MarcLachièze-ReyLesavatarsduvide

lesAtomistesgrecsenfirentlefondementdumonde,Aristotelerejetaexplicitement

Desqualificatifsdivers:

espace(repérage,mouvements,cinématique);videousubstancelorsqu’ils’agitd’hydraulique;

étherlorsqu’ils’agitd’interactionsoudepropagation...quintessence

videtotal-/-videsubstantiel.Videconceptualisé-/-videprivatif

Levidedanslesthéoriesphysiquesfacultéd’exacerberlesdifficultésconceptuellesdetelleoutellethéorie.

leseffortsentreprispourlaclarifieràmoteurdeprogrèsefficace.néantprivatif,àpeineuneconcrétisationdurien

ousubstancequasimatériellemunied’attributs («éther,quintessence»...)

dèsquel’onsupprimeunaspectduvide,ilrevientsousuneautreforme.Laphysiquepenchetantôtducôtédelagéométrie(l’espace),tantôtducôtédelasubstance(l’éther).«joker»:pourrépondreàunequestionautrementinsoluble…Maisimpossibledeprécisersonstatutexact,d’enétablirunethéoriesatisfaisante.

videprivatif?définition«privative»?cequirestequandonatoutenlevé.Enpratique?despompesdeplusenplusperfectionnéespermettentd’expulserunegrandepartiedel’aird’uneenceinte,jusqu’àdespressionstrèsfaiblesàatmosphèreraréfiée.Maisévaporation,rayonnementélectromagnétiqueémisparlesparois(saufzéroabsolu)à Levéritablevidenepeutexisterréellement:

conceptidéaletinaccessible.monderéel=superposition,àcevide,de…

levideestprésenttoutaufonddeschoses.

videprivatif?

cequirestequandonatoutenlevé. Maisquesignifiece«tout»?

(RenéDescartes:onqualifiedevideunecruchequicontientdel’air,parcequ’elleestfaitepourcontenirdel’eau.Elleestdoncvide…sansêtrevide.)àdéfinircequel’onenlève:diffèred’unethéorieàl’autre.enlevertoutcequejesuiscapabled’enlever;nonpasenpratique,maisenprincipe:enn’étantlimitéqueparlesprincipesfondamentauxdelathéorie.Celadépenddelathéorieà

Chaquethéoriepossèdesaconceptionduvide.

unobjetphysique?Danslaplupartdescas,ilsubsisteencore«quelquechose»qui,parnature,résisteàtoutetentativedesuppressionetpossèdeencorecertainespropriétés.à  Levideapparaîtsouventcommeunobjetphysiquenécessaire.

jamaisidentifiéau«rien»ouaunéant.(BlaisePascal,1647:«ilyaautantdedifférencesentrelenéantetl’espacevidequedel’espacevideaucorpsmatériel;etqu’ainsil’espacevidetientlemilieuentrelamatièreetlenéant».ilsubsisteaumoinsl’espacevidecommecontenant,référence,repérage,médiatisation:

làoùsontsituésetlocaliséslesobjets, repérésleursmouvements, médiatiséeslesrelations.

éther(alorsqualifiédeluminifère)commemilieudontl’ébranlementconstituelalumièreoulerayonnementélectromagnétique;étherencore(gravitationnel)commesupportpourlatransmissiondelagravitation…

aspectsrelativistes

C’estàproposdesnotionsdevide,enliaisonaveclerepéragedesmouvements(del’éther),quefutintroduitelarelativitérestreinte.Quantàlarelativitégénérale,cefutengrandepartiepourrésoudreleproblèmeposéparl’éthergravitationneld’IsaacNewtonqu’ellefutconçueparAlbertEinstein.physiquequantique:ladistinctionentrevideetsubstancedevienttrèsdifficile;paradoxesduvidecosmologie

AtomistesgrecsAtomistesgrecs(Leucippe,Démocrite,Épicure,Lucrèce):

«iln’yaquedesatomesetduvide».fondementdelaconceptiondumonde:conditiondumouvementetmêmedel’existencedescorps:commentuncorpspourrait-ilsedéplacerailleurssicet«ailleurs»n’étaitpasvide?

«Sicequenousappelonsvide[…]n’existaitpas,lescorpsnesauraientoùsetenir,nioùsemouvoir,alorsqu’ilslefontdemanièreévidente»,(Épicure,IVesiècleav.J.-C.)«Leviden’existepasmoinsquelescorps.»illimité;lesatomes(quinecontiennentriend’autre,pasmêmeduvide)sedéplacentensonsein.LevideIciseconfondaveccequenousappelonsaujourd’huil’espace:réceptacle,lapotentialitéconsisteàrecevoirlescorps.

AristoteAristotenielevide.RépondantauxAtomistesselonlesquelscertainscorpssontmoinsdensesqued’autressimplementparcequ’ilscontiennent(enproportion)davantagedevide,ilsoutientaucontrairequelesdiversesdensitésdescorpssontduesàleursessencesdifférentes.Sansvide,lavisionaristotélicienneestincapablederépondredemanièresatisfaisanteauxquestionsderepérage,(positionsoumouvements)à

controversependantdeuxmillénaires.Mais(Aristote):mouvementsdusàlapropensiondescorpsmatérielsàrejoindreleurs«lieuxnaturels».lieuxnaturels?

Exclusdelacomposantematérielledumonde?rôlesderéférence,deréceptacle,quel’onprêted’ordinaireauvide,(préfigurelechamp:uneparticulechargéesedéplaceguidéeparlechamp électromagnétique

«lieunaturel»consubstantielauvide;distinguédesautreslieux àcertainespropriétésstructurelles

AristoteParailleurs,Aristotementionneexplicitementune«certaineessencecorporelle,différentedessubstancesquisontautourdenous,supérieureàtoutescessubstancesetplusdivinequ’elles:l’éther(Aristote[Traitéduciel,]«cequicourtperpétuellement»nilourdniléger,nonengendréetinaltérable,nonmiscibleauxautreséléments,…vide?lestentativesdenierlevidesousl’argumentqu’ilseraitunenotionsuperflueconduisentàintroduired’autresnotionsaurôleanalogue.,indispensable…pourtenterderésoudresesproblèmesfondamentaux.Platonutilisaitleterme«éther»(duverbeaithein,«brûler»)pourqualifierleciel,la«partiepuredumondeoùsontlesastres»,prochedelarégiondufeu.cinquièmeélémentou«cinquièmeessence»,plustardnommée«quintessence».statutintermédiaireentrematièreetnéant.

Renaissance…duvide

Del’AntiquitéauMoyenÂge,l’Occidentniel’existenceduvideàlasuited’Aristote.Enmêmetemps,quintessenceouétherdemeurentomniprésents(substancecéleste,diaphane,cristalline…entrelematérieletlespirituel).Nouvellephysique:

retourversl’atomisme,fondésurl’existenceduvide?•lephilosopheFrancescoPatrizi(Despaciophysicoetmathematico,1587)estl’undespremiersàsoutenirexplicitement,contreAristote,l’existenceduvideetdel’espaceinfini.•SoncontemporainGiordanoBruno,pouravoirsoutenulesmêmesidéesdansunretouràl’atomisme,serajugécommehérétiqueetbrûléen1600.

VideetHydrauliquelaquestionquitteleterrainpurementconceptuel: hydrauliciensdel’Antiquité(Philon,IIIesiècleav.J.-C.;Hérond’Alexandrie(probablementIersiècleap.J.-C.)s’yétaientfortementintéressésAuXVIIesiècle,énigme:malgrélatechnique,impossibledepomperl’eauau-delàd’unehauteurde9m!

Galiléel’attribueàuneforcecauséeparlevide.Galiléel’évoqueexplicitement:danslevide,lescorpstombenttousaveclamêmeaccélération(enlangagemoderne).Galiléeconçoitlevidecommeun«milieu»dépourvudetouterésistance.Avecexactitude,pournierlevide,Galiléecontreditl’undesargumentsd’Aristoteselonlequel,enl’absencedetouterésistance,uncorpsacquerraitunevitesseinfinie.

En1644,lemathématicienEvangelistaTorricelli,discipledeGalilée,faitréaliseràFlorenceune«expériencebarométrique»demeuréecélèbre(enutilisantdumercure):metenévidenceunespacevidedanslapartiesupérieuredesonéprouvetteretournée:levideexistebeletbien,mêmeenpratique.IldevientimpossibledesoutenirquelaNature«ahorreurduvide».Pascalmetenévidencela«forcedesuccionduvide»àdébatàproposdelanaturedece«videapparent».Lesopposantsàl’idéed’un«videréel»:

«airsubtil»ou«épuré»,(quiauraittraversélesparoisdestubes).Descartes:«matièresubtile»(leviden’existepas).Maisilvoitlemondeemplid’unétherinfiniagitédetourbillons(quasimatériel)leFrançaisPierreGassendibranditledrapeauduvide,encritiquantla«matièresubtile»deDescartes.querelleenfaitessentiellementterminologique.

querelleterminologique.milieu/matière; géométrie/substanceLesunsledistinguentdessubstancesmatérielles;lesautresl’enrapprochent(certainsattributsdelasubstance).leseffetssontdemieuxenmieuxcomprisetexploités.L’ingénieurallemandOttovonGuerickefabriqueune«pompeàvide».ÀMagdebourg(1654)laforced’unattelagedevingt-quatrechevauxserévèlenécessairepourséparerdeuxhémisphèresentrelesquelsonafaitlevide:pressiondel’aircontrelevideleHollandaisChristiaanHuygens(alorsàParis),leFrançaisDenisPapinetl’IrlandaisRobertBoyleàpremièresmachinesàvapeur.Newtonévoqueexplicitementen1717le«videdeM.Boyle»

L’étherluminifère,supportdesondeslumineuses

LevideluminifèrePourHuygens,lalumièreestuneondequisepropage(cfondessonores,vagues):ébranlementdequelmilieu?«éther»ou«videluminifère»objecteurs:

lalumièreneseraitpasuneonde(Newton:faisceaudecorpuscules).Cependant(1801)l’AnglaisThomasYoung:interférenceslumineusesàonde(confirméparleFrançaisAugustinFresnelquelquesannéesplustard:«forttentédecroireauxvibrationsd’unfluideparticulierpourlatransmissiondelalumièreetdelachaleur»:l’étherluminifère,unmilieuélastiquequirempliraittoutl’espace(Maisilnel’assimilepasauvide,qu’ilconsidèrecommedépourvud’attributs.)

Levideélectromagnétique

YoungetFresnel:lalumièreestbienunevibration; sepropageàunevitessefiniec=300000km/s.

L’éther=unesortedegeléeimmobilequitransmettraitlavibrationlumineuse. problème:cettevibrationdoitresterparfaitementindifférenteauxmouvementsdescorpsetnotammentdescorpscélestes,!…VerslemilieuduXIXesiècle,lephysicienécossaisJamesClerkMaxwell:l’électricitéetlemagnétismereprésententdeuxaspectsdel’électromagnétisme;ondesélectromagnétiques,devitesse=c.

èlumière=casparticulierd’ondeélectro-magnétique.l’étherluminifèreàl’étherélectromagnétique

Maxwellintroduitleconceptde«champélectromagnétique»: véritablesubstance,sepropagedansl’espacevide.

ondesélectromagnétiques=vibrationsduchamp(matièreplutôtquevide)

enl’absencedechargesélectriquesgénératrices,lechampdisparaît.Levidesedéfinitalorscommeabsencedechargesetabsencedechamps.cinématiqueduchampélectromagnétiquedeMaxwell?vitesseconstante?

àbouleversementtotal,relativitérestreinte(AlbertEinstein1905)

Newtonetl’éthergravitationnelNewtoncroitlalumièredenaturecorpusculaire

àpasbesoindel’étherluminifèredeHuygensPourtant,ilinvoqueun«espritsubtilquipénètrepromptementtouslescorps»;infinimentélastique;composédetrèspetitesparticulesnonjointives.Newton:éthergravitationnelpourtransmettrelagravité.

Munid’unesorted’élasticitépermettantlatransmission.pasdecaractèrematériel;onnepeutlelocaliser;«pénètretouslescorpssolides»«cachédansleursubstance».

entrerienetquelquechose. cequi«restedansunvasequandonenapompél’air»,

Newtonassimileclairementsonétherauvide.conceptioncohérenteetsatisfaisante?àphilosopheEmmanuelKant,physicienErnstMachàEinstein:relativitégénérale

Videsrelativistes

VerslemilieuduXIXesiècle,étherélectromagnétique,éthergravitationnel,espaceabsoludeNewton,videdeshydrauliciens…représententdifférentsavatarsd’unmêmemilieudontlesphysicienssontobligésdereconnaîtrel’existence,maissansréussiràenconcevoirunmodèlesatisfaisant.larelativitégénérale(théoriedel’éthergravitationnel);cosmologierelativistephysiquequantique:abolitladistinctionentrevideetmatière:statutséquivalents.Questions(Références,repérage):Parrapportàquoirepérerlesobjets,lesMouvements?dansl’espacevide:videcommeréférence.Parrapportàquoiunobjetsedéplace-t-il,s’iln’estenvironnéd’aucunautreobjet?Parrapportàquoirepérersonmouvement?espacevide=étherélectromagnétiquestatutcinématique?àrelativitérestreinte:Einstein:disparitiondel’étherélectromagnétiquemouvementuniformeQuiestaurepos?jesuisentraînéparlaTerreautourduSoleil.

Cederniersedéplaceauseindenotregalaxie elle-mêmeattiréeparsesvoisines…

àPersonne,oubien…toutlemonde.ladistinctionnepossèdeaucunepertinence:notionsrelatives. principederelativité(«lemouvementestcommerien»)pourlamatière(particules).ondesélectromagnétiques?àgravecrise.

L’inexistenceduventd’éther

GaliléeetNewton:cinématiquedescorpsmatériels(libres):mouvementsuniformes.vide;relationsentreespaceettemps;localisation,repéragedesmouvements.principederelativité:lespropriétésd’unprocessusphysiquenedépendentpasdesonétatdemouvementuniformeloidecompositiondesvitesses:additionprinciped’inertie(galiléen)contreditparlalumière?expériencecruciale(1887,lesAméricainsAlbertAbrahamMichelsonetEdwardWilliamsMorley):

impossibledemettreenévidenceun«ventd’éther»à lalumièren’obéitpasauprincipederelativitégaliléen; ilestimpossibled’attribueràl’étherunétatdemouvement,quelqu’ilsoit.

leNéerlandaisHendrikAntoonLorentzetleFrançaisHenriPoincaré:

nouvellesformulations,sansinterprétationcohérente.Einstein(1905):remiseenquestiondel’espaceetdutemps,etdoncduvide

relativitérestreinteéther=«unehypothèsesuperflue».

Larelativitérestreinteprincipederelativité:«galiléen»à«einsteinien».compositiondesvitessesmodifiée:

additionà«transformationdeLorentz». ànouvellecinématique«einsteinienne»

s’appliqueàlamatière(addition:approximation)etauxrayonnements(constance)

Poincaré(théoriedesgroupes:groupedeLorentzPoincaré,HermannMinkowski:transformationsdeLorentz=rotationsdel’espace-temps.

«Dorénavant,l’espace,considéréséparément,etletemps,considéréséparément,sontdestinésàdisparaîtrecommedesombres,etseuleunesorted’uniondesdeuxgarderauneréalitéindépendante.»(Minkowski.)espaceettempsàespace-temps.

àtransformationdeLorentz,constancedelavitessedelalumière,l’absencedeventd’éther(iln’yaplusd’éther!)

Lacinématiqueduvide:étatdemouvementduvide?enmouvement…parrapportàlui-même?enmêmetempsdanstouslesétatsdemouvementpossibles!

àpasd’étatdemouvementdéfini.videconcret,maislanotiondemouvementnes’appliquepasàlui:levidenepeutconstituerderéférencepourlesmouvements(onnepeutévoquerlemouvementd’uncorpsmatérielparrapportàlui;onnepeutnonplus,réciproquement,évoquerlemouvementduvideparrapportàquoiquecesoit.)vide«cinématiquementinvariant»=«invariantdeLorentz»:

videenmouvement=videaurepos.(Celan’estvrainidelamatière,nidurayonnement)propriétéfondamentale:peutservirdedéfinition:levide=l’étatquiresteinvariant:

(jevoistoujourslemêmevide,quejesoisaureposouenmouvement)(uneparticulen’estpasinvariantedeLorentz)èlevidenecontientaucuneparticule.Note:leviden’estpasinvariantsousd’autrestransformations(mouvementaccéléréetnonplusuniformeà«effetUnruh».)pourcondenser:lepassagedelaphysiquenewtonienneàlarelativitérestreinte=invariancedeLorentzduvide:toutleresteendécoule(notammentespaceettemps(noninvariantsdeLorentz)àespace-temps.L’invariancedeLorentzconstituelasymétriefondamentaledel’espace-temps.

[enphysiquequantique,videquantique=uniqueétatinvariantdeLorentz.]

relativitégénérale:courbure=éthergravitationnelrelativitégénérale:gravitation=laformedel’espace-temps(«courbure».)champgravitationnel=courburedel’espace-temps.plusdetransmissionàdistancedansunespacevide!maisdéformationcontinuedumilieuqueconstituel’espace-temps.l’interactiongravitationnelle=propagationdelacourbure.(variationdansl’espace-temps=«propagation»:)àondesgravitationnelles

Levidedelarelativitégénéralelacourbureestimpriméepardessourcesmatériellesou,entoutcas,énergétiquesàOnnepeutdoncassimilerlacourburedel’espace-tempsauvide,puisqu’ellecoexisteaveclasourcematériellequil’engendre.Commentdéfiniralorslevideenrelativitégénérale?espace-temps(sacourbure)dépourvudetoutesourcematérielle. courburenulle?sujetdecontroverses:constantecosmologiqueUnvidevraimentvide?Nedevrait-onpasdéfinirlevidecommecequirestequandonatoutenlevé,ycomprisl’espacelui-même?SelonEinstein,idéalement:enl’absencedematière,ilneresterien,mêmepasl’espace(oul’espace-temps).Mais…gravitéquantique?.

Videetinertieprincipederelativité;lesmouvementsuniformesn’existentpasautrementquedemanièrerelative;l’espacevide(oul’éther)nepossèdepasdevitesse(dansquelledirectionpourrait-elled’ailleursbienpointer?).

Maismouvementsaccélérés?Onpeutapparemmentmettreenévidenceuneaccélérationparrapportàl’espace(cellequinouscolleausiègedel’avionquidécolle):Leprincipederelativiténes’appliquepasauxmouvementsaccélérés.:àespaceviderepérage(référence)pourlesmouvementsaccélérés?

Inertie=résistanced’uncorpsàlamiseenmouvement.originedel’inertie?liéeauvide?nousnesavonstoujourspasaujourd’hui

l’inertie=propriétéquiconcernel’espaceabsolu?oubien(ErnstMachniel’existencedel’espace(oudel’espace-temps)absolu:Nouscroyonsrepérerlesaccélérationsparrapportàl’espace,maiscen’estqu’uneillusion:nouslesrepéronsenfaitparrapportàl’ensembledesobjetsmatérielsexistants.

«espace«=idéalisationdecetensemble.Unetelleprisedepositioncorrespondàl’undesénoncéspossiblesduprincipedeMach.L’inertied’uncorpsapparaîtraitalorscommeunerelationentrececorpsetlerestedelamatièreexistante.EinsteinadéclaréquesonélaborationdelarelativitégénéraleavaitététrèsinfluencéeparleprincipedeMach.problèmetrèscomplexe.Pasd’unanimitéchezlesphysiciens.lacourburedel’espace-tempspossèdetoutàlafoisuncaractèregéométrique(physiqueaujourd’hui)etuncaractèresubstantiel(vision«machienne»conception«relationnelle»:(GottfriedWilhelmLeibniz,reprisparMach),:espace=l’idéalisationdel’ensembledesrelationsentretouslesobjets.[Selonlaphysiquequantique,cesobjetssontleschampsquantiques.Leursétatsfondamentaux(autrementdit,levidequantique)seraientresponsablesdel’inertieetconstitueraientlaréférencedespositionsetdesmouvements(pourlesaccélérationsparexemple).

Levidedelathéoriequantiquedeschamps(TQC)

Celle-cineconsidèrepaslemondematérielcommeconstituédeparticulesélémentaires,maiscommeunesuperpositiondechampsquantiques:unpourchaqueespèce(photons,électronsetpositons,chaquetypedequark(etsonantiquark),etc.Unchampquantiques’étenddanslatotalitédel’espace-temps.Lespropriétésdelatotalitédes«électrons»danslemondesontcellesduchampquantique(unique)associéàcetypedeparticules.unseulchamp(quantique)électro-magnétiquedécritl’ensembledetouteslesondeslumineusesquiexistentdansl’Univers,etc.Lesinteractionsentrechampélectroniqueetchampélectromagnétiquedécriventd’unseulcouptouteslesinteractions

électrons-ondesélectromagnétiquesdel’Univers.Pourlechamp[del’électron]:immensediversitéd’étatspossibles=

(état=uneconfigurationdel’ensembledesélectronsdumonde)étatfondamental: énergieminimale

symétriemaximale: mêmespropriétésselonunemultitudedepointsdevue (resteinvariantsousunvasteensembledetransformations.)Touslesautresétatssontqualifiésd’«excités»:présencedeparticules.

videquantique=superpositionquantiquedesétatsfondamentauxassociésàtouteslesespèces(departicules)

=videduchampdel’électron+videélectromagnétique(=desphotons)+videdesquarks…(Aucunchampexcité;aucuneparticuled’aucuntypeprésente):virtuel,puisquel’Universestempli(entreautres)d’électrons.Leviden’estpasl’absencedeschamps,maisunétatparticulierdeschamps:absenced’excitation

énergieminimale,symétriemaximale,invariancedeLorentz,)maisaussi«matériel»quelesparticules.«Levideestemplienpermanenced’unchampélectromagnétiquesepropageantàc.»(1916,lephysicienallemandWaltherNernst)videquantiquecommebaseontologiquedelaTQC?Toutétat=excitationdecesubstratfondamentaletuniversel.

Énergieduvide(quantique)?

grandeconfusionàcesujet:impossibledecalculerl’énergied’unétatduchampquantique,quelqu’ilsoit.•calculnaïf:champquantique==collectioninfinied’oscillateursvirtuels:

Unétatduchamp==l’ensembleinfinidetouslesétatsdetouslesoscillateurs.àénergieduchamp==sommedesénergiesdetouscesoscillateurs?valeurinfinie!(mêmepourl’étatfondamental)leconceptd’énergien’estpasdéfinienthéoriequantiquedeschamps.Maisonararementbesoindeconnaîtreuneénergieabsolue(saufencosmologie?)

différencesd’énergieentreétats? l’infinimoinsl’infini?«renormalisation»ou«régularisation»inventéeparphysicienaméricainRichardP.Feynman:

«cacherlesinfinissousletapis».l’effetCasimir:lesdifférencesd’énergieentreétatssemblentbienposséderuneréalitéphysique.

Maispasd’énergieabsolueduvideL’effetCasimir(imaginéen1948etquidoitsonnomàHendrikKasimir),futmesurépourlapremièrefoisen1957.Ill’estaujourd’huiavecuneprécisiondel’ordrede1%.Sonétude,oucelled’effetsdumêmegenre,estdevenueunsujetactifdelaphysiquenanoscopique.Ils’agitdel’existenced’uneforcequimanifesteunedifférenced’énergieentredeuxétatsduchampquantique(électromagnétique).Ilestd’usagedequalifierénergieduvidecommeréférence?convention:l’énergieduvideestégaleàzéro?

PropriétésduvidequantiqueL’étatfondamental(levide)peutêtrequalifiéd’éther,carilconstituelesupportdesinteractions(sauflagravitation).pointscommunsaveclamatière.Fluctuationsetparticulesvirtuellesabsencedeparticules:opérateur«nombredeparticules»donnelavaleurzéro.

Mais(Dirac)contientuneinfinitédeparticules«virtuelles»d’électrons,inobservables jeuxdelangage

(avecantiparticules;annihilationetmatérialisation)à«fluctuationsduvide» localisées,semodifient:àune«substance».

toujoursprésentes,àlamanièredel’espace,ouduvide:substratderéférence?(repérerpositionsetmouvementsparrapportàcesfluctuationsplutôtqueparrapportàl’espace? gravitationquantique?)

Polarisationduvideunélectron(danslevide)estentouréd’unemultitudedeparticules«virtuelles».l’apparitiondecesparticulesvirtuellesviolelaconservationdel’énergie,fondamentale:lesparticulescréées«emprunteraient»auvide(àquid’autre?)l’énergienécessaireàleurapparition(aucunproblèmepuisqu’ilenpossèdeunequantitéinfinie!).processustrèscourtLeplusétonnantestque,malgrél’absenced’interprétationplusraisonnable,lathéoriemontreunpouvoirprédictiftoutàfaitspectaculaire.

CosmologiePouvons-nousimaginerqu’uneaméliorationdelathéoriequantiquepermettradejustifierlanotiond’énergieduvide?=sommedesénergies(jamaisnulle)detouteslesoscillationsélémentairesduchamp,àtoutesleslongueursd’onde.Lesoscillateurssontennombreinfini:delalongueurd’ondezéro(«taille»d’unpointdel’espace)àl’infini(«taille»del’Univers).

énergie=intégraledezéroàl’infini=infiniremplacerzéroparune«longueurdecoupure»E(cutoff),quireprésenteraitunevaleurminimalepourleslongueursd’ondepossiblesdesoscillations?à

Lavaleurdel’intégraledeviendraitfinie,dépendantdelacoupure.Uneversionfuturedesthéoriesdeschampsquantiquespuissefaireintervenirunetellecoupure?MaislongueurdePlanck(soit1,6x10–33cm),à

densitéd’énergieduvidequantique10120foistropélevée «problèmedelaconstantecosmologique»?

autreéchelle?supersymétrie?lescontributionsàl’énergieduvidedesdifférentesespècessecompenseraientIln’existeaucunmoyendeconsidérerdemanièrerigoureusel’énergieduvidequantique.

Videetcosmologie

1917,Einstein:premiermodèlerelativiste(«modèled’Einstein»)volumeetextensiondel’espacefinis.Statique

L’expansioncosmique

Hubble,SoviétiqueAlexandreFriedmann,etBelgeGeorgesLemaître.«tempsdeHubble»,constantedeHubbleparamètrededécélération

attractiongravitationnelleàdécélérationsupernovaeàaccélération(âgedel’Univers)Originedel’accélérationcosmique?Constantecosmologique

=constantefondamentaledelanature(videdelarelativitégénérale).ouénergiesombre?

(=énergieexotique»:mystérieusesubstanceàl’influencegravitationnellerépulsive) videdelathéoriequantiquedeschamps?

LaconstantecosmologiqueΛ•absentedespremièresformulationsdelarelativitégénérale(équationsd’Einsteinsansconstantecosmologique):

pasdesourcesdegravitation(matièreourayonnement)àUniverssanscourbure,statiquesans

expansion(espace-tempsdeMinkowski=videdelaRELATIVITEGENERALEsansΛ)matièreourayonnementsdéforment«levide»enengendrantcourbureetdynamique.•versiondelarelativitégénéraleavecΛ(constantefondamentale) pasdesourceà«espace-tempsdeDeSitter»=videdelarelativitégénéraleavecΛ

courbureabsolumentconstante,dansl’espaceetdansletemps,maisnonnulleExpansionconstante,accélérée

Λ=courbureduvide=1/R2

R=rayondecourbureduvide longueurfondamentaledelanature avec/microscopique/lalongueurdePlanck(gravitationquantique?)

danslesdeuxcas,levidecorrespondbienàl’étatleplussymétrique,leplusrégulierquepermetd’imaginerlathéorie.espace-tempsréel=videdéformé(excité)parlaprésencedematière.(observations)

Énergiesombreouconstantecosmologique?

Commentdécider?simplicitéàsansΛ:uneseuleconstante(G)plutôtquedeux(GetΛ).Mais…plusgénéraletplus«naturel»àavecΛ.observationsénergiesombre?nousneconnaissonsriendetelassocierunedensitéd’«énergie»absolueauvidedelathéoriequantiquedeschamps?

conceptd’énergieduvide? (parid’unenouvellephysiqueadéquate)

adhocthéoriequantiquedeschampscourbe?vided’unl’espace-tempsaveccourbure?Leproblèmede…l’énergieduvidelongueurfondamentalee?adhoc

longueurdePlanckà10120foistrop «problèmedelaconstantecosmologique»!

futurethéorie?

vide=leplus«symétrique»desétatspossibles

maximumderégularitépossible.uneéventuelleirrégularitéapparaîtraitcommeundétailcontrastantavecl’environnementvideànousserionsamenésàvouloirl’«ôter»afinderéaliserunvideencoremeilleur.Pourrait-ilseprésenterdessituationsoùilseraitimpossibled’ôtercedétail?tellement«incrusté»danslastructureduvide(oudel’espace),quel’onsoitcontraintdeconsidérerqu’ilenestpartieprenante?àl’échellemicroscopique,des«cicatrices»impossiblesàfairedisparaître?Ex.:corde(fixéeàsesdeuxextrémités)avecunnœud;lacordepeutêtredéformée(déplacementdunœud),maisdénouementimpossibletopologieà«nœuds»(accrocs)intimementliéesàl’espaceoul’espace-temps:desespècesspécialesdeparticules?Variationsduvideetdéfautscosmologiques:défautsduvide(encosmologie)«brisuresdesymétrie»=changementsdel’étatduvide

ßthéoriesunitairesancienvideànouveauvide

régionsdetransition,interfaces(transitionnonharmonieuse):«défautstopologiques»(cf«nœuds»:géométrieoumatière?)«monopoles»,«cordescosmiques»

Toutestgéométrie?

matière=

accrocsdansletissugéométriquedel’espace-temps(=levide)quenousinterpréterionscommedesparticules?matière=géométrie

(rêvéd’Einstein…Galilée,Platon…)théoriedescordes:matière=étatsdevibrationet/oud’enroulementdecordesmicroscopiques

Celuiparquilescandalearrive

levideexacerbesouventlesproblèmesconceptuelsd’unethéorie,demanièrecruciale.lesdifficultéssuscitéesparlevideconstituentl’undesgénérateursduprogrèsphysique,enfaisantnaîtreuneconceptioninédite.

àrenouveaudesconceptsfondamentaux(videenparticulier)gravitationdeNewtonàéthergravitationnel(transmettre):menaEinsteinàlarelativitégénérale.

àvidedelarelativitégénérale;constantecosmologiqueétherluminifère(ouélectromagnétique)àrelativitérestreinte.Laphysiquequantiqueaprofondémentmodifiénospointsdevuesurlevide.cosmologie:videdelarelativitégénéraleoudelathéoriequantiquedeschamps?

[relativisteouquantique]:cadresdepenséedifférents

[cf«éther/espaceinfini»ou«vide/matièresubtile».]Pourchacun,lestatutduvideestmaldéfinietposeproblème;sespropriétéssontmaldécritesetmalcomprises.Lacosmologieajouteàlaconfusionenmettantlesdeuxpointsdevueenrelation.àthéorieplusglobale,plusunitaire?

«théoriedutout»? cordesetsuper-cordes,supersymétrie,gravitéquantiqueenbouclesouenréseauxdespins,géométrienon

commutative…

Versl’unité?Lerêved’Einstein(…):uneuniquesubstance.relativitégénérale: espace-temps(géométrique)=gravitation(interaction)physiquequantique:

unifiematière,rayonnements,interactions(saufgravitation),vide.conceptiondumondeoùmatièreetvide,rayonnementsetinteractions,maisaussigravitationetgéométriedel’espace-tempsapparaissenttoussurlemêmeplan,soienttraitésdelamêmefaçon,relèventdelamêmeontologie?formegéométrique(del’espace-temps)=champsquantiques.videgravitationnel=videquantique?géométriedel’espace-temps=excitationduvide?