théorie générale de tout
9 novembre 2021 Par orme Non

La théorie de tout

Article mis à jour le 6 février 2022

La théorie de tout - L'un des buts de la physique moderne est de définir les principes de base régissant notre réalité. En effet, l'un des miracles l'univers est que quelques règles semblent décrire de nombreux aspects de notre monde. De plus, les scientifiques ont trouvé des moyens de combiner ces principes en plus simples, plus puissants.

Cela a conduit de nombreux penseurs à suggérer qu'il pourrait y avoir un régner ou un ensemble de règlesd'où tout le reste émerge. Cette quête d'une théorie du tout a alimenté une grande partie de la pensée derrière la physique moderne. Nous avons construit des machines et des observatoires de plusieurs milliards de dollars pour tester ces idées, généralement avec beaucoup de succès.

Malgré ce succès, le défi majeur est de combiner deux piliers complètement différents mais fondamentaux science moderne. La théorie de la relativitéqui décrit l'univers à grande échelle ; et théorie de la mécanique quantiquequi le décrit dans la plus petite échelle.

Les deux théories expliquent presque parfaitement les résultats de presque toutes les expériences réalisées. Et pourtant, ils sont complètement contradictoires les uns avec les autres. De nombreux théoriciens ont tenté de s'unir, mais les progrès ont été lents.

Cela prépare le terrain pour le travail Stephen Wolfram, physique et informatique, qui a passé la majeure partie de sa carrière à catégoriser des algorithmes simples appelés automates cellulaires et à étudier leurs propriétés. Sa principale conclusion est que les algorithmes les plus simples peuvent entraîner une énorme complexité ; certains génèrent même du hasard. Son hypothèse principale est qu'un sous-ensemble de ces algorithmes gouvernent l'univers.

Un nouveau type d'apprentissage


En 2002, il publie ses résultats. Dans un volume important intitulé A New Kind of Science, qui a reçu des critiques mitigées et n'a généralement pas eu l'impact sur lequel Wolfram semblait compter. Maintenant, il revient avec une idée différente et similaire et une affirmation encore plus ambitieuse.

Wolfram a réexaminé les propriétés des algorithmes simples ; cette fois légèrement différent des automates cellulaires. qui, selon lui, sont aussi minimes et non structurés que possible. Et encore une fois, il dit que l'utilisation répétée de ces algorithmes simples conduit à des modèles - des univers de jouets si vous préférez - d'une complexité énorme. Mais sa nouvelle affirmation sensationnelle est que les lois de la physique émergent de la complexité qu'elles sont une propriété émergente de ces univers de jouets.

Tungstène, qui travaille avec plusieurs collaborateurs, décrit comment la relativité et la courbure de l'espace-temps sont des propriétés émergentes dans ces univers. Il décrit ensuite comment la mécanique quantique est une propriété émergente des mêmes univers lorsqu'ils sont étudiés différemment. Selon cette façon de penser, la théorie de la relativité et mécanique quantique ce sont des faces différentes d'une même médaille. Il montre ensuite comment elles sont étroitement liées à une autre idée de plus en plus influente et importante en physique moderne : la complexité computationnelle.

Théorie générale de tout

Ainsi, sa nouvelle théorie du tout dit que les trois piliers de la physique moderne - la relativité, la mécanique quantique et la complexité computationnelle - sont essentiellement les mêmes, perçus de différentes manières. "À ce stade, je suis sûr que le cadre de base que nous avons nous dit essentiellement comment fonctionne la physique", déclare Wolfram. C'est une affirmation stupéfiante.

La première chose à admettre est qu'il est difficile de proposer une théorie cohérente. Ce qui combinerait la théorie de la relativité avec la mécanique quantique. S'il passe l'examen par les pairs de la collecte de fonds, ce sera une énorme réussite.

Mais il y a aussi des raisons d'être prudent. Premièrement, il n'est pas clair si Wolfram soumet le travail à un examen formel. Si non, pourquoi pas ?

Deuxièmement, toute nouvelle théorie est mesurée par les prédictions vérifiables qu'elle fait, ce qui la distingue des autres théories. De nombreuses idées intéressantes ont été mises de côté parce que leurs prédictions sont les mêmes que celles des théories conventionnelles ou mieux connues.

Wolfram dit certainement que son approche conduit à de nouvelles prédictions. "Nous avons déjà quelques bons conseils pour de nouvelles choses bizarres à rechercher", dit-il.

Mais s'ils peuvent être testés est une autre affaire, car cela néglige les détails de la façon dont cela peut être fait. Par exemple, sa théorie suggère qu'il existe une longueur élémentaire d'environ 10 ^ -93 mètres dans l'univers. C'est-à-dire beaucoup plus courte que la longueur de Planck de 10 ^ -35 m, actuellement considérée comme la plus petite longueur possible.

Wolfram dit que cela suggère que le rayon de l'électron est d'environ 10 ^ -81 M. Les preuves expérimentales actuelles indiquent que le rayon est inférieur à 10 ^ -22 m.

Masse quantifiée


Sa théorie prédit également que la masse est quantifiée en unités environ 10 ^ 36 fois plus petites que la masse d'un électron.

Une autre prédiction est que les particules comme les électrons ne sont pas du tout élémentaires, mais des conglomérats d'éléments beaucoup plus simples. Selon ses calculs, l'électron devrait être composé d'environ 10 ^ 35 de ces éléments.

Mais il devrait aussi y avoir des particules beaucoup plus simples avec moins d'éléments. Il appelle ces oligones parce qu'ils doivent exercer une gravité. Tungsten suggère qu'ils composent matière noireque les astronomes pensent remplir notre univers, mais que nous ne pouvons pas voir.

On ne sait pas comment les physiciens peuvent tester ces prédictions. Mais il est peut-être injuste de s'attendre à ce niveau de détail à un stade aussi précoce. (Wolfram a déclaré qu'il n'avait commencé à travailler sérieusement sur l'idée qu'en octobre dernier.)

Des médias sociaux


Le dernier point auquel il convient de prêter attention est la place de Wolfram dans la communauté des physiciens. C'est un outsider. Cela ne devrait pas avoir d'importance, mais c'est le cas.

Une critique persistante de New Science était qu'elle ne tenait pas suffisamment compte des contributions d'autres personnes travaillant dans le même domaine. Cette impression a sans aucun doute eu un effet néfaste sur la manière dont les idées de Wolfram ont été reçues et diffusées.

Sera-ce différent cette fois ? Cela dépendra beaucoup de son interaction avec la communauté. Un examen formel par les pairs serait un bon début. Wolfram fit quelques efforts pour apprécier les discussions utiles qu'il avait eues avec d'autres physiciens. Il comprend également une longue liste de références (bien qu'environ un quart concerne son propre travail ou sa société, Wolfram Research). Wolfram apprécie particulièrement les travaux de Roger Penrose sur l'espace-temps combinatoire au début des années 1970, qui ont précédé l'approche de Wolfram.

Que cela vous plaise ou non, la science est une entreprise sociale. Des idées diffusées sur un réseau de personnes. Et si vous êtes en dehors de la communauté et que vous ignorez activement les normes communautaires, il n'est pas surprenant que votre travail soit ignoré, que la collaboration ne se développe pas ou que le financement soit difficile à trouver. Et tandis que le travail théorique tel que le travail de Wolfram peut se développer avec un financement minimal, le travail expérimental ne le peut pas. Le travail de Wolfram bénéficierait certainement d'une collaboration et d'un développement approfondis. Qu'il l'obtienne ou non dépend beaucoup de lui.

La théorie de tout est constamment étudiée par des scientifiques du monde entier.