La raison de la gravité et de la création de masse | solides de Platon énergie

Einstein pensait que tout cela était un peu lourd et que c'était la preuve de problèmes majeurs avec la théorie que beaucoup de critiques soupçonnent encore aujourd'hui. Les enthousiastes quantiques évoquent l'extraordinaire succès de la théorie dans l'explication du comportement des atomes, des électrons et d'autres systèmes quantiques. Ils insistent sur le fait que nous devons accepter la théorie telle qu'elle est, mais étrangement, cela peut fonctionner.

Mais que se passerait-il s'il y avait un moyen de concilier ces deux points de vue contradictoires en montrant comment la théorie quantique peut provenir d'un niveau plus profond de physique non étrange?

Si vous écoutez le physicien Tim Palmer, cela commence à paraître crédible. Ce qui manque, soutient-il, ce sont quelques idées importantes issues d'un domaine scientifique que la plupart des physiciens quantiques ont ignorés: la science fractale, les schémas complexes que l'on trouve dans tout, des surfaces fracturées aux courants océaniques (voir Qu'est-ce qu'une fractale?).

Faites attention aux mathématiques des fractales, dit Palmer, et le puzzle de longue date de la théorie quantique peut être beaucoup plus facile à comprendre. Ils peuvent même se dissoudre.

Cet argument attire l'attention des physiciens du monde entier. "Son approche est très intéressante et très différente", a déclaré le physicien Robert Spekkens de l'Institut Perimeter de physique théorique de Waterloo, au Canada. "Il n'essaie pas seulement d'interpréter le formalisme quantique habituel, mais le dérive de quelque chose de plus profond."

Le fait que Palmer avance cet argument peut paraître un peu étrange, étant donné qu'il est chercheur en climatologie au Centre européen pour les prévisions météorologiques à moyen terme de Reading, au Royaume-Uni. Il est plus judicieux d'apprendre que Palmer a étudié la relativité générale à l'Université d'Oxford, qui travaille sous le même doctorat que Stephen Hawking.

Ainsi, bien que ces 20 dernières années, Palmer ait acquis une réputation de climatologue mathématique, il a également continué à explorer les mystères de son premier intérêt, la théorie quantique (voir "Ambitions quantiques").

"Cela a pris 20 ans pour penser", dit Palmer, "mais je pense que la plupart des paradoxes de la théorie quantique peuvent avoir une résolution simple et compréhensible."

Les arguments sur l'orientation quantique font rage depuis les années 1920 et ont débuté par un certain nombre d'échanges bien connus entre Einstein et le physicien danois Niels Bohr.

Bohr et son disciple estimaient que la description réussie de la théorie des atomes et des rayonnements signifiait laisser d'anciens concepts philosophiques, tels que l'idée que les objets ont certaines caractéristiques même lorsque personne n'est là pour les mesurer.

Einstein et ses partisans se sont opposés à ce radicalisme comme étant trop tôt. Ils ont affirmé qu'une grande partie de l'étrangeté quantique n'était rien d'autre qu'un manque de connaissances suffisantes. Einstein le soupçonnait de trouver les "variables cachées" d'un système quantique, et la théorie quantique peut avoir du sens, une vision que les intéressés quantiques pensaient être ultra-conservatrice et déconnectée. L'argument fait rage à ce jour.

Les fractales s'unissent

Palmer pense que ses travaux montrent qu'il est possible qu'Einstein et Bohr aient mis l'accent sur divers aspects de la même physique subtile. "Mon hypothèse est motivée par deux concepts inconnus des bases de la théorie quantique", dit-il: les trous noirs et les fractales.

Les idées de Palmer commencent par la gravité. Le pouvoir qui provoque la chute des pommes et le maintien des planètes en orbite est également le seul processus physique de base capable de détruire des informations. Cela ressemble à ceci: le gaz chaud et le plasma constituant une étoile contiennent une énorme quantité d'informations bloquées dans les états atomiques d'un grand nombre de particules. Si l'étoile s'effondre sous sa propre gravité pour former un trou noir, la plupart des atomes sont aspirés, entraînant la quasi-disparition de toutes les informations détaillées. Au lieu de cela, le trou noir peut être entièrement décrit en utilisant seulement trois quantités: sa masse, son moment cinétique et sa charge électrique.

De nombreux physiciens acceptent ce point de vue, mais Palmer pense qu'ils n'ont pas suffisamment suivi leurs implications. Lorsqu'un système perd des informations, le nombre d'états dont vous avez besoin est réduit pour la décrire. Attendez assez longtemps et vous constaterez que le système atteint un point où plus aucun état ne peut être perdu. En termes mathématiques, ce sous-ensemble d'états est appelé un ensemble invariant. Lorsqu'un état est dans ce sous-ensemble, il y reste pour toujours.

Un moyen facile de penser est d’imaginer un pendule oscillant abaissé par le frottement avant de s’arrêter définitivement. Voici le jeu invariant qui décrit le pendule au repos.

Comme les trous noirs détruisent les informations, Palmer suggère que l'univers possède également un ensemble invariant, même s'il est beaucoup plus compliqué que le pendule.

Les systèmes complexes sont affectés par le chaos, ce qui signifie que leur comportement peut être grandement affecté par de petits changements. Selon les mathématiques, l'ensemble invariant d'un système chaotique est une fractale.

L'ensemble invariant fractal possède des propriétés géométriques inhabituelles. Si vous en représentiez une sur une carte, elle retrouverait la même structure complexe qu’un rivage. Zoomez dessus et vous trouverez de plus en plus de détails, avec les motifs qui ressemblent à l'image originale non masquée.

La gravité et les mathématiques seules, suggérant Palmer, suggèrent que l'ensemble invariant de l'univers devrait avoir une structure tout aussi complexe, et que l'univers est capturé à jamais dans ce sous-ensemble de tous les états possibles. Cela peut aider à expliquer pourquoi l’univers au niveau quantique semble si bizarre.

Par exemple, cela peut indiquer une explication naturelle à l’une des tâches les plus importantes de la physique quantique, ce que les physiciens appellent leur "contextualité". La théorie quantique semble insister sur le fait que les particules n'ont aucune propriété avant d'être mesurées. Au lieu de cela, la cible elle-même apporte ses caractéristiques pour rester. Ou, d’une autre manière, les systèmes quantiques n’ont de signification que dans le contexte des expériences particulières effectuées sur eux.

Depuis Einstein, de nombreux physiciens ont espéré qu’une nouvelle approche pourrait aller au-delà de l’orientation quantique et trouver un moyen de restaurer la confiance en des qualités objectives et indépendantes. Mais en 1967, les mathématiciens Simon Kochen et Ernst Specker ont publié un théorème qui montrait que ce rêve, si possible, ne pouvait pas être réalisé comme le souhaitent les physiciens.

Une expérience de pensée est au cœur de la phrase de Kochen et Specker. Supposons que vous choisissiez de mesurer différentes propriétés d'un système quantique, telles que la position ou la vitesse d'une particule quantique. Chaque fois que vous le ferez, vous constaterez que les mesures concordent avec les prédictions de la fortune. Koch et Specker ont montré qu’il était impossible d’imaginer une hypothèse permettant de réaliser avec succès les mêmes prédictions que la théorie quantique sur les particules ayant des propriétés existantes, comme ce serait le cas en physique classique.

Ce résultat a conduit de nombreux physiciens à parvenir à une conclusion remarquable sur la manière d'interpréter la théorie quantique. Soit vous devez abandonner toute forme de réalité objective, au lieu de croire que les objets n'ont aucune propriété avant d'être mesurés, ou vous devez accepter le fait que des parties éloignées de l'univers partagent une connexion sinistre qui leur permet de partager des informations même lorsque la distance et La synchronisation signifie qu'aucun signal n'aurait pu passer entre eux sans voyager plus vite que la lumière.

L'idée de Palmer suggère une troisième possibilité: les types d'expériences envisagées par Kochen et Specker sont tout simplement impossibles à obtenir et donc non pertinents.

La clé est l'ensemble invariant. Selon l'hypothèse de Palmer, l'ensemble invariant contient tous les états physiquement réalistes de l'univers. Ainsi, tout état qui ne fait pas partie de l'ensemble invariant ne peut exister physiquement.

Supposons que vous réalisiez l'expérience de pensée Kochen-Specker et mesuriez la position d'un électron. Ensuite, vous demandez ce que vous auriez trouvé si vous répétiez l'expérience, mais cette fois-ci, mesurez plutôt la vitesse de l'électron.

Selon Palmer, lorsque vous répétez l'expérience, vous testez un univers hypothétique identique au réel, à la différence que l'équipement de l'indicateur de position est remplacé par un équipement de mesure de la vitesse.

C’est là que la nature fractale des ensembles invariants a de l’importance. Considérez un point d'intérêt que vous souhaitez visiter le long d'un littoral. Si vous obtenez les coordonnées, même un peu fausses, vous pouvez vous retrouver à la mer au lieu d’être où vous voulez. De même, si l'univers hypothétique n'est pas sur la fractale, l'univers ne fait pas partie de l'ensemble invariant et ne peut donc pas exister physiquement.

En raison de la nature libre et folle des fractales, même des changements subtils dans les univers hypothétiques peuvent les amener à sortir du jeu invariant. Selon Spekkens, l'hypothèse de Palmer peut ainsi aider à donner un sens à la contextualité quantique.

"Je pense que son approche est très intéressante et novatrice", a déclaré Spekkens. "D'autres physiciens ont montré comment trouver une solution au problème de Kochen-Specker, mais ces travaux fournissent en fait un mécanisme pour expliquer la théorie."

Ensuite, Palmer pense que de nombreuses autres propriétés de la théorie quantique se mettent également en place. Par exemple, la théorie quantique est célèbre pour ne faire que des prédictions statistiques – elle ne peut que vous indiquer la probabilité de trouver un électron avec son spin mécanique quantique pointant vers le haut.

Cela se produit naturellement, suggère Palmer, car la théorie quantique ignore la structure fractale complexe de l'ensemble invariant. Tout comme nos yeux ne peuvent pas voir les moindres détails des structures fractales, la théorie quantique ne considère que les "grains grossiers" comme s'ils regardaient à travers des lunettes floues.

D'autres physiciens semblent inspirés par la nouvelle de l'approche de Palmer. "Ce qui est très intéressant, c'est que cela échappe aux débats habituels sur plusieurs univers et variables cachées, etc.", a déclaré Bob Coecke, physicien à l'Université d'Oxford. "Cela suggère qu'il pourrait exister une géométrie physique sous-jacente que la physique vient de manquer, qui est radicale et très positive."

Coecke souligne que très peu de chercheurs travaillant sur la physique de base ont exploré la manière dont les fractales peuvent être incorporées à la théorie, même si elles sont courantes dans d'autres domaines de la physique.

Palmer espère que cela va changer. Dans un article envoyé au journal Les actions de la société royale AIl montre comment l’idée de base peut expliquer l’incertitude quantique, la contextualité et d’autres énigmes quantiques (www.arxiv.org/abs/0812.1148).

De nombreux détails doivent encore être précisés, déclare Coecke. "Palmer parvient à expliquer certains phénomènes quantiques", dit-il, "mais il n'a pas encore dérivé toute la structure rigide de la théorie. C'est vraiment nécessaire. "

Palmer accepte les critiques et espère pouvoir améliorer sa théorie avec le temps. Dans le meilleur des mondes, il estime que son cadre peut fournir un moyen de réunir enfin les parties belligérantes des partisans d'Einstein et de Bohr.

Après tout, la théorie qui sous-tend Einstein est que l’orientation quantique est incomplète. C'est, dit Palmer, aveuglément à la structure fractale de l'ensemble invariant. Si ce n'était pas le cas, le monde serait non seulement déterministe, mais il ne montrerait jamais d'effets fantasmagoriques.

D'autre part, il est également d'accord avec Bohrs et ses successeurs: les caractéristiques des systèmes quantiques individuels ne sont pas indépendantes du monde entier, en particulier les expériences que nous utilisons pour les explorer. Nous sommes convaincus que l’instrument de mesure affecte toujours ce que nous trouvons.

Pour le moment, la théorie quantique reste mystérieuse, mais l’air mystérieux ne peut durer éternellement.

Ambitions quantiques

Lorsque Tim Palmer a terminé son doctorat en physique à l'Université d'Oxford il y a 30 ans, il s'est vu offrir la possibilité de travailler comme post-doctorant auprès de Stephen Hawking à l'Université de Cambridge. Le sujet brûlant de la physique théorique était alors la supergravité, une théorie qui visait à inclure la gravité dans un univers de 11 dimensions.

En dépit de l'enthousiasme de Hawk pour cette idée, Palmer devint tiède. Supergravity prend l'orientation quantique comme point de départ indéterminé, puis tente de ramener la gravité dans son giron, une approche que Palmer trouva peu séduisante.

"Je pensais que la théorie quantique était au mieux une théorie préliminaire", déclare Palmer.

Au lieu de cela, il s'est tourné vers la science du climat où il a rapidement acquis une réputation internationale. Aujourd'hui, Palmer est connu pour avoir initié une méthode appelée prévision d'ensemble intégrant le rôle du chaos dans la création de prévisions climatiques comprenant des estimations spécifiques de leur propre précision. Mais même si le travail de Palmer devenait très influent – à tel point qu'il avait joué un rôle clé au sein du groupe d'experts intergouvernemental sur le changement climatique – il ne pourrait jamais oublier les énigmes qui l'avaient déjà occupé auparavant.

Qu'est-ce qu'une fractale?

Les fractales sont des formes géométriques qui ne sont pas lisses comme des cercles ou des rectangles. Ce sont des structures irrégulières avec la même structure répétée sur des échelles plus fines. Peu importe combien vous faites exploser une image d'une fractale, elle se ressemblera toujours.

Le monde naturel contient de nombreux exemples de fractales, notamment de fougères, de brocolis, de rivières, de vaisseaux sanguins et de côtes.

Mark Buchanan est un écrivain basé à Cambridge, au Royaume-Uni.Des fractales comme celle-ci exposée par Romanesco chou-fleur peuvent aider à expliquer le farfelu de la théorie quantique (Image: fishmonk / stock.xchng)

Des fractales comme celle-ci exposée par Romanesco chou-fleur peuvent aider à expliquer le farfelu de la théorie quantique (Image: fishmonk / stock.xchng)

La beauté et l’intérêt des robustes de Platon continuent d’inspirer toutes sortes de gens, y compris des guérisseurs intuitifs et des esprits plus logiques. nLes Solides de Platon sont 5 formes polyèdres considérées comme une partie cruciale de la Géométrie Sacrée. Ils ont été décrits pour la première fois par l’ancien philosophe Platon, bien qu’il ait été prouvé que les anciens étaient déjà au courant de ces formes spéciales et magiques depuis plus de 1000 ans avant la documentation de Platon. nLes formes qui forment les cinq Solides de Platon atypiques se retrouvent naturellement dans la nature, mais également sur la planète cristallin. Travailler avec eux indépendamment est censé nous aider à nous rattacher à la nature et aux royaumes supérieurs du cosmos, à trouver le format commun qui nous lie tous au niveau moléculaire et spirituel.

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