sera défini par trois coordonnées spatiales, étant le quatrième temps

Selon les dernières découvertes astronomiques, cette métrique spatiale/temporelle est dynamique et s'étend à travers l'impulsion originale du Big Bang. À la suite du travail de De Sitter nous savons que le déploiement de cette métrique est compatible avec les équations de champ d'Einstein. Dans l'Univers ainsi défini, la ligne spatiale/temporelle présente une courbure qui est variable avec l'expansion de l'Univers.

Ainsi, où peut-on trouver la matière dans le cadre spatial et temporel de Newton? Dans la théorie de la relativité générale, la matière continue comme partie active, mais dans un statu ontologique semblable à celui de la ligne spatiale/temporelle.

La matière, définie par la variété, sera décrite comme une irrégularité locale de la ligne spatiale/temporelle. Par conséquent, il s'agit d'une zone avec une grande courbure de la ligne non euclidienne.

Si on ajoute de la courbure moyenne à tout le cosmos, dans un court intervalle de ce Cosmo (par exemple, interplanétaire) on peut éviter cette courbure. La même raison est encore plus valable si nous travaillons à l'échelle atomique ou subatomique. En arrivant à ce point se produit une contradiction évidente, car, en fonction de la relativité générale, la matière sera la déformation de la ligne spatiale/temporelle V 4, donc au niveau atomique, la matérialité de l'atome devra être le résultat de la déformation de la ligne, contrairement à ce qui précède.

Ce fantôme a été derrière la relativité depuis sa naissance, et la seule solution possible est d'étendre la géométrisation relativiste du macrocosme au microcosme. De ce point de départ surgissent précisément les tentatives d'obtenir des théories sur les domaines convergents d'Einstein, Kaluza, Weyl, Eddington ou Schrodinger.

Au début, Einstein a exprimé son désir d'unir le champ électromagnétique et le gravitationnel. Mais il ne l'a pas obtenu. Aujourd'hui, cette œuvre reste plus complexe qu'à l'époque d'Einstein, puisque les champs qui doivent maintenant être reliés sont déjà quatre comme indiqué ci-dessus (nucléaire fort, nucléaire faible, électromagnétique et gravitationnelle). (2)

Gravitation quantique

Comme mentionné précédemment, sur les échelles spatiales qui explore la physique expérimentale d'aujourd'hui, apparaît un rang de forces qui sont très liées à l'échelle spatiale. La hiérarchisation de ces forces et échelles spatiales permet d'obtenir le schéma suivant:

Face à cette situation, une question nous vient immédiatement. Que se passera-t-il en dessous de 10 à 14 cm ? Serait-il possible de détecter des distances aussi petites ? Dans ce cas, quelles seraient les forces qui agissent sur ces dimensions ? Comment peut-on poser l'unité de toutes les forces?

Les physiciens actuels, pour diverses raisons, considèrent que la force qui prédomine sur ces distances supercourtes est celle de la gravitation. Mais à quelle distance parlons-nous ? Comment choisir une distance comme référence de tous les phénomènes physiques ?

Cette distance si importante pour la référence existe dans la physique et a été publié vers 1899. Cette distance est appelée distance de Planck.

La relativité réduite, la relativité générale et la mécanique quantique sont trois théories qui correspondent à chacune d'elles une constante fondamentale. C'est ainsi que

Avec ces trois constantes, nous avons une seule possibilité d'atteindre une longueur de base obtenue entre 2.10 et 33 cm.

Cette longueur serait le quantique de la longueur, à savoir la moindre distance que vous pouvez obtenir avec un sens physique.

Ici se produit un grand obstacle physique. La physique expérimentale ne peut pas accéder à ce sous-monde si petit. Rappelez-vous que la longueur de Planck est 100 fois inférieure à la dimension du rayon du neutron. Pour accéder à ces profondeurs de distance, nous aurions besoin d'un accélérateur de fractions de la taille de notre galaxie.

Cependant, nous n'avons pas tout perdu, car là où la physique expérimentale n'arrive pas, la physique théorique peut arriver. Et c'est précisément sur ce chemin que se concentrent tous les efforts pour obtenir une théorie du terrain commun.

Comme mentionné précédemment, les physiciens croient que la force qui domine ces petites distances est celle de la gravitation. Sheldon Glashow, lauréat du prix Nobel, a décrit cette situation d'une manière spéciale. Pour lui, il a inventé l'image d'un serpent qui mord la queue pour expliquer les forces de la nature et les champs d'action correspondants. Selon cela, la physique à l'échelle de Planck fermerait un cercle (comme le fait le serpent en attachant la queue à la bouche), dans lequel les distances macrocosmiques et microcosmiques dépendraient de la gravitation.

En ce sens, pour arrondir et consolider correctement la physique actuelle, les phénomènes de l'échelle des Planck doivent s'unir à la gravitation, et pour réaliser n'importe quelle étude dans ces dimensions microscopiques nous avons besoin d'une mécanique quantique. Ainsi, ces dernières années, une nouvelle branche de la physique a été puissamment créée: Gravitation quantique.

OBSERVATIONS:

Tout en écrivant cet article, la découverte de la cinquième force a été diffusée. Cette cinquième force serait aussi gravitationnelle. Jusqu'à ce que nous ayons plus de données et de contrastes, nous ne mentionnerons pas cette nouvelle force. Toutefois, l'essence de l'article reste entièrement utile. Rappelez-vous ce qui est indiqué dans (1) note.

Bibliographie:

ASHTEKAR, A.: La gravitation '. La Recherche, Janvier 1985. GEORGI, H.: "Théorie unifiée des particules élémentaires et des forces". Scientific American, Juin 1981. HILGER, A.: 'Quantum Theory Of Gravitation: Essays in honor of B.B. De Witt ". 1984. PENROSE, R. 'Large Scale Structure Of Space-Time'. Cambridge University Press, 1973. WILSON, K: - Scientific American, août 1980.