Une théorie du tout (TOE) est un cadre hypothétique expliquant tous les phénomènes physiques connus dans l’univers. Les chercheurs ont cherché un tel modèle depuis le développement de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité d’Albert Einstein au début du 20e siècle.
Chacun de ces piliers de la physique moderne décrit son domaine d’investigation respectif — les choses les plus petites et les plus massives du cosmos – avec une précision étonnante, mais la mécanique quantique et la relativité échouent lorsqu’elles sont appliquées au sujet de l’autre. Jusqu’à présent, une théorie globale de tout a échappé aux scientifiques, et certains pensent que le but ultime est irréaliste.
Le vaillant effort d’Einstein
Einstein a commencé à rechercher une théorie unificatrice dans les années 1920, selon l’American Physical Society (APS). Il n’avait jamais pleinement accepté les étranges paradoxes de la mécanique quantique, et il croyait que les mathématiques décrivant l’électromagnétisme et la gravité, les deux seules forces connues à l’époque, pouvaient être combinées en un seul cadre.
« Je veux savoir comment Dieu a créé ce monde », a déclaré Einstein à une jeune étudiante en physique nommée Esther Salaman en 1925. « Je ne m’intéresse pas à tel ou tel phénomène, au spectre de tel ou tel élément. Je veux connaître Ses pensées; le reste n’est que des détails. »
Mais la quête d’Einstein s’est avérée quichotte de son vivant. » La plupart de mes enfants intellectuels finissent très jeunes dans le cimetière des espoirs déçus « , écrivait-il dans une lettre en 1938. Pourtant, il n’a pas abandonné et, sur son lit de mort, il a demandé à ce que ses dernières notes sur la théorie de tout lui soient apportées, selon l’APS.
Candidats potentiels
Au milieu du 20e siècle, les physiciens ont développé le Modèle standard, qui a été appelé la « théorie de presque tout. »Il décrit les interactions de toutes les particules subatomiques connues et de trois des quatre forces fondamentales: l’électromagnétisme et les forces nucléaires fortes et faibles, mais pas la gravité.
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Un modèle qui incluait également la gravité serait connu sous le nom de théorie de la gravité quantique. Certains chercheurs pensent que la théorie des cordes est un tel cadre et convient à une théorie de tout. La théorie des cordes postule que les particules sont en fait des entités unidimensionnelles ressemblant à des cordes qui vibrent dans une réalité à 11 dimensions. Les vibrations déterminent les propriétés des différentes particules, telles que leur masse et leur charge.
Ou, peut-être qu’il n’existe pas
Mais d’autres scientifiques considèrent l’idée de la théorie des cordes comme une impasse intellectuelle. Peter Woit, physicien théoricien à l’Université Columbia, a à plusieurs reprises réprimandé ses collègues pour avoir chassé ce qu’il considère comme un rêve imaginaire.
« Le problème fondamental de la recherche sur l’unification de la théorie des cordes n’est pas que les progrès ont été lents au cours des 30 dernières années », a écrit Woit sur son blog, « mais qu’ils ont été négatifs, tout ce qui a été appris montrant plus clairement pourquoi l’idée ne fonctionne pas. »
Dans son livre à succès « Une brève histoire du temps » (Bantam Books, 1988), le physicien Stephen Hawking a discuté de son désir d’aider à créer une théorie de tout (qui était également le titre de son biopic de 2014). Mais le célèbre érudit a changé d’avis plus tard dans sa vie; il pensait qu’une telle théorie serait hors de portée pour toujours car les descriptions humaines de la réalité sont toujours incomplètes, selon une conférence de 2002 disponible sur un site Web dédié au défunt physicien.
Ce fait ne l’a pas attristé mais lui a plutôt donné de l’espoir. « Je suis maintenant heureux que notre recherche de compréhension ne se termine jamais et que nous aurons toujours le défi de découvrir de nouvelles découvertes », a déclaré Hawking. » Sans cela, nous stagnerions. »