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 :
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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 unecourbure 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 :
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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) :
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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.
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