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Science Étonnante, (#5) La Théorie des Cordes - YouTube

(#5) La Théorie des Cordes - YouTube

Bonjour à tous! Aujourd'hui je voudrais vous parler de cette théorie célèbre

et pourtant bien mystérieuse, qu'on appelle la théorie des cordes.

La théorie des cordes vous le savez sans doute c'est une théorie qui prétend unifier dans un seul cadre

toute la physique fondamentale, ce qu'on appelle prétentieusement une théorie du tout.

Si vous avez suivi mon épisode sur Stephen Hawking,

vous savez que la principale difficulté quand on essaye de faire une théorie du tout,

c'est celle d'unifier ensemble la mécanique quantique et la relativité générale.

La mécanique quantique c'est la théorie qui permet de décrire la matière au niveau microscopique

c'est-à-dire les atomes le noyau des atomes et puis toute la physique des particules.

à côté de ça, la relativité générale c'est la théorie qui décrit plutôt le monde de l'infiniment grand.

C'est à dire le mouvement des galaxies les trous noirs,

l'expansion de l'univers et puis jusqu'à la théorie du big bang.

quand on dit qu'on veut unifier ensemble la mécanique quantique et la relativité générale,

ça laisse un peu sous-entendre que ces deux théories se situeraient sur le même plan.

En fait ce sont deux théories dont la nature est très différente.

La relativité générale c'est une théorie qui décrit une force, la force de gravité.

A la limite on pourrait la comparer à des théories qui décrivent d'autres forces comme par exemple la théorie de Coulomb

qui décrit la force électrostatique entre deux particules chargées.

Ou alors un petit peu plus compliqué la théorie de Maxwell qui décrit la force électromagnétique.

La mécanique quantique à côté de ça c'est pas une théorie qui décrit une force,

c'est plutôt un ensemble de principes qui permettent de comprendre comment les forces

se comportent au niveau microscopique.

Donc si par exemple vous avez une théorie qui décrit une force

et dont vous savez qu'elle est correcte au niveau macroscopique,

ce que la mécanique quantique vous dit, c'est

qu'il y a toutes les chances que votre théorie ne fonctionne pas au niveau microscopique. par contre la mécanique quantique vous donne une série de guides

qui vont vous permettre de fabriquer une version quantique de votre théorie

qui va fonctionner au niveau microscopique.

C'est ce qu'on appelle faire la quantification d'une théorie.

On peut prendre un exemple. Si vous considérez la théorie de Coulomb qui permet de décrire l'interaction électrostatique,

Vous pouvez utiliser cette théorie pour décrire

la manière dont une charge négative, par exemple, va tourner autour d'une charge positive.

Si vos deux charges sont au niveau macroscopique ça va bien fonctionner,

par contre si vous voulez utiliser cette théorie

pour décrire la manière dont un électron tourne autour d'un proton au niveau microscopique, la théorie ne va plus marcher. Mais la mécanique quantique vous permet d'adapter cette théorie en la quantifiant

et en fabriquant ce qui est en fait la théorie quantique de l'atome d'hydrogène. On peut prendre un exemple plus compliqué. Si vous considérez la force électromagnétique, c'est une force un petit peu plus générale que juste l'électrostatique. Au niveau macroscopique elle est décrite par la théorie de Maxwell

et c'est cette théorie qui permet notamment de comprendre

comment les ondes électromagnétiques se propagent.

Par exemple les ondes lumineuses ou les ondes radio. Au niveau microscopique cette théorie ne va pas fonctionner,

mais si vous lui appliquez les principes de la mécanique quantique, que vous la quantifiez,

vous tombez sur une théorie qu'on appelle l'électrodynamique quantique

et qui permet de comprendre le comportement de la lumière au niveau microscopique

et par exemple de montrer qu'au niveau microscopique la lumière est faite de photons.

Cette théorie de l'électrodynamique quantique a notamment été beaucoup développée

par un certain Richard Feynman

et vous allez voir qu'on va reparler de Feynman dans un instant.

Donc vous voyez que le problème d'unifier mécanique quantique et relativité générale

c'est simplement le problème d'arriver à appliquer les principes de la mécanique quantique

à la force de gravité décrite par la relativité générale.

La théorie de la relativité générale décrit bien la force de gravité au niveau macroscopique.

Ce qu'on aimerait arriver à faire c'est à quantifier cette théorie

pour fabriquer une théorie de la force de gravité qui fonctionne au niveau microscopique,

ce qu'on appelle hypothétiquement une théorie de la gravité quantique.

D'ailleurs souvent le problème de la théorie du tout on l'appelle simplement

le problème de la gravité quantique.

Le problème c'est qu'appliquer les principes de la mécanique quantique à une théorie macroscopique,

c'est pas du tout simple.

Je vous ai présenté ça comme si c'était une sorte de procédure automatique.

En fait c'est plutôt une sorte de recette de cuisine un petit peu floue qui nous dit comment il faudrait faire,

mais c'est pas du tout immédiat.

Et l'autre difficulté c'est qu'il faut en général utiliser des objets mathématiques

qui sont beaucoup plus compliqués que les objets mathématiques qu'on avait au départ.

Si vous connaissez un tout petit peu la théorie quantique de l'atome d'hydrogène,

vous savez que ça utilise des maths qui sont quand même un chouïa plus

compliquées que la description de la force de Coulomb.

En pratique c'est même tellement compliqué d'appliquer les principes de la mécanique quantique,

qu'on n'y arrive quasiment jamais de manière exacte.

Dans le cas de l'atome d'hydrogène, on y arrive parce que c'est très simple

mais dès qu'on passe à quelque chose d'un petit peu plus compliqué,

comme par exemple le champ électromagnétique, on n'y arrive plus.

C'est d'ailleurs même un problème de recherche en maths

que de trouver les bons objets qui permettent de décrire de manière exacte

certaines théories quantiques des champs.

Il y a même un des prix du millénaire, vous savez les prix à un million de dollars en mathématiques,

qui est consacré à une question technique de la théorie quantique des champs.

Donc en pratique les physiciens ont été obligés de faire une simplification

pour arriver à appliquer les principes de la mécanique quantique à des théories comme l'électromagnétisme.

Ils ont été obligés de faire ce qu'on appelle de la quantification perturbative.

L'idée la quantification perturbative c'est en gros de considérer que toutes les situations auxquelles

on a affaire ne sont que des petites perturbations autour d'une situation bien connue.

Pour reprendre une analogie, c'est comme si vous vouliez étudier les mouvements de l'océan,

et que vous disiez que vous allez vous limiter simplement à l'étude

des petites vaguelettes à la surface d'une eau calme.

Dans le cas du champ électromagnétique ce principe de perturbations n'est pas complètement absurde,

puisqu'en général, quand on a un photon qui passe ou une onde lumineuse,

les champs électriques et magnétiques associés sont très petits.

Donc on peut considérer que ce sont des petites perturbations.

Si on applique le principe de la quantification perturbative à l'électromagnétisme

on tombe donc sur cette théorie quon appelle l'électrodynamique quantique.

L'électrodynamique quantique, je vous l'ai dit, elle a notamment été beaucoup développée par Richard Feynman.

Et Feynman a mis au point un outil qui est au cœur de toutes les méthodes de quantification perturbative. C'est ce qu'on appelle les diagrammes de Feynman.

Si vous ouvrez un livre de physique des particules vous allez voir que c'est truffé de petits dessins

et ces petits dessins donc, les diagrammes de Feynman,

ils sont là pour représenter des interactions entre particules.

Par exemple sur le diagramme qu'on voit ici on a un électron et un positron

qui se rencontrent, qui s'anihilent ensemble pour donner un photon

et puis un petit peu plus tard ce photon se redésintègre en un électron et un positron.

Ces petits dessins il ne sont pas juste là pour représenter ou illustrer des phénomènes.

C'est aussi des équations, c'est-à-dire qu'un physicien des particules est capable de traduire

ce dessin en équation, de mettre un nombre dessus et

ce nombre va représenter la probabilité que l'événement qu'on a dessiné se produise.

La quantification perturbative ça marche extrêmement bien puisque ça a permis de fabriquer

les versions quantiques de trois des quatre forces fondamentales. Vous savez, on dit souvent qu'il y a quatre forces fondamentales.

La force électromagnétique, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible

et la force de gravité décrite par la relativité générale.

Et bien la quantification perturbative on a réussi à l'appliquer aux trois premières

et en mettant ensemble ce qu'on a obtenu on a formé

le modèle standard de la physique des particules.

Le modèle standard de la physique des particules c'est la théorie qui décrit

aujourd'hui toute la physique des particules connues.

c'est une théorie qui est extrêmement bien confirmée expérimentalement avec

toutes les expériences qui ont été faites dans les accélérateurs de particules.

D'ailleurs la dernière pièce à l'édifice a été ajoutée il n'y a pas longtemps avec la découverte du boson de Higgs.

Evidemment quand on voit ça, la première chose qu'on se dit c'est:

si on veut fabriquer la version quantique de la relativité générale

on n'a qu'à appliquer la méthode qui a fonctionné avec les autres forces.

On n'a qu'à appliquer la quantification perturbative.

Et bien le problème c'est qu'appliquer la quantfication perturbative à la relativité générale, ça ne marche pas. Immaginons que vous vouliez appliquer les principes de la quantification perturbative à la relativité générale.

Vous allez faire comme dans les autres théories, c'est-à-dire que vous avez commencer

à écrire les diagrammes de Feynman qui sont associés.

Je vous ai dit, ces diagrammes de Feynman ils représentent des nombres,

ils représentent des probabilités que les événements se produisent. Le problème c'est que si vous faites ça, dans le cas de la relativité générale,

les diagrammes de Feynman ils valent toujours l'infini.

C'est-à-dire que vous obtenez une théorie où dès que vous essayez de calculer quelque chose de physique avec, la théorie vous répond: l'infini.

Donc utiliser les principes de la quantification perturbative pour la relativité générale,

ça ne marche pas

Et ça c'est quelque chose de très important à comprendre

parce que c'est le point de départ de toutes les autres approches qui ont été développées depuis

pour essayer de fabriquer une théorie de la gravité quantique.

Donc, qu'ont fait les théoriciens des cordes pour contourner ce problème?

Et bien, ils ont décidé de reprendre les choses un petit peu à la base

et de faire l'hypothèse que l'univers n'est pas fait de particules ponctuelles

mais qu'il est fait de petites cordes.

Alors qu'est-ce que ça change?

Quand vous avez une particule qui se déplace, elle trace une ligne dans l'espace,

alors que quand vous avez une corde - il faut s'imaginer un petit cercle - il va tracer un tube.

Donc si vous reprenez la méthode de quantification perturbative en prenant en compte ce changement, les diagrammes de Feynman au lieu d'être des petites lignes qui se branchent entre elles,

ça devient des petits tubes qui se branchent entre eux.

Au delà du changement sur le dessin, ce qui est très important

c'est que que ça fait disparaître les infinis qui apparaissaient autrement dans le calcul.

C'est-à-dire que faire cette hypothèse que le monde est fait de petites cordes,

ça résout le problème fondamental qui était que la quantification perturbative ne fonctionnait pas

avec la relativité générale.

Ça c'est la première bonne nouvelle.

L'autre grande nouvelle, c'est que dans le modèle standard de la physique des particules, vous avez besoin de supposer qu'il existe plein de types de particules différents,

des neutrinos, des électrons, des quarks.

En théorie des cordes vous n'avez besoin que d'un seul type de corde.

Pourquoi? Parce qu'une corde peut vibrer sur elle-même un peu comme une corde de guitare

et comme une corde de guitare, elle peut vibrer de différentes manières

qu'on appelle les différents modes.

Les différents modes de vibration d'une corde permettent de produire

les différents types de particules qu'on trouve dans le modèle standard.

C'est-à-dire qu'au lieu d'avoir à introduire plein de types de particules différents,

vous utilisez seulement un seul type de corde.

Ça c'était pour les bonnes nouvelles.

Maintenant, dans les mauvaises nouvelles, il y a quand même un petit problème avec la théorie des cordes.

Il y a ce qu'on appelle une anomalie, c'est quelque chose qui rend la théorie inconsistante au niveau quantique.

Et le seul moyen de se débarrasser de cette inconsistance,

c'est de changer le nombre de dimensions de l'espace-temps. Suivant les versions de la théorie des cordes,

il faut utiliser soit 26 dimensions soit 10 dimensions.

En fait la théorie à 26 dimensions on sait que pour d'autres raisons elle n'est pas correcte

donc toutes les théories modernes des cordes imposent d'utiliser 10 dimensions.

10 dimensions ça veut dire, une dimension de temps et 9 dimensions d'espace.

Le problème c'est que jusqu'ici des dimensions d'espace je n'en connait que 3,

donc je veux bien qu'il y en ait 9 mais il faut m'expliquer où sont les 6 autres.

L'astuce qu'ont trouvée les théoriciens des cordes, c'est de dire:

les six dimensions supplémentaires, en fait on ne les voit pas

parce qu'elles sont très petites et qu'elles sont repliées sur elles-mêmes.

Pour comprendre ça, on peut considérer le cas d'un plan.

Prenez une feuille de papier, imaginez qu'elle est infinie

donc vous avez 2 dimensions, les deux dimensions sont infinies.

Maintenant si au lieu de considérer une feuille de papier, vous considérez un très long cylindre de papier,

vous voyez qu'il y a toujours 2 dimensions,

sauf que cette fois vous avez une dimension infinie et une dimension qui est finie

et elle est finie parce qu'elle est repliée sur elle-même.

Maintenant, imaginez que vous regardez un cylindre de très loin, par exemple, un fil de fer.

Ce cylindre a toujours deux dimensions, sauf qu'une des dimensions

- la dimension qui est finie - est tellement petite qu'on ne la voit pas.

et donc on peut avoir l'impression qu'il n'y a qu'une dimension alors qu'en fait il y en a 2.

C'est ce principe-là qui, d'après les théoriciens des cordes permet d'expliquer que

les six dimensions supplémentaires de l'espace on ne les voit pas.

C'est parce qu'elles sont cachées, elles sont de taille finie et très petites.

Pour comprendre comment on va décrire ça mathématiquement,

on peut revenir sur le cas du cylindre.

Un cylindre, géométriquement, on peut le représenter comme étant une droite

et en chaque point de ma droite, je dessine un petit cercle.

Mathématiquement, on dit qu'un cylindre c'est une droite fois un cercle.

L'avantage cette écriture, c'est qu'elle permet de mettre en évidence le fait qu'il y a une dimension infinie

et une dimension finie.

Avant de passer au cas de la théorie des cordes, je voudrais juste qu'on regarde un cas

un petit peu plus compliqué.

Imaginons que je veuille fabriquer un espace à quatre dimensions,

deux dimensions infinies et deux dimensions finies.

Pour faire mes deux dimensions infinie, je vais prendre un plan

et puis, en chaque point de mon plan, je vais poser un petit espace à 2 dimensions finies.

L'espace à 2 dimensions finies le plus simple auquel je puisse penser c'est une sphère.

Donc, si vous posez en chaque point de votre plan une petite sphère,

vous obtenez un espace qui est: le plan fois la sphère.

2 dimensions infinies, 2 dimensions finies.

J'ai choisi la sphère mais ce n'était pas le seul choix possible, j'aurais pu par exemple prendre le tore.

Le tore c'est une surface en forme de bouée.

Si en chaque point de mon plan je pose un petit tore, j'obtiens un nouvel espace qui est: le plan fois le tore.

C'est aussi un espace à quatre dimensions dont deux finies

mais qui est différent de celui que j'avais avant.

Passons maintenant au cas de la théorie des cordes.

Je vous ai dit, pour faire de la théorie des cordes, il faut dix dimensions. Une dimension de temps et 9 dimensions d'espace. Sur ces 9 dimensions d'espace, on va en prendre 3 qui vont être infinies, c'est les dimensions habituelles

et on en veut 6 qui soient finies.

Donc pour représenter ça, on veut prendre notre espace tridimensionnel habituel

et en chaque point de l'espace on veut poser un petit espace à 6 dimensions finies.

Les gens qui font de la théorie des cordes ont regardé quels étaient les espaces qui pouvaient convenir

et ils se sont rendus compte que les espaces qui marchaient

correspondaient à ce qu'on appelle en mathématiques: les espaces de Calabi-Yau,

du nom des deux mathématiciens qui ont travaillé dessus.

Un espace de Calabi-Yau, c'est assez difficile à se représenter puisque ça a 6 dimensions,

mais on peut essayer de le représenter en le projetant en 2 ou 3 dimensions

et donc ça donne des choses comme ça. Vous voyez, c'est assez joli.

Le problème c'est que de même que tout à l'heure je pouvais m'amuser à choisir

une shère ou un tore comme espace à 2 dimensions finies,

là, j'ai le choix entre plein d'espaces de Calabi-Yau à 6 dimensions.

Et c'est très important de savoir lequel je vais choisir pour faire de la théorie des cordes,

puisque je vous ai dit: les cordes vibrent,

et donc elles vont vibrer dans les dimensions de l'espace de Calabi-Yau.

Et la manière dont les cordes vibrent

détermine les propriétés des particules qu'on va trouver dans la théorie.

Ça veut dire que si moi je commence à faire de la théorie des cordes

en choisissant un espace de Calabi-Yau

et que mon voisin, il fait de la théorie des cordes et qu'il en prend un autre,

on va fabriquer deux théories ayant des propriétés physiques différentes,

ayant des particules différentes.

Donc, il y a autant de théories des cordes possibles que de manières de choisir l'espace de Calabi-Yau.

Le problème c'est qu'entre le choix de l'espace de Calabi-Yau

et les autres choix qu'il faut faire pour fabriquer une théorie des cordes,

- c'est ce qu'on appelle le problème du choix du vide -

on se rend compte qu'on peut fabriquer peut-être jusqu'à 10 puissance 100

théorie des cordes différentes.

Pour les critiques de la théorie des cordes, cette abondance de choix

rend la théorie complètement inutilisable.

Si vous avez 10 puissance 100 versions de votre théorie,

ça veut dire que chaque fois que vous essayez de faire une prédiction expérimentale,

vous avez 10 puissance 100 prédictions expérimentales

et donc dans ces conditions comment on peut tester la théorie.

Si demain quelqu'un se pointe avec un résultat expérimental nouveau,

vous allez toujours trouver une tétrachiée de théories des cordes

qui sont capables d'expliquer ce résultat expérimental.

Et même pour les plus virulents critiques, du coup la théorie des cordes n'est pas une science

puisqu'on ne peut pas la tester expérimentalement.

Les partisans de la théorie des cordes ont réussi à retourner l'argument à leur avantage

avec l'idée du multivers.

Le multivers ça consiste à supposer qu'il existerait une multitude d'univers comme le nôtre,

qui seraient déconnectés les uns des autres,

et qui seraient potentiellement régis par des lois physiques différentes.

Donc les partisans de la théorie des cordes disent: ça se trouve il existe

autant d'univers que de variantes possibles de la théorie des cordes.

Chacun de ces univers obéit à une théorie des cordes construite, par exemple,

avec un espace de Calabi-Yau différent

et donc il déboucherait sur des lois physiques différentes.

Et nous, on vit simplement dans un de ces univers.

Mais tout n'est pas perdu pour tester la théorie des cordes parce qu'il y a quand même un ingrédient

de la théorie des cordes qu'on peut espérer vérifier expérimentalement.

C'est ce qu'on appelle la supersymétrie.

La supersymétrie, je n'en ai pas encore parlé, mais c'est un ingrédient essentiel de la théorie des cordes.

C'est une symétrie qui suppose qu'il y aurait, en fait, deux fois plus de types de particules

que ce qu'on croyait avant.

Si on regarde aujourd'hui dans le modèle standard de la physique des particules

et qu'on compte absolument toutes les particules,

les quarks, les électrons, les neutrinos etc... et toutes leurs antiparticules,

on trouve qu'il y a 61 types de particules différentes

Et bien, la supersymétrie elle suppose qu'il en existerait en fait deux fois plus parce que chacune de ces particules aurait une sorte de double, ce qu'on appelle le superpartenaire.

Et pour les nommer on s'amuse à rajouter un petit s devant.

Donc le superpartenaire du quark c'est le squark et le superpartenaire de l'électron c'est le sélectron etc...

Aujourd'hui on n'a jamais vu une seule de ces 61 particules supplémentaires, les superpartenaires.

Mais les spécialistes de la supersymétrie pensent que normalement,

au LHC, dans le collisionneur du CERN,

on commence à atteindre des énergies où on devrait voir ces particules, si elles existent.

Si dans les prochains runs du LHC qui vont avoir lieu dans les prochaines années

on ne voit aucune de ces particules supersymétriques,

ça peut signifier que la supersymétrie n'existe pas

et donc ça serait un sérieux problème pour la théorie des cordes.

Si finalement la théorie des cordes devait finir par être démentie expérimentalement,

ça ne serait quand même pas la fin des haricots.

C'est vrai que c'est jusqu'à aujourd'hui l'approche qui a été la plus étudiée

mais ce n'est pas la seule qui existe pour essayer de fabriquer une théorie de la gravité quantique.

Notamment, il existe une autre approche que j'ai déjà mentionnée qui s'appelle la gravité quantique à boucles.

Pour comprendre en quoi la gravité quantique à boucles diffère de la théorie des cordes,

Il faut se rappeler que le point de départ de tout ça c'est que

la quantification perturbative de la relativité générale donne des infinis.

Le chemin qu'ont choisi les gens qui font de la gravité quantique à boucles, c'est de dire:

si la quantification perturbative ne marche pas, il faut faire de la quantification non-perturbative.

Le problème c'est que faire de la quantification non perturbative c'est beaucoup plus difficile.

Ça oblige notamment à utiliser des objets mathématiques qui sont beaucoup plus complexes

et donc c'est en quelque sorte le chemin difficile.

Le gros avantage c'est que la gravité quantique à boucles elle n'a pas besoin

de faire des hypothèses supplémentaires sur des chose qu"on n'a jamais vues.

par exemple elle n'a pas besoin de supposer que le monde est fait de petites cordes,

elle n'a pas besoin de supposer qu'il y a la supersymétrie

et elle n'a pas non plus besoin de supposer qu'il y a des dimensions supplémentaires.

Mais bon, tout ça je vous le raconterait une prochaine fois.

Merci d'avoir suivi cette vidéo, n'hésitez pas à la partager pour faire connaître

la théorie des cordes au monde entier.

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Si vous ne les avez pas déjà vues, bien sûr, je vous invite à aller voir mes vidéos précédentes. A bientôt!

Sous-titres: Warteks


(#5) La Théorie des Cordes - YouTube (#5) Die String-Theorie - YouTube (#5) String Theory - YouTube (#5) Teoría de Cuerdas - YouTube (#5) 弦理論 - YouTube (#5) Snaartheorie - YouTube (#5) Teoria das Cordas - YouTube (#5) Strängteori - YouTube

Bonjour à tous! Aujourd'hui je voudrais vous parler de cette théorie célèbre Hello everyone! Today I'd like to tell you about this famous theory Hola con todos! Hoy dia quisiera hablarles de esta teoria celebre Hallo allemaal! Vandaag wil ik het met jullie hebben over deze beroemde theorie

et pourtant bien mystérieuse, qu'on appelle la théorie des cordes. yet mysterious, known as string theory. Sin embargo muy misteriosa, al que llamamos la teoria de cuerdas maar mysterieus, bekend als de snaartheorie.

La théorie des cordes vous le savez sans doute c'est une théorie qui prétend unifier dans un seul cadre As you no doubt know, string theory is a theory that claims to unify in a single framework La teoria de cuerdas lo saben sin duda es una teoria que pretende unificar en un solo marco Zoals je ongetwijfeld weet, is de snaartheorie een theorie die beweert in één enkel kader te verenigen

toute la physique fondamentale, ce qu'on appelle prétentieusement une théorie du tout. all fundamental physics, pretentiously called a theory of everything. toda la fisica fundamental, lo que llamamos pretenciosamente una teoria del todo alle fundamentele natuurkunde, wat zogenaamd een theorie van alles wordt genoemd.

Si vous avez suivi mon épisode sur Stephen Hawking, If you followed my episode on Stephen Hawking, Si as seguido mi episodio sobre Stephen Hawking, Als je mijn aflevering over Stephen Hawking hebt gevolgd,

vous savez que la principale difficulté quand on essaye de faire une théorie du tout, you know that the main difficulty when trying to make a theory of everything, sabes entonces que la principal dificultad cuando uno trata de hacer una teoria del todo je weet dat de grootste moeilijkheid is om een theorie van alles te maken,

c'est celle d'unifier ensemble la mécanique quantique et la relativité générale. is to unify quantum mechanics and general relativity. es el de unificar la mecanica cuantica y la relatividad general is om kwantummechanica en algemene relativiteit te verenigen.

La mécanique quantique c'est la théorie qui permet de décrire la matière au niveau microscopique Quantum mechanics is the theory that describes matter at the microscopic level. La mecanica cuantica es la teoria que permite de describir la materia a nivel microscopico

c'est-à-dire les atomes le noyau des atomes et puis toute la physique des particules. i.e. atoms, the nucleus of atoms and then all particle physics. es decir los atomos el nucleo de los atomos y toda la fisica de particulas

à côté de ça, la relativité générale c'est la théorie qui décrit plutôt le monde de l'infiniment grand. general relativity is the theory that describes the world of the infinitely large. al lado de esto, la relatividad general es la teoria que describe el infinitamente grande

C'est à dire le mouvement des galaxies les trous noirs, That is, the movement of galaxies and black holes, Es decir, el movimiento de las galaxias los agujeros negros,

l'expansion de l'univers et puis jusqu'à la théorie du big bang. the expansion of the universe and on to the big bang theory. la expansion del universo y hasta la teoria del Big Bang

quand on dit qu'on veut unifier ensemble la mécanique quantique et la relativité générale, when we say we want to unify quantum mechanics and general relativity, cuando decimos que queremos unificar la mecanica cuantica y la relatividad general

ça laisse un peu sous-entendre que ces deux théories se situeraient sur le même plan. It kind of implies that these two theories are on the same level. deja entender que esas dos teorias se situan en el mismo plano Het impliceert een beetje dat deze twee theorieën op hetzelfde niveau staan.

En fait ce sont deux théories dont la nature est très différente. In fact, the two theories are very different in nature. En realidad se trata de dos teorias cuya naturaleza es muy diferente

La relativité générale c'est une théorie qui décrit une force, la force de gravité. General relativity is a theory that describes a force, the force of gravity. La relatividad general es una teoria que describe una fuerza, la fuerza de la gravedad.

A la limite on pourrait la comparer à des théories qui décrivent d'autres forces In a way, it could be compared to theories describing other forces. A lo mucho podriamos compararla a la teorias que describen otras fuerzas comme par exemple la théorie de Coulomb such as Coulomb's theory como por ejemplo la teoria de Coulomb

qui décrit la force électrostatique entre deux particules chargées. which describes the electrostatic force between two charged particles. que describe la fuerza electrostatica entre dos particulas cargadas.

Ou alors un petit peu plus compliqué la théorie de Maxwell qui décrit la force électromagnétique. Or a little more complicated, Maxwell's theory of the electromagnetic force. o sino un poquito mas complicado la teoria de Maxwell que describe la fuerza electromagnetica.

La mécanique quantique à côté de ça c'est pas une théorie qui décrit une force, Quantum mechanics is not a theory that describes a force, Al lado de eso, la mecanica cuantica no es una fuerza,

c'est plutôt un ensemble de principes qui permettent de comprendre comment les forces it is rather a set of principles that help us understand how the forces es mas bien un conjunto de principios que permitent comprender como se comportant

se comportent au niveau microscopique. behave at the microscopic level. las fuerzas en el nivel microscopico

Donc si par exemple vous avez une théorie qui décrit une force So if, for example, you have a theory that describes a force Por lo tanto si por ejemplo tienes una teoria que describe una fuerza

et dont vous savez qu'elle est correcte au niveau macroscopique, and which you know to be macroscopically correct, y del que sabes que es correcta en el nivel macroscopico

ce que la mécanique quantique vous dit, c'est what quantum mechanics tells you is lo que la mecanica cuantica te dice, es

qu'il y a toutes les chances que votre théorie ne fonctionne pas au niveau microscopique. there's every chance that your theory won't work at the microscopic level. que hay todas las posibiliddes que tu teoria no funcione en el nivel microscopico par contre la mécanique quantique vous donne une série de guides on the other hand, quantum mechanics gives you a series of guides en cambio la mecanica cuantica te da una serie de guias

qui vont vous permettre de fabriquer une version quantique de votre théorie that will allow you to build a quantum version of your theory que te permitiran fabricar una version cuantica de tu teoria

qui va fonctionner au niveau microscopique. that will work at the microscopic level. que funcionara en el nivel microscopico

C'est ce qu'on appelle faire la quantification d'une théorie. This is called quantifying a theory. es lo que llamamos hacer la cuantificacion de una teoria.

On peut prendre un exemple. Si vous considérez la théorie de Coulomb Let's take an example. If you consider Coulomb's theory Podemos tomar un ejemplo. Si consideras la teoria de Coulomb qui permet de décrire l'interaction électrostatique, which describes electrostatic interaction, que permite de describir la interaccion electrostatica

Vous pouvez utiliser cette théorie pour décrire You can use this theory to describe puedes utilisar esta teoria para describir

la manière dont une charge négative, par exemple, va tourner autour d'une charge positive. how a negative charge, for example, will revolve around a positive charge. la manera en la que una carga negativa, por ejemplo, va girar alrededor de una carga positiva.

Si vos deux charges sont au niveau macroscopique ça va bien fonctionner, If both your loads are at the macroscopic level, it'll work fine, Si tus dos cargas estan en el nivel macroscopico va funcionar bien,

par contre si vous voulez utiliser cette théorie but if you want to use this theory en cambio si quieres utilisar esta teoria

pour décrire la manière dont un électron tourne autour d'un proton to describe the way an electron revolves around a proton para describir la manera en el que un electron gira alrededor de un proton au niveau microscopique, la théorie ne va plus marcher. at the microscopic level, the theory won't work. en el nivel microscopico, la teoria no va funcionar. Mais la mécanique quantique vous permet d'adapter cette théorie en la quantifiant But quantum mechanics allows you to adapt this theory by quantifying it. Pero la mecanica cuantica te permite adaptar esta teoria cuantificandola

et en fabriquant ce qui est en fait la théorie quantique de l'atome d'hydrogène. and making what is in fact the quantum theory of the hydrogen atom. y fabricando lo que es en en los hechos la teoria cuantica de l'atomo de hidrogeno On peut prendre un exemple plus compliqué. Si vous considérez la force électromagnétique, We can take a more complicated example. If you consider the electromagnetic force, Podemos tomar un ejemplo mas complejo. Si consideras la fuerza electromagnetica, c'est une force un petit peu plus générale que juste l'électrostatique. it's a little more general than just electrostatics. es una fuerza un poquito mas general que la electrostatica Au niveau macroscopique elle est décrite par la théorie de Maxwell At the macroscopic level, it is described by Maxwell's theory en el nivel macroscopico ella esta descrita por la teoria de Maxwel

et c'est cette théorie qui permet notamment de comprendre and it is this theory, in particular, that makes it possible to understand y es esta teoria que permite de comprender

comment les ondes électromagnétiques se propagent. how electromagnetic waves propagate. como las ondas electromagneticas se propagan

Par exemple les ondes lumineuses ou les ondes radio. For example, light waves or radio waves. por ejemplo las ondas luminosas o las ondas radio. Au niveau microscopique cette théorie ne va pas fonctionner, At the microscopic level, this theory won't work, En el nivel microscopico esta teoria no va funcionar,

mais si vous lui appliquez les principes de la mécanique quantique, que vous la quantifiez, but if you apply the principles of quantum mechanics to it, you quantize it, pero si le aplicas los principios de la mecanica cuantica, que lo cuantificas,

vous tombez sur une théorie qu'on appelle l'électrodynamique quantique you come across a theory called quantum electrodynamics caeras sobre una teoria que llamamos la electrodinamica cuantica

et qui permet de comprendre le comportement de la lumière au niveau microscopique to understand the behavior of light at the microscopic level y que permite de comprender el comportamiento de la luz en el nivel microscopico

et par exemple de montrer qu'au niveau microscopique la lumière est faite de photons. and show, for example, that at the microscopic level, light is made up of photons. y por ejemplo de mostrar que en el nivel microscopico la luz esta hecha de fotones.

Cette théorie de l'électrodynamique quantique a notamment été beaucoup développée In particular, this theory of quantum electrodynamics has been extensively developed La teoría de la electrodinámica cuántica fue desarrollado sobre todo

par un certain Richard Feynman by a certain Richard Feynman por Richard Feynman.

et vous allez voir qu'on va reparler de Feynman dans un instant. and you'll see that we'll be talking about Feynman again in a moment. ya veras que vamos a hablar de nuevo Feynman en un momento.

Donc vous voyez que le problème d'unifier mécanique quantique et relativité générale So you see that the problem of unifying quantum mechanics and general relativity Así que ya ves que el problema de la unificación la mecánica cuántica y la relatividad general

c'est simplement le problème d'arriver à appliquer les principes de la mécanique quantique it's simply a matter of applying the principles of quantum mechanics. es simplemente un problema de lograr la aplicación de los principios de la mecánica cuántica

à la force de gravité décrite par la relativité générale. to the force of gravity described by general relativity. a la fuerza de gravedad descrita por la relatividad general.

La théorie de la relativité générale décrit bien la force de gravité au niveau macroscopique. The theory of general relativity describes the force of gravity at the macroscopic level. La teoria de la relatividad general describe bien la fuerza de la gravevdad a nivel macroscopico

Ce qu'on aimerait arriver à faire c'est à quantifier cette théorie What we'd like to do is quantify this theory lo que nos gustaria lograr es cuantificar esta teoria

pour fabriquer une théorie de la force de gravité qui fonctionne au niveau microscopique, to build a theory of the force of gravity that works at the microscopic level, para fabricar una teoria de la fuerza de la gravedad que funcione en el nivel microscopico

ce qu'on appelle hypothétiquement une théorie de la gravité quantique. what is hypothetically called a theory of quantum gravity. Lo que llamamos hipoteticamente una teoria de la gravedad cuantica.

D'ailleurs souvent le problème de la théorie du tout on l'appelle simplement In fact, the problem of the theory of everything is often referred to simply as "the theory of everything". Ademas el problema de la teoria del todo casi siempre lo llamamos simplemente

le problème de la gravité quantique. the problem of quantum gravity. el problema de la gravedad cuantica.

Le problème c'est qu'appliquer les principes de la mécanique quantique à une théorie macroscopique, The problem is applying the principles of quantum mechanics to a macroscopic theory, El problema es la aplicacion de los principios de la mecanica cuantica a una teoria macroscopica

c'est pas du tout simple. it's not easy at all. no es nada simple.

Je vous ai présenté ça comme si c'était une sorte de procédure automatique. I've presented it to you as if it were some kind of automatic procedure. Te he presentado esto como si fuera un proceso automatico

En fait c'est plutôt une sorte de recette de cuisine un petit peu floue qui nous dit comment il faudrait faire, In fact, it's more like a vague recipe telling us how it should be done, Es al contrario algo como una receta de cocina un poco difuso que nos dice como deberiamos hacer

mais c'est pas du tout immédiat. but it's not immediate at all. pero no es para nada inmediato.

Et l'autre difficulté c'est qu'il faut en général utiliser des objets mathématiques And the other difficulty is that you generally have to use mathematical objects. La otra dificultad est que en general se tiene que utilisar objetos matematicos

qui sont beaucoup plus compliqués que les objets mathématiques qu'on avait au départ. which are far more complicated than the mathematical objects we started with. que son mucho mas complicados que los objetos matematicos que teniamos al inicio.

Si vous connaissez un tout petit peu la théorie quantique de l'atome d'hydrogène, If you know anything about the quantum theory of the hydrogen atom, Si conoces un poquito la teoria cuantica del atomo de hidrogeno

vous savez que ça utilise des maths qui sont quand même un chouïa plus you know that it uses maths that is a little more sabes que utilisa matematicas un poquito je weet dat het wiskunde gebruikt die een beetje meer

compliquées que la description de la force de Coulomb. complicated than describing the Coulomb force. mas complejas que la descripcion de la fuerza de Coulomb

En pratique c'est même tellement compliqué d'appliquer les principes de la mécanique quantique, In practice, it's even so complicated to apply the principles of quantum mechanics, En la practica es incluso tan complejo aplicar los principios de la mecanica cuantica ,

qu'on n'y arrive quasiment jamais de manière exacte. that it's almost impossible to get it right. que no logramos casi nunca de manera exacta.

Dans le cas de l'atome d'hydrogène, on y arrive parce que c'est très simple In the case of the hydrogen atom, we can do this because it's very simple En el caso del atomo de hidrogeno, lo logramos porque es muy simple

mais dès qu'on passe à quelque chose d'un petit peu plus compliqué, but as soon as we move on to something a little more complicated, pero en cuanto pasamos a algo un poquito mas complejo,

comme par exemple le champ électromagnétique, on n'y arrive plus. such as the electromagnetic field, we can't do it anymore. como por ejemplo el campo electromagnetico, ya no podemos

C'est d'ailleurs même un problème de recherche en maths It's even a research problem in maths. Ademas es incluso un problema de investigacion en matematicas

que de trouver les bons objets qui permettent de décrire de manière exacte than to find the right objects to accurately describe el de encontrar los buenos objetos que permitan de describir de manera exacta

certaines théories quantiques des champs. certain quantum field theories. algunas teorias cuanticas del campo electromagnetico

Il y a même un des prix du millénaire, vous savez les prix à un million de dollars en mathématiques, There's even one of the Millennium Prizes, you know, the million-dollar prizes in mathematics, Hay incluso un premio del milenio, sabes los premios de un millon de dolares en matematicas,

qui est consacré à une question technique de la théorie quantique des champs. dedicated to a technical question of quantum field theory. que esta consagrado a una cuestion tecnica de la teoria de los campos electromagneticos.

Donc en pratique les physiciens ont été obligés de faire une simplification So, in practice, physicists have been forced to make a simplification Entonces, en la practica los fisicos an sido obligados de simplificar

pour arriver à appliquer les principes de la mécanique quantique à des théories comme l'électromagnétisme. to apply the principles of quantum mechanics to theories such as electromagnetism. para lograr aplicar los principios de la mecanica cuantica a teorias como el electromagnetismo.

Ils ont été obligés de faire ce qu'on appelle de la quantification perturbative. They were obliged to perform what is known as disruptive quantification. Han sido obligados de hacer lo que llamamos la cuantificacion perturbativa.

L'idée la quantification perturbative c'est en gros de considérer que toutes les situations auxquelles The idea behind disruptive quantification is basically to consider that all the situations to which La idea de cuantificación perturbativa es básicamente considerar que todas las situaciones a las cuales

on a affaire ne sont que des petites perturbations autour d'une situation bien connue. we're dealing with are just small disturbances around a well-known situation. estamos tratando solo son pequeños disturbios alrededor de una situación conocida.

Pour reprendre une analogie, c'est comme si vous vouliez étudier les mouvements de l'océan, To use an analogy, it's as if you wanted to study the movements of the ocean, Para usar una analogía, es como si querías estudiar los movimientos del océano,

et que vous disiez que vous allez vous limiter simplement à l'étude and you say you're simply going to limit yourself to the study y dices que vas a simplemente limite al estudio

des petites vaguelettes à la surface d'une eau calme. small ripples on the surface of calm water. pequeñas olas en el superficie de un agua tranquila.

Dans le cas du champ électromagnétique ce principe de perturbations n'est pas complètement absurde, In the case of the electromagnetic field, this principle of disturbance is not completely absurd, En el caso del campo electromagnético, este principio de disturbios no es completamente absurdo,

puisqu'en général, quand on a un photon qui passe ou une onde lumineuse, since, in general, when a photon or light wave passes through, ya que, en general, cuando tenemos un fotón que pasa o una onda de luz,

les champs électriques et magnétiques associés sont très petits. the associated electric and magnetic fields are very small. campos eléctricos y magnéticos los asociados son muy pequeños

Donc on peut considérer que ce sont des petites perturbations. So we can consider them as small disturbances. Entonces podemos considerar eso son pequeñas perturbaciones.

Si on applique le principe de la quantification perturbative à l'électromagnétisme If we apply the principle of perturbative quantization to electromagnetism Si aplicamos el principio de cuantificación perturbativo al electromagnetismo

on tombe donc sur cette théorie quon appelle l'électrodynamique quantique. we come across a theory we call quantum electrodynamics. así que nos encontramos con esta llamada teoría electrodinámica cuántica.

L'électrodynamique quantique, je vous l'ai dit, elle a notamment été beaucoup développée Quantum electrodynamics, as I've already said, has been extensively developed. Electrodinámica cuántica, te lo dije, ha sido particularmente bien desarrollado par Richard Feynman. por Richard Feynman.

Et Feynman a mis au point un outil qui est au cœur de toutes les méthodes de quantification perturbative. Y Feynman ha desarrollado una herramienta que está en el corazón de todos los métodos de cuantificación perturbativa. C'est ce qu'on appelle les diagrammes de Feynman. Estos se llaman diagramas de Feynman.

Si vous ouvrez un livre de physique des particules vous allez voir que c'est truffé de petits dessins Si abres un libro de física de partículas verás que está lleno de pequeños dibujos

et ces petits dessins donc, les diagrammes de Feynman, y esos pequeños dibujos, Diagramas de Feynman,

ils sont là pour représenter des interactions entre particules. ellos están ahí para representar interacciones de partículas.

Par exemple sur le diagramme qu'on voit ici on a un électron et un positron Por ejemplo, en el diagrama que vemos aquí tenemos un electrón y un positrón

qui se rencontrent, qui s'anihilent ensemble pour donner un photon quienes se encuentran, quienes son juntos para dar un fotón die samenkomen en anihileren om een foton te geven

et puis un petit peu plus tard ce photon se redésintègre en un électron et un positron. y luego un poco más tarde este fotón Se reintegra en un electrón y un positrón.

Ces petits dessins il ne sont pas juste là pour représenter ou illustrer des phénomènes. Estos pequeños dibujos no están ahí para representar o ilustrar fenómenos.

C'est aussi des équations, c'est-à-dire qu'un physicien des particules est capable de traduire También son ecuaciones, es decir, una el físico de partículas es capaz de traducir

ce dessin en équation, de mettre un nombre dessus et este dibujo en ecuación, para poner un número en él y

ce nombre va représenter la probabilité que l'événement qu'on a dessiné se produise. este número representará la probabilidad de que el evento que dibujamos sucede.

La quantification perturbative ça marche extrêmement bien puisque ça a permis de fabriquer La cuantificación perturbadora funciona extremadamente bien, ya que permitió fabricar

les versions quantiques de trois des quatre forces fondamentales. las versiones cuánticas de tres de las cuatro fuerzas fundamentales. Vous savez, on dit souvent qu'il y a quatre forces fondamentales. Ya sabes, a menudo se dice que hay cuatro fuerzas fundamentales.

La force électromagnétique, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible Fuerza electromagnética, fuerza fuerte nuclear, fuerza nuclear débil

et la force de gravité décrite par la relativité générale. y la fuerza gravitatoria descrita por la relatividad general.

Et bien la quantification perturbative on a réussi à l'appliquer aux trois premières Bueno, la cuantificación perturbativa que tenemos logró aplicarlo a los tres primeros

et en mettant ensemble ce qu'on a obtenu on a formé y armar lo que tenemos se entrenó

le modèle standard de la physique des particules. el modelo estándar de física de partículas.

Le modèle standard de la physique des particules c'est la théorie qui décrit El modelo estándar de la física partículas esta es la teoría que describe

aujourd'hui toute la physique des particules connues. hoy toda la física de partículas conocidas.

c'est une théorie qui est extrêmement bien confirmée expérimentalement avec es una teoría que es extremadamente bien confirmado experimentalmente con

toutes les expériences qui ont été faites dans les accélérateurs de particules. todos los experimentos que se han hecho en aceleradores de partículas.

D'ailleurs la dernière pièce à l'édifice a été ajoutée il n'y a pas longtemps avec la découverte du boson de Higgs. Por cierto, la última habitación del edificio se agregó allí No hace mucho tiempo con el descubrimiento del bosón de Higgs.

Evidemment quand on voit ça, la première chose qu'on se dit c'est: Obviamente cuando vemos eso, el Lo primero que decimos es:

si on veut fabriquer la version quantique de la relativité générale si queremos hacer la versión cuántica de la relatividad general

on n'a qu'à appliquer la méthode qui a fonctionné avec les autres forces. solo tenemos que aplicar el método que tiene trabajó con otras fuerzas.

On n'a qu'à appliquer la quantification perturbative. Solo se debe aplicar la cuantificación perturbativa.

Et bien le problème c'est qu'appliquer la quantfication perturbative à la relativité générale, ça ne marche pas. Bueno, el problema es que aplicar la cuantificación perturbador para la relatividad general, no funciona. Immaginons que vous vouliez appliquer les principes de la quantification perturbative à la relativité générale. Imagina que querías aplicar los principios de la cuantificación perturbativa a la relatividad general.

Vous allez faire comme dans les autres théories, c'est-à-dire que vous avez commencer Harás como en otros teorías, es decir, has comenzado

à écrire les diagrammes de Feynman qui sont associés. para escribir los diagramas de Feynman quienes estan asociados

Je vous ai dit, ces diagrammes de Feynman ils représentent des nombres, Te lo dije, estos diagramas de Feynman ellos representan números,

ils représentent des probabilités que les événements se produisent. ellos representan probabilidades que los eventos suceden Le problème c'est que si vous faites ça, dans le cas de la relativité générale, El problema es que si lo haces que, en el caso de la relatividad general,

les diagrammes de Feynman ils valent toujours l'infini. los diagramas de Feynman valen la pena siempre el infinito.

C'est-à-dire que vous obtenez une théorie où dès que vous essayez de calculer Es decir, obtienes una teoría donde tan pronto como intentas calcular quelque chose de physique avec, la théorie vous répond: l'infini. algo físico con, la teoría te responde: el infinito.

Donc utiliser les principes de la quantification perturbative pour la relativité générale, Entonces usa los principios de cuantificación perturbador para la relatividad general,

ça ne marche pas esto no funciona

Et ça c'est quelque chose de très important à comprendre Y eso es algo muy importante para entender

parce que c'est le point de départ de toutes les autres approches qui ont été développées depuis porque es el punto de partida para todos otros enfoques que se han desarrollado desde

pour essayer de fabriquer une théorie de la gravité quantique. para tratar de fabricar una teoría de la gravedad cuántica.

Donc, qu'ont fait les théoriciens des cordes pour contourner ce problème? Entonces, ¿qué hicieron los teóricos de la cadenas para solucionar este problema?

Et bien, ils ont décidé de reprendre les choses un petit peu à la base Bueno, decidieron recuperar cosas un poco en la base

et de faire l'hypothèse que l'univers n'est pas fait de particules ponctuelles y hacer la suposición de que el universo no está hecho de partículas puntuales

mais qu'il est fait de petites cordes. pero que está hecho de cuerdas pequeñas.

Alors qu'est-ce que ça change? Entonces, ¿qué cambia?

Quand vous avez une particule qui se déplace, elle trace une ligne dans l'espace, Cuando tienes una partícula en movimiento, dibuja una línea en el espacio,

alors que quand vous avez une corde - il faut s'imaginer un petit cercle - il va tracer un tube. mientras que cuando tienes una cuerda, debes imaginar un pequeño círculo: dibujará un tubo.

Donc si vous reprenez la méthode de quantification perturbative en prenant en compte ce changement, Entonces, si vuelves al método de cuantificación disruptivo teniendo en cuenta este cambio, les diagrammes de Feynman au lieu d'être des petites lignes qui se branchent entre elles, los diagramas de Feynman en lugar de ser pequeñas líneas que se conectan entre sí,

ça devient des petits tubes qui se branchent entre eux. se convierte en pequeños tubos que conectar entre ellos.

Au delà du changement sur le dessin, ce qui est très important Más allá del cambio en el dibujo, que es muy importante

c'est que que ça fait disparaître les infinis qui apparaissaient autrement dans le calcul. es lo que hace desaparecer las infinidades que de lo contrario apareció en el cálculo.

C'est-à-dire que faire cette hypothèse que le monde est fait de petites cordes, Es decir, para hacer esta suposición que el mundo está hecho de cuerdas pequeñas,

ça résout le problème fondamental qui était que la quantification perturbative ne fonctionnait pas eso resuelve el problema fundamental que era eso la cuantificación perturbativa no funcionó

avec la relativité générale. con relatividad general.

Ça c'est la première bonne nouvelle. Esa es la primera buena noticia.

L'autre grande nouvelle, c'est que dans le modèle standard de la physique des particules, La otra gran noticia es que en el modelo física de partículas estándar, vous avez besoin de supposer qu'il existe plein de types de particules différents, debes asumir que hay lleno de diferentes tipos de partículas,

des neutrinos, des électrons, des quarks. neutrinos, electrones, quarks.

En théorie des cordes vous n'avez besoin que d'un seul type de corde. En teoría de cuerdas, no tienes necesita solo un tipo de cuerda

Pourquoi? Parce qu'une corde peut vibrer sur elle-même un peu comme une corde de guitare ¿Por qué? Porque una cuerda puede vibrar ella misma un poco como una cuerda de guitarra

et comme une corde de guitare, elle peut vibrer de différentes manières y como una cuerda de guitarra, ella puede vibrar de diferentes maneras

qu'on appelle les différents modes. llamamos a los diferentes modos.

Les différents modes de vibration d'une corde permettent de produire Los diferentes modos de vibración una cuerda puede producir

les différents types de particules qu'on trouve dans le modèle standard. los diferentes tipos de partículas que encontrado en el modelo estándar.

C'est-à-dire qu'au lieu d'avoir à introduire plein de types de particules différents, Es decir, en lugar de tener que introducir lleno de diferentes tipos de partículas,

vous utilisez seulement un seul type de corde. solo usas un tipo de cuerda

Ça c'était pour les bonnes nouvelles. Fue por las buenas noticias.

Maintenant, dans les mauvaises nouvelles, il y a quand même un petit problème avec la théorie des cordes. Ahora, en las malas noticias, hay cuando incluso un pequeño problema con la teoría de cuerdas.

Il y a ce qu'on appelle une anomalie, c'est quelque chose qui rend la théorie inconsistante au niveau quantique. Hay algo llamado anomalía, es algo lo que hace que la teoría sea inconsistente a nivel cuántico.

Et le seul moyen de se débarrasser de cette inconsistance, Y la única forma de deshacerse de esta inconsistencia,

c'est de changer le nombre de dimensions de l'espace-temps. se trata de cambiar la cantidad de dimensiones del espacio-tiempo. Suivant les versions de la théorie des cordes, De acuerdo con las versiones de la teoría de cuerdas,

il faut utiliser soit 26 dimensions soit 10 dimensions. es necesario usar 26 dimensiones o 10 dimensiones.

En fait la théorie à 26 dimensions on sait que pour d'autres raisons elle n'est pas correcte De hecho, la teoría de 26 dimensiones sabemos que por otras razones, no es correcto

donc toutes les théories modernes des cordes imposent d'utiliser 10 dimensions. entonces todas las teorías modernas de cadenas imponen usar 10 dimensiones.

10 dimensions ça veut dire, une dimension de temps et 9 dimensions d'espace. 10 dimensiones que significa, una dimensión de tiempo y 9 dimensiones de espacio.

Le problème c'est que jusqu'ici des dimensions d'espace je n'en connait que 3, El problema es que hasta ahora las dimensiones espacio, sé solo 3,

donc je veux bien qu'il y en ait 9 mais il faut m'expliquer où sont les 6 autres. entonces me gustaría que hubiera 9 pero el Tengo que explicar dónde están los otros seis.

L'astuce qu'ont trouvée les théoriciens des cordes, c'est de dire: El truco encontrado por los teóricos de cuerdas, es decir:

les six dimensions supplémentaires, en fait on ne les voit pas las seis dimensiones adicionales, de hecho, no los vemos

parce qu'elles sont très petites et qu'elles sont repliées sur elles-mêmes. porque son muy pequeños y se doblan sobre sí mismos.

Pour comprendre ça, on peut considérer le cas d'un plan. Para entender eso, podemos considera el caso de un plan.

Prenez une feuille de papier, imaginez qu'elle est infinie Toma una hoja de papel, imagina que ella es infinita

donc vous avez 2 dimensions, les deux dimensions sont infinies. entonces tienes 2 dimensiones, ambas dimensiones son infinitas.

Maintenant si au lieu de considérer une feuille de papier, vous considérez un très long cylindre de papier, Ahora si en lugar de considerar una hoja de papel, Consideras un cilindro de papel muy largo,

vous voyez qu'il y a toujours 2 dimensions, ves que siempre hay 2 dimensiones,

sauf que cette fois vous avez une dimension infinie et une dimension qui est finie excepto que esta vez tienes una dimensión infinita y una dimensión que ha terminado

et elle est finie parce qu'elle est repliée sur elle-même. y ella ha terminado porque ella es doblado sobre sí mismo.

Maintenant, imaginez que vous regardez un cylindre de très loin, par exemple, un fil de fer. Ahora imagina que estás mirando un cilindro desde muy lejos, por ejemplo, un cable.

Ce cylindre a toujours deux dimensions, sauf qu'une des dimensions Este cilindro siempre tiene dos dimensiones, excepto que una de las dimensiones

- la dimension qui est finie - est tellement petite qu'on ne la voit pas. - la dimensión que está terminada - es tan pequeño que no lo vemos

et donc on peut avoir l'impression qu'il n'y a qu'une dimension alors qu'en fait il y en a 2. y entonces podemos tener la impresión de que él solo hay una dimensión cuando de hecho hay 2.

C'est ce principe-là qui, d'après les théoriciens des cordes permet d'expliquer que Es este principio el que, según los teóricos las cadenas pueden explicar eso

les six dimensions supplémentaires de l'espace on ne les voit pas. las seis dimensiones adicionales de espacio no los vemos

C'est parce qu'elles sont cachées, elles sont de taille finie et très petites. Es porque están escondidos, son finitos en tamaño y muy pequeños.

Pour comprendre comment on va décrire ça mathématiquement, Para entender cómo vamos describirlo matemáticamente,

on peut revenir sur le cas du cylindre. podemos volver al caso del cilindro.

Un cylindre, géométriquement, on peut le représenter comme étant une droite Un cilindro, geométricamente, podemos representar como un derecho

et en chaque point de ma droite, je dessine un petit cercle. y en cada punto a mi derecha, Dibujé un pequeño círculo.

Mathématiquement, on dit qu'un cylindre c'est une droite fois un cercle. Matemáticamente, decimos que un cilindro es un tiempo recto, un circulo

L'avantage cette écriture, c'est qu'elle permet de mettre en évidence le fait qu'il y a une dimension infinie La ventaja de esta escritura es que te permite poner resaltar el hecho de que hay una dimensión infinita

et une dimension finie. y una dimensión finita.

Avant de passer au cas de la théorie des cordes, je voudrais juste qu'on regarde un cas Antes de pasar al caso de la teoría de cuerdas, Me gustaría simplemente mirar un caso

un petit peu plus compliqué. un poco más complicado.

Imaginons que je veuille fabriquer un espace à quatre dimensions, Imaginemos que quiero hacer un espacio cuatridimensional,

deux dimensions infinies et deux dimensions finies. dos dimensiones infinitas y dos Dimensiones terminadas.

Pour faire mes deux dimensions infinie, je vais prendre un plan Para hacer mis dos dimensiones infinitas, Tomaré un plan

et puis, en chaque point de mon plan, je vais poser un petit espace à 2 dimensions finies. y luego, en cada punto de mi plan, voy para poner un espacio pequeño en 2 dimensiones finitas.

L'espace à 2 dimensions finies le plus simple auquel je puisse penser c'est une sphère. El mejor espacio bidimensional es el más simple lo que puedo pensar es una esfera.

Donc, si vous posez en chaque point de votre plan une petite sphère, Entonces, si preguntas en cada punto de tu plan es una pequeña esfera,

vous obtenez un espace qui est: le plan fois la sphère. obtienes un espacio que es: el avión multiplicado por la esfera.

2 dimensions infinies, 2 dimensions finies. 2 dimensiones infinitas, 2 dimensiones finitas.

J'ai choisi la sphère mais ce n'était pas le seul choix possible, j'aurais pu par exemple prendre le tore. Elegí la esfera, pero no fue la única opción posible, podría, por ejemplo, tomar el toro.

Le tore c'est une surface en forme de bouée. El toro es una superficie con forma de boya.

Si en chaque point de mon plan je pose un petit tore, j'obtiens un nouvel espace qui est: le plan fois le tore. Si en cada punto de mi plan pongo un pequeño toro, Tengo un nuevo espacio que es: el plan multiplicado por el toro.

C'est aussi un espace à quatre dimensions dont deux finies También es un espacio de cuatro dimensiones de las cuales dos están terminadas

mais qui est différent de celui que j'avais avant. pero que es diferente de la que tenía antes.

Passons maintenant au cas de la théorie des cordes. Ahora veamos el caso de la teoría de cuerdas.

Je vous ai dit, pour faire de la théorie des cordes, il faut dix dimensions. Te lo dije, para hacer la teoría cadenas, toma diez dimensiones. Une dimension de temps et 9 dimensions d'espace. Sur ces 9 dimensions d'espace, Una dimensión de tiempo y 9 dimensiones de espacio. En estas 9 dimensiones del espacio, on va en prendre 3 qui vont être infinies, c'est les dimensions habituelles tomaremos 3 que será infinito, son las dimensiones usuales

et on en veut 6 qui soient finies. y queremos 6 que estén terminados.

Donc pour représenter ça, on veut prendre notre espace tridimensionnel habituel Entonces para representar eso, queremos tomar nuestro espacio tridimensional habitual

et en chaque point de l'espace on veut poser un petit espace à 6 dimensions finies. y en cada punto del espacio queremos preguntar un pequeño espacio con 6 dimensiones finitas.

Les gens qui font de la théorie des cordes ont regardé quels étaient les espaces qui pouvaient convenir Las personas que están haciendo teoría de cuerdas han visto ¿Cuáles fueron los espacios que podrían ser adecuados?

et ils se sont rendus compte que les espaces qui marchaient y se dieron cuenta de que los espacios que funcionaron

correspondaient à ce qu'on appelle en mathématiques: les espaces de Calabi-Yau, correspondía a lo que se llama en matemáticas: los espacios de Calabi-Yau,

du nom des deux mathématiciens qui ont travaillé dessus. de los nombres de los dos matemáticos quien trabajó en eso

Un espace de Calabi-Yau, c'est assez difficile à se représenter puisque ça a 6 dimensions, Un espacio de Calabi-Yau, es bastante difícil para representar ya que tiene 6 dimensiones,

mais on peut essayer de le représenter en le projetant en 2 ou 3 dimensions pero podemos tratar de representarlo en proyectándolo en 2 o 3 dimensiones

et donc ça donne des choses comme ça. Vous voyez, c'est assez joli. y entonces da cosas así. Ya ves, es bastante bonito.

Le problème c'est que de même que tout à l'heure je pouvais m'amuser à choisir El problema es que así como ahora Podría divertirme eligiendo

une shère ou un tore comme espace à 2 dimensions finies, un sher o un toro como Espacio bidimensional terminado,

là, j'ai le choix entre plein d'espaces de Calabi-Yau à 6 dimensions. allí, puedo elegir entre muchos espacios de Calabi-Yau a 6 dimensiones.

Et c'est très important de savoir lequel je vais choisir pour faire de la théorie des cordes, Y es muy importante saber a cuál voy a dirigir elige hacer teoría de cuerdas

puisque je vous ai dit: les cordes vibrent, ya que te dije: las cuerdas vibran,

et donc elles vont vibrer dans les dimensions de l'espace de Calabi-Yau. y entonces van a vibrar en las dimensiones del espacio Calabi-Yau.

Et la manière dont les cordes vibrent Y la forma en que las cuerdas vibran

détermine les propriétés des particules qu'on va trouver dans la théorie. determina las propiedades de las partículas que encontraremos en la teoría.

Ça veut dire que si moi je commence à faire de la théorie des cordes Significa que si empiezo hacer teoría de cuerdas

en choisissant un espace de Calabi-Yau eligiendo un espacio Calabi-Yau

et que mon voisin, il fait de la théorie des cordes et qu'il en prend un autre, y que mi vecino, él está haciendo teoría cuerdas y que él toma otro,

on va fabriquer deux théories ayant des propriétés physiques différentes, vamos a hacer dos teorías diferentes propiedades físicas,

ayant des particules différentes. teniendo diferentes partículas.

Donc, il y a autant de théories des cordes possibles que de manières de choisir l'espace de Calabi-Yau. Entonces, hay tantas posibles teorías de cuerdas cuántas formas de elegir el espacio Calabi-Yau.

Le problème c'est qu'entre le choix de l'espace de Calabi-Yau El problema es que entre la elección de espacio Calabi-Yau

et les autres choix qu'il faut faire pour fabriquer une théorie des cordes, y las otras opciones que tiene que hacer para para hacer una teoría de cuerdas

- c'est ce qu'on appelle le problème du choix du vide - - esto se llama el problema de la elección del vacío -

on se rend compte qu'on peut fabriquer peut-être jusqu'à 10 puissance 100 nos damos cuenta de que podemos fabricar tal vez hasta 10 de potencia 100

théorie des cordes différentes. diferente teoría de cuerdas.

Pour les critiques de la théorie des cordes, cette abondance de choix Para los críticos de la teoría de cuerdas, esta abundancia de elección

rend la théorie complètement inutilisable. hace que la teoría sea completamente inútil.

Si vous avez 10 puissance 100 versions de votre théorie, Si tienes 10 versiones de potencia 100 de tu teoría,

ça veut dire que chaque fois que vous essayez de faire une prédiction expérimentale, significa que cada vez que intentas hacer una predicción experimental,

vous avez 10 puissance 100 prédictions expérimentales tienes 10 predicciones experimentales de potencia 100

et donc dans ces conditions comment on peut tester la théorie. y entonces en estas condiciones cómo podemos probar la teoría.

Si demain quelqu'un se pointe avec un résultat expérimental nouveau, Si mañana alguien señala con un nuevo resultado experimental,

vous allez toujours trouver une tétrachiée de théories des cordes siempre encontrarás un teorías de cuerdas tetrachied

qui sont capables d'expliquer ce résultat expérimental. quienes son capaces de explicar esto resultado experimental.

Et même pour les plus virulents critiques, du coup la théorie des cordes n'est pas une science E incluso para los críticos más virulentos, de repente la teoría de cuerdas no es una ciencia

puisqu'on ne peut pas la tester expérimentalement. ya que no podemos probarlo experimentalmente

Les partisans de la théorie des cordes ont réussi à retourner l'argument à leur avantage Los defensores de la teoría de cuerdas han tenido éxito para devolver el argumento a su ventaja

avec l'idée du multivers. con la idea del multiverso

Le multivers ça consiste à supposer qu'il existerait une multitude d'univers comme le nôtre, El multiverso debe asumir que existe una multitud de universos como el nuestro,

qui seraient déconnectés les uns des autres, quién sería desconectado de uno de otros

et qui seraient potentiellement régis par des lois physiques différentes. y quién podría ser gobernado por diferentes leyes físicas.

Donc les partisans de la théorie des cordes disent: ça se trouve il existe Así que los defensores de la teoría de cuerdas dicen: resulta que hay

autant d'univers que de variantes possibles de la théorie des cordes. tantos universos como variantes posible de la teoría de cuerdas.

Chacun de ces univers obéit à une théorie des cordes construite, par exemple, Cada uno de estos universos obedece a una teoría cuerdas construidas, por ejemplo,

avec un espace de Calabi-Yau différent con un espacio diferente de Calabi-Yau

et donc il déboucherait sur des lois physiques différentes. y entonces conduciría a leyes diferentes características físicas.

Et nous, on vit simplement dans un de ces univers. Y vivimos simplemente en uno de estos universos.

Mais tout n'est pas perdu pour tester la théorie des cordes parce qu'il y a quand même un ingrédient Pero no todo está perdido para probar la teoría cuerdas porque todavía hay un ingrediente

de la théorie des cordes qu'on peut espérer vérifier expérimentalement. de la teoría de cuerdas que podemos espero verificar experimentalmente

C'est ce qu'on appelle la supersymétrie. Esto se llama supersimetría.

La supersymétrie, je n'en ai pas encore parlé, mais c'est un ingrédient essentiel de la théorie des cordes. Supersimetría, aún no he hablado de eso, pero es un ingrediente esencial de la teoría de cuerdas.

C'est une symétrie qui suppose qu'il y aurait, en fait, deux fois plus de types de particules Es una simetría que supone que habría, de hecho, el doble de tipos de partículas

que ce qu'on croyait avant. de lo que pensamos antes.

Si on regarde aujourd'hui dans le modèle standard de la physique des particules Si miramos hoy en el modelo estándar de física de partículas

et qu'on compte absolument toutes les particules, y eso absolutamente todas las partículas,

les quarks, les électrons, les neutrinos etc... et toutes leurs antiparticules, quarks, electrones, neutrinos, etc. ... y todas sus antipartículas,

on trouve qu'il y a 61 types de particules différentes encontramos que hay 61 tipos de diferentes partículas

Et bien, la supersymétrie elle suppose qu'il en existerait en fait deux fois plus Bueno, la supersimetría asume que en realidad habría dos veces más parce que chacune de ces particules aurait une sorte de double, ce qu'on appelle le superpartenaire. porque cada una de estas partículas tendría una tipo de doble, lo que se llama el súper compañero.

Et pour les nommer on s'amuse à rajouter un petit s devant. Y para nombrarlos nos divertimos en agregue una pequeña s al frente.

Donc le superpartenaire du quark c'est le squark et le superpartenaire de l'électron c'est le sélectron etc... Entonces, el súper compañero del quark es el squark y el superpartenaire del electrón es el selectron etc ...

Aujourd'hui on n'a jamais vu une seule de ces 61 particules supplémentaires, les superpartenaires. Hoy nunca hemos visto uno de estos 61 partículas adicionales, los superpartners.

Mais les spécialistes de la supersymétrie pensent que normalement, Pero especialistas en supersimetría piensa que normalmente

au LHC, dans le collisionneur du CERN, en el LHC, en el colisionador CERN

on commence à atteindre des énergies où on devrait voir ces particules, si elles existent. comenzamos a alcanzar energías donde debería ver estas partículas, si existen

Si dans les prochains runs du LHC qui vont avoir lieu dans les prochaines années Si en las próximas carreras del LHC que van para tener lugar en los próximos años

on ne voit aucune de ces particules supersymétriques, no vemos ninguno de estos partículas supersimétricas,

ça peut signifier que la supersymétrie n'existe pas puede significar que el supersimetría no existe

et donc ça serait un sérieux problème pour la théorie des cordes. y eso sería un problema serio para la teoría de cuerdas

Si finalement la théorie des cordes devait finir par être démentie expérimentalement, Si finalmente la teoría de las cuerdas era terminan negándose experimentalmente

ça ne serait quand même pas la fin des haricots. no sería no el final de los frijoles

C'est vrai que c'est jusqu'à aujourd'hui l'approche qui a été la plus étudiée Es verdad que es hasta hoy el enfoque que más se ha estudiado

mais ce n'est pas la seule qui existe pour essayer de fabriquer une théorie de la gravité quantique. pero no es el único que existe para probar para hacer una teoría de la gravedad cuántica.

Notamment, il existe une autre approche que j'ai déjà mentionnée qui s'appelle la gravité quantique à boucles. En particular, hay otro enfoque que ya tengo mencionado llamado bucles de gravedad cuántica.

Pour comprendre en quoi la gravité quantique à boucles diffère de la théorie des cordes, Para entender cómo la gravedad cuántica con bucles difiere de la teoría de cuerdas,

Il faut se rappeler que le point de départ de tout ça c'est que Debe recordarse que el punto de comienzo de todo esto es que

la quantification perturbative de la relativité générale donne des infinis. la cuantificación perturbativa de la la relatividad general da infinitos.

Le chemin qu'ont choisi les gens qui font de la gravité quantique à boucles, c'est de dire: El camino elegido por las personas que hacen La gravedad cuántica del lazo es decir:

si la quantification perturbative ne marche pas, il faut faire de la quantification non-perturbative. si la cuantificación perturbativa no funciona, cuantificación no perturbativa debe hacerse.

Le problème c'est que faire de la quantification non perturbative c'est beaucoup plus difficile. El problema es que para cuantificar Ninguna perturbación es mucho más difícil.

Ça oblige notamment à utiliser des objets mathématiques qui sont beaucoup plus complexes Requiere usar objetos Matemáticas que son mucho más complejas

et donc c'est en quelque sorte le chemin difficile. y entonces es entonces el camino es dificil

Le gros avantage c'est que la gravité quantique à boucles elle n'a pas besoin La gran ventaja es que la gravedad Locuto de bucle no necesita

de faire des hypothèses supplémentaires sur des chose qu"on n'a jamais vues. hacer suposiciones adicionales en cosas que nunca hemos visto

par exemple elle n'a pas besoin de supposer que le monde est fait de petites cordes, por ejemplo, ella no necesita asumir que el mundo está hecho de cuerdas pequeñas,

elle n'a pas besoin de supposer qu'il y a la supersymétrie ella no necesita asumir que hay supersimetría

et elle n'a pas non plus besoin de supposer qu'il y a des dimensions supplémentaires. y ella no necesita asumir tampoco que hay dimensiones adicionales.

Mais bon, tout ça je vous le raconterait une prochaine fois. Pero oye, todo lo que te voy a decir diría la próxima vez.

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la théorie des cordes au monde entier. Teoría de cuerdas en todo el mundo.

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