Vivons-nous dans un hologramme ? Notre univers s’y prête…

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À première vue, notre univers semble en trois dimensions. Mais l’une des plus fructueuses théories de la physique théorique des deux dernières décennies conteste cette hypothèse. Le “principe holographique" affirme qu’une description mathématique de l’univers nécessite en fait une dimension de moins qu’il n’y parait. Ce que nous percevons comme étant en trois dimensions pourrait être juste l’image de processus en deux dimensions sur un immense horizon cosmique.

Précédemment sur le sujet :

Jusqu’à présent, ce principe n’a été étudié que dans des espaces “exotiques” à courbure négative, ce qui est intéressant d’un point de vue théorique, mais ces espaces sont tout à fait différents de celui de notre propre univers. Les résultats obtenus par les scientifiques de l’université technique de Vienne (UT Vienne – Autriche) suggèrent maintenant que le principe holographique tient même dans un espace-temps plat.

Tout le monde connait les hologrammes des cartes de crédit ou des billets. Ils sont en deux dimensions, mais pour nous, ils apparaissent en trois dimensions. Notre univers pourrait avoir un comportement très similaire et selon Daniel Grumiller de l’UT Vienne et l’un des auteurs d’une nouvelle étude  :

En 1997, le physicien Juan Maldacena a proposé l’idée qu’il existe une correspondance entre les théories de la gravitation dans des espaces anti-de-Sitter (AdSn) courbée d’une part et les théories quantiques des champs dans des espaces avec une dimension en moins dans l’autre.

Les phénomènes gravitationnels sont décrits dans une théorie avec trois dimensions spatiales, le comportement des particules quantiques est calculé dans une théorie avec seulement deux dimensions spatiales et les résultats des deux calculs peuvent être calqués l’un sur l’autre.

Une telle correspondance est assez surprenante. “C’est comme découvrir que les équations d’un manuel d’astronomie peuvent également être utilisées pour réparer un lecteur CD”. Mais cette méthode a prouvé donner de bons résultats. Plus de dix mille articles scientifiques sur la "correspondance anti de Sitter/théorie conforme des champs de Maldacena ont été publiés à ce jour.

Pour la physique théorique, c’est extrêmement important, mais il ne semble pas avoir grand-chose à voir avec notre propre univers. Apparemment, nous ne vivons pas dans un tel espace anti-de-Sitter. Ces espaces ont des propriétés tout à fait particulières. Ils ont une courbure négative, tout objet jeté sur une ligne droite finira par revenir. Notre univers, en revanche, est assez plat et sur des distances astronomiques, il a une courbure positive.

Cependant, Daniel Grumiller soupçonnait depuis un certain temps qu’un principe de correspondance pourrait également être vrai pour notre univers. Pour tester cette hypothèse, des théories gravitationnelles doivent être établies, qui ne nécessitent pas d’espaces anti-de-Sitter exotiques, mais qui s’activent dans un espace plat. Pendant trois ans, lui et son équipe ont travaillé sur ce point, en coopération avec l’université d’Edimbourg, de Harvard, l’Indian Institute of Science Education and Research, le MIT et l’université de Kyoto.

Ainsi, Grumiller et ses collègues indiens et japonais ont publié une étude confirmant la validité du principe de correspondance dans un univers plat.

Selon Grumiller :

Si la gravité quantique dans un espace plat permet une description holographique par une théorie quantique standard, alors elle doit l’être par des quantités physiques, qui peuvent être calculées dans les deux théories et les résultats doivent s’accorder.

De plus, une caractéristique clé de la mécanique quantique, l’intrication quantique (ou enchevêtrement quantique), doit apparaitre dans la théorie de la gravitation.

Lorsque des particules quantiques sont enchevêtrées, elles ne peuvent pas être décrites individuellement. Elles forment un seul objet quantique, même si elles sont éloignées les unes des autres. Il y a une mesure de la quantité d’intrication quantique dans un système, appelé "l’entropie d’intrication". Les chercheurs ont réussi à montrer que cette entropie d’intrication prend la même valeur dans une gravité quantique plate et dans une théorie quantique des champs à “faible dimension”.

Selon Max Riegler (UT Vienne) :

Ce calcul confirme notre hypothèse que le principe holographique peut également être réalisé dans des espaces plats. C’est la preuve de la validité de cette correspondance dans notre univers.

Le fait que nous pouvons même parler d’information quantique et d’entropie d’intrication dans une théorie de la gravitation est étonnant en soi, et cela aurait été difficilement imaginable quelques années en arrière. Nous sommes maintenant en mesure de l’utiliser comme un outil pour tester la validité du principe holographique, et que ce test fonctionne est tout à fait remarquable.

Ceci, cependant, ne prouve pas encore que nous vivons vraiment dans un hologramme, mais qu’il y a apparemment de plus en plus de preuves pour valider le principe de correspondance dans notre propre univers.

L’étude publiée dans la revue Physical Review Letters : Entanglement Entropy in Galilean Conformal Field Theories and Flat Holography.

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6 Réponses à “Vivons-nous dans un hologramme ? Notre univers s’y prête…”

  1. reg
    29 avril 2015 at 15 h 25 min #

    La métaphore de l’hologramme n’est pas tout à fait nouvelle: elle est évoquée dans la partie spéculative de la théorie de De Broglie-Bohm. Néanmoins, les arguments avancés par Bohm ne sont pas de nature scientifique, mais plutôt philosophique; ils incitent à trouver une autre sorte de détermination physique qui ne soit ni temporelle ni spatiale.

    Il est manifeste que certains phénomènes quantiques, comme l’intrication ou les condensas Bose-Einstein, ne sont pas des phénomènes clairement localisés, qu’il existe donc des déterminations qui ne dépendent pas exactement des distances ou de la vitesse de la lumière.

    Démontrer que deux particules intriquées sont en réalité au même endroit sur une immense plaque holographique, que sur la plaque, toutes les particules se trouvent partout à la fois et se déterminent les unes les autres immédiatement par un processus qui reste à élucider, et n’apparaissent éloignés que par l’effet de la restitution holographique, pourrait être une solution au problème.

    Néanmoins, cette théorie n’a pas encore de base scientifique solide, et pourrait-être entièrement fausse. A suivre.

  2. qqu
    29 avril 2015 at 15 h 39 min #

    Selon la loi de moore, on pourra peut être dans quelques dizaine d’années tester des simulations d’univers sur ordinateur quantique.

    Ans 2065:
    Le premier ordinateur quantique de 1024y qubit lance un nouvel essai de simulation d’univers.
    Les paramètre rentrés sont juste, un nouvel univers est calculé, avec une simulation parfaite de l’espace, temps et matières.
    La simulation est accéléré vers 10 milliards d’années, la vie commence à être calculée et l’intelligence artificiel apparait avec de nouvelles civilisations évoluées.
    Elles se posent des questions et décide d’utiliser leurs ordinateurs quantique pour simuler ce qu’elles croient être le réel univers.
    Nous nous rendons alors vite compte qu’il est possible d’accéder aux informations des sous-simulations des différents univers crées et de tout ses sous-multiples.
    L’humain comprend alors qui vit lui aussi dans une simulation, et prend conscience d’une nouvelle notion de création. Il en va de même pour les civilisations artificiel crées, qui sont capables de prendre conscience qu’elles ont aussi été créées.

    Franchement cette théorie elle claque.
    On peut en conclure que pour répondre à la question posé par l’article,
    il serai peut être plus judicieux de chercher a savoir si il est possible de simuler un univers avec un ordinateur quantique, plutôt que de compter les dimensions qui nous composent.

  3. Le type du Watergate
    30 avril 2015 at 12 h 25 min #

    Alors il semblerai qu’au final le monde soit bel et bien plat..
    C’est ce pauvre Galilée qui doit se retourner dans sa tombe ! 🙂

  4. Sozo
    30 avril 2015 at 20 h 54 min #

    J’avais suivi un article concernant cette théorie sur ce blog et je suis contente de voir que les nouvelles sont bonnes.

    youpi

  5. Anthony O.
    9 mai 2015 at 3 h 32 min #

    Il semblerait que la terre soit plate finalement …

  6. 29 octobre 2016 at 12 h 31 min #

    La théorie de l’Univers holographique a la structure d’un mythe, ce qui n’enlève rien à sa valeur, mais permet d’en voir la forme anthropomorphique.
    http://www.entropologie.fr/2016/10/l-univers-holographique-un-mythe-moderne-suite.html

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