M-théorie vs Gravitation Quantique à Boucle

FrançoisD · October 2016

Bonjour à toutes et à tous.

Si quelqu'un a quelques connaissances en physique théorique, je me demandais si la M-théorie et la Gravitation Quantique à Boucles étaient compatibles ? Si la M-théorie est un raffinement de la théorie des cordes, ça me paraît clair que non (QLG supplante la Th des Cordes) mais je ne comprends pas toutes les finesses de ces trucs.

Merci !
F.D.

PS : si un modérateur voit un autre topic où poser ma question, je serai ravi qu'elle y soit déplacée :-)
PPS: Merci A.D. pour les majuscules que j'omets trop souvent :-)

Algebraic · October 2016

Bonsoir.

Je suis très loin d'être un expert en physique théorique mais, en ma qualité de "layman", je me suis un peu intéressé à la question et il se trouve que, au vu de ce que j'ai lu, comme bon nombre de questions en physique théorique, elle est ouverte. Certains physiciens pensent que LQG & ST ne sont pas entièrement incompatibles et ont trouvé des "liens" dans cette direction. D'autres, comme Carlo Rovelli (!) n'y croient pas vraiment si je ne me trompe pas. Il y a des arguments des deux côtés, mais beaucoup plus du côté "impossible à conjuguer" si j'ai bien compris, à la fois d'un point de vue technique mais surtout philosophique.

L'un des problèmes majeurs pour aborder ces questions est qu'on ne travaille déjà pas avec des objets bien définis, en particulier en théorie M (je ne sais pas vraiment ce qu'il en est en LQG, mes souvenirs des "problèmes en LQG" sont flous. Si quelqu'un pouvait corriger ça, ce serait vraiment cool). On peut même dire qu'une bonne partie de la recherche en ST consiste à trouver une définition satisfaisante dans le cadre non perturbatif...

[enfin, je ne sais pas si c'est le point de vue retenu par beaucoup de spécialistes en ST. J'ai cru comprendre que certains se contentaient d'un "bah, on prend la dualité de Maldacena (AdS/CFT) comme définition"...mais à ce moment ça ne devient plus du tout un fait remarquable et saisissant...bref tout ce "ad-hoc" me gêne beaucoup mais c'est ce que je vois de très, très loin. Si un spécialiste pouvait passer par là...]

Quelques liens (en anglais):
https://www.quantamagazine.org/20160112-string-theory-meets-loop-quantum-gravity/
(accessible aux gens comme moi, qui n'y connaissent quasiment rien)

http://physics.stackexchange.com/questions/3967/can-loop-quantum-gravity-connect-in-any-way-with-string-theory
(l'intérêt majeur est qu'il y a >= deux réponses, dont une de Carlo Rovelli, ce qui permet d'avoir une vue plus englobante que simplement celle de Lubos Motl...)

Bon, tout ça est à prendre évidemment avec des pincettes, comme d'hab. D'une part vis-à-vis de ma réponse mais aussi des articles.(par exemple le fameux "Combining LQG and string theory would truly make it the only game in town."...)

EDIT:
D'autres liens avec des commentaires et surtout beaucoup de spéculation. Je ne sais pas si ils sont tous pertinents par contre:
https://www.physicsforums.com/threads/is-it-possible-to-combine-string-theory-and-lqg.600660/
https://arxiv.org/abs/hep-th/0401172

Tu en trouveras beaucoup en cherchant "lqg string theory" sur le net. Surtout du LQG vs ST par contre. Comme celui-ci:
https://www.reddit.com/r/Physics/comments/20i881/why_do_so_many_people_do_string_theory_instead_of/

Sylvain · October 2016

FrançoisD a écrit:

Je ne comprends toutes les finesses de ces trucs

Rassure-toi, les physiciens non plus...

YvesM · October 2016

Bonjour,

La réponse à ta question est que non, ces deux théories sont fondamentalement incompatibles. En fait une lecture même rapide des deux théories montre qu'elles différent tellement qu'on ne peut pas comparer.
Physiquement il y a du bon et du très mauvais dans chaque approche.
Les prédictions sont intéressantes pour le calcul d'entropie de trous noirs... mais ne peuvent pas être testées.
Les autres prédictions sont de l'ordre du fantasme et hors d'atteinte expérimentalement...

Les physiciens ont du pain sur la planche.

Mais il est bon de se casser les dents sur ces théories... petit à petit on maîtrise mieux les ingrédients : symétrie, dimension, géométrie / topologie...

TomasV · October 2016

Il est dangereux de s'aventurer dans la gravité quantique sans être spécialiste du domaine .
Mais quand on a fait de la QFT et au moins une introduction dans la ST, on y résiste mal

Avec ce caveat, mon opinion de non spécialiste est que les 2 théories sont très différentes et, si on suit les grands comme Witten, Maldacena, Susskind, Gross & Co, elles sont incompatibles .

ST est une généralisation de QFT (domaine assez bien maitrisé) donc traite bien les choses perturbativement et se comporte correctement dans sa limite classique . Il est à noter que la ST et une théorie très générale - la gravité quantique est juste une des nombreuses conséquences .

QLG et plus restreinte que la ST, part de la quantification canonique de la RG ce qui donne une théorie non perturbative de la gravité et à ma connaissance on ne sait toujours pas calculer sa limite classique .
Ca c'est vraiment sévère puisque les questions les plus basiques (comme Lorentz invariance) sont objets de controverses même dans le camp de la QLG lui même .
Certains disent que c'est invariant, d'autres que ça ne l'est pas et enfin les troisièmes disent que ça dépend .
Personnellement j'ai trouvé que ça faisait désordre, le champ était trop limité et n'ai donc jamais voulu passer trop de temps avec LQG .
La plupart des physiciens qui font de la recherche en gravité quantique et au delà est en gros sur le même ligne - ils étudient la ST et non la LQG .

Pour avoir un sentiment de ces difficultés techniques, jette un œil à ça : https://arxiv.org/pdf/gr-qc/0411101v1.pdf

christophe c · October 2016

La seule chose que je crois savoir est:

1) La théorie des cordes est "à jeter" (elle fait l'impasse sur le coeur de la MQ, qu'elle esquive en espérant (à tort) qu'émergerait de ses développements mathématiques un éclairage de ce coeur "comme par magie")

2) La GQB prend plus de front et plus honnêtement la MQ en considération et se réduit un peu moins à "faire de la géométrie différentielle en espérant gagner "par émergence" "

3) R.Penrose propose des trucs perso, qui se sont bien développés d'après ce qu'on m'a dit, tout en allant dans le même sens que les 2 approches précédentes (essayer de retrouver par émergence en quelque sorte calculatoire "la magie quantique")

Ce que je recommande d'admettre (c'est prouvé au chapitre 7 de ma thèse): ne pas croire que "l'élucidation des fondements de la MQ" va émerger de développements géométriques techniques même ultrasophistiqués. En dehors de ça, je n'ai aucune connaissance supplémentaire de la GQB, mais Anatole en proposera une présentation simplifiée dans environ 1an (il passe l'année à s'y former et cotoie un spécialiste ultrafan d'elle).

La théorie des cordes quant à elle a réussi un petit exploit inédit: casser "en traitre" l'éthique poppérienne de la manière suivante: proposer des théorie paramétrables qui ne sont pas falsifiables car ont une arité suffisamment maléable pour que toute expérience soit réorientée vers un ajustement de paramètre 'et non pas un "c'est non").