Publié le 30 octobre 2025 à 11h30. Des physiciens polonais pourraient avoir franchi une étape décisive dans la quête d’une théorie unifiée capable de réconcilier la relativité générale et la mécanique quantique, deux piliers de la physique moderne.
- Une équipe de chercheurs des universités de Varsovie et de Cracovie a développé un nouvel outil mathématique, le « Tenseur d’Alena », qui pourrait permettre de décrire la gravité au niveau quantique.
- Cette approche novatrice consiste à transformer un espace-temps courbe en un espace-temps plat, facilitant ainsi l’application des principes de la mécanique quantique.
- Les résultats obtenus suggèrent que la gravité pourrait être intrinsèquement présente dans la mécanique quantique, sans que cela n’ait été reconnu jusqu’à présent.
Depuis le début du XXe siècle, la physique repose sur deux théories fondamentales : la relativité générale et la mécanique quantique. La première, élaborée par Albert Einstein, décrit l’univers à grande échelle, notamment la gravitation, l’espace et le temps. Elle s’appuie sur la loi de la gravitation universelle de Sir Isaac Newton, mais va bien au-delà en considérant l’espace et le temps comme des dimensions interconnectées, déformées par la présence de masse. Plus la masse est importante, plus la déformation est grande, et donc plus l’attraction gravitationnelle est forte. Les trous noirs, objets extrêmement massifs, sont les exemples les plus frappants de cette déformation de l’espace-temps.
Parallèlement, la mécanique quantique explore le comportement de la matière à l’échelle atomique et subatomique. Ses origines remontent à la fin du XIXe siècle, avec les travaux du physicien allemand Max Planck, qui a introduit le concept de « quanta », des quantités d’énergie discrètes. Cette théorie a été développée par de nombreux scientifiques, dont Louis de Broglie, Erwin Schrödinger et Werner Heisenberg. Elle décrit un monde probabiliste, où les particules peuvent exister dans plusieurs états à la fois et où l’énergie est quantifiée, c’est-à-dire qu’elle ne peut prendre que certaines valeurs spécifiques. L’ équation de Schrödinger joue un rôle central en mécanique quantique, analogue aux lois de Newton en mécanique classique.
Malgré leur succès respectif, ces deux théories restent incompatibles. La relativité générale est déterministe, tandis que la mécanique quantique est probabiliste. Cette incompatibilité pose un défi majeur pour les physiciens, qui cherchent depuis des décennies une théorie unifiée capable de les réconcilier, une « théorie du tout ». Plusieurs pistes ont été explorées, comme la théorie des cordes, popularisée notamment par la série télévisée The Big Bang Theory, qui postule que les particules fondamentales ne sont pas des points, mais de minuscules cordes vibrantes. Une autre approche est la gravité quantique en boucle, qui suggère que l’espace-temps lui-même est quantifié, c’est-à-dire qu’il est constitué de minuscules « grains ». D’autres théories, telles que la supergravité, la théorie M, la théorie de la gravité émergente ou la géométrie non commutative, sont également à l’étude.
La nouvelle approche proposée par les chercheurs polonais se distingue par sa méthode. Au lieu de tenter de quantifier directement la gravité, ils ont développé le « Tenseur d’Alena », un outil mathématique permettant de transformer un espace-temps courbe en un espace-temps plat tout en préservant les résultats de la relativité générale. En appliquant ensuite les outils de la mécanique quantique à cet espace-temps plat, ils ont obtenu des équations quantiques qui décrivent l’ensemble du système physique. Leur article révèle que ces équations coïncident avec les équations quantiques connues, suggérant que la gravité pourrait être une composante intrinsèque de la mécanique quantique, jusqu’à présent insaisissable.
Cette découverte, si elle est confirmée par d’autres recherches, pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour comprendre l’univers et ses lois fondamentales. Les prochaines étapes consisteront à approfondir l’étude du Tenseur d’Alena et à explorer ses implications pour la cosmologie, la physique des trous noirs et d’autres domaines de la physique théorique.
Cet article a été initialement publié dans La Conversation.