Des géodésiques relativistes aux géodésiques gravito-quantiques ; un défi pour la mission Microscope
par Bernard Dugué
mardi 3 mai 2016
Avertissement au lecteur. Ce texte expose le résultat de travaux de recherche concernant la philosophie de la matière et du cosmos. Les hypothèses émises sont révolutionnaires. Un essai est prêt si un éditeur veut bien prendre le risque de publier des thèses inédites après avoir été lassé par les redites sur les trous noirs, le big bang et la matière sombre. Il existe un lectorat prêt à apprendre des choses nouvelles en faisant quelque effort de compréhension. Par ailleurs, si un laboratoire de recherche à l’étranger souhaite m’associer et participer à la révolution scientifique qui arrive, je suis preneur. A bon entendeur !
La mission Microscope se propose de vérifier le principe d’équivalence qui postule l’égalité entre la masse gravitationnelle et la masse inertielle. Dans les faits, ce principe est constaté en lançant deux solides depuis une même hauteur et en mesurant le temps de la chute. Quelle que soit la masse de ce solide ou le matériau dont il est fait, bois, métal, pierre, le temps de chute ne varie pas. La masse qui subit la gravitation et la masse qui s’oppose au mouvement sont les mêmes. Ce principe est aussi vérifié avec le test du pendule. Deux masses différentes reliées chacune à un fil de longueur fixé oscilleront avec la même période. On n’observe aucune désynchronisation mais si l’expérience se poursuit un certain temps, un déphasage se produit car il existe des facteurs limitant la précision de l’expérience. La résistance de l’air, les frottements, la longueur du fil qui ne peut être fixé avec une précision absolue. C’est pour ces raisons que l’équivalence n’a été mesurée que récemment, avec notamment une colonne de 100 mètres à Brême, dans les conditions d’un vide presque parfait et avec deux cylindres concentriques dont on a pu constater qu’ils chutent de manière synchrone avec une précision dépassant le milliardième. Ces expériences s’interprètent dans le cadre newtonien de la mécanique classique.
La mission Microscope est effectuée dans l’espace en plaçant le dispositif dans un satellite maintenu sur une orbite héliosynchrone. On utilise également deux cylindres concentriques. L’expérience est présentée dans la continuité des expériences ce Brême sauf qu’une équivoque est présente dès lors que l’on décrit l’expérience dans un contexte relativiste. Il existe en effet deux descriptions du sens physique associé au phénomène. Dans la physique de Newton, la dynamique est déterminée par des forces et des points matériels situés dans une scène spatiotemporelle fixe. Dans la cosmologie d’Einstein, la dynamique est calculée à partir des géodésiques qui sont des lignes spatiotemporelles et non plus à partir de forces. Néanmoins, il est possible d’utiliser une double description qui donne un sens physique aux trajectoires. On se souvient de la sonde Rosetta qui a qui a parcouru des milliards de kilomètres pour rejoindre la comète Tchouri en utilisant l’assistance gravitationnelle de pour économiser de l’énergie et permettre de rejoindre l’orbite de la comète. La sonde utilise deux forces, l’une liée la combustion du carburant comme n’importe quel avion à réaction et l’autre liée à la gravitation. Néanmoins, il n’y a pas de forces dans la cosmologie d’Einstein et la trajectoire d’un corps est déterminée par une géodésique dont le calcul nécessite l’utilisation d’équations établies en 1927. Cette notion de géodésique est dérivée de la relativité générale qui dans sa forme basique, présente quelques difficultés pour décrire des choses physiques avec ses dix équations quelque peu ésotériques.
Le principe d’équivalence posé par Newton puis Einstein recèle un secret traduisible en un principe dérivé, celui de l’équivalence entre force et accélération qui se traduit au final par une équivalence que l’on peut exposer de manière plurielle. Equivalence entre ; force et trajectoire/matière ; force et disposition ; force et espace/matière ; force et forme matérielle objective. A noter la notion d’espace/matière qui prévaut en mécanique des dispositions et qui ne coïncide pas avec l’espace/rayonnement de la physique communicationnelle. Cette nouvelle expression de l’équivalence permet de décrire l’expérience des deux cylindres évoluant dans l’espace avec une gravité presque nulle. Si l’un des cylindres se décolle légèrement de l’autre, cela signifie qu’un décrochage de géodésique se produit. Les deux masses ne suivent plus la même géodésique. Si on décrit le phénomène en terme de mécanique, les deux masses ne subissent pas la même accélération gravitationnelle. Ce décrochage s’interprète aussi bien en terme spatial de géodésique qu’en terme mécanique d’accélération. Ce qui est conforme à l’esprit de la relativité générale qui repose sur la « convertibilité » de la matière en espace et inversement. Cette « convertibilité » suppose une cause ontologique qui existe ou bien n’existe pas, auquel cas, la cosmologie relativiste repose sur une « ruse nomologique ».
Mais si l’on revient à ces expériences physiques, l’équivalence est un principe nomologique. Sa vérification requiert une comparaison entre deux dispositifs de matière. Les pendules de Galilée et Newton, la chute des corps ou bien à Brême, la détection d’infimes décalages entre les chutes synchrones de deux cylindres concentriques dans une colonne sous vide de 100 mètres, ou maintenant avec la mission Microscope, un infime décalage de géodésique mesurée en comparant l’emboîtement d’un cylindre de platine et d’un cylindre de titane. Mais bien que censées vérifier le principe d’équivalence, les deux expériences diffèrent sensiblement. Dans la colonne de Brême, la gravité est conséquente, égale à un G, produisant une chute de quelques secondes. Dans l’expérience Microscope, les masses sont dans un satellite placé sur une orbite héliosynchrone, en situation de microgravité produite par la rotation du satellite, tandis que l’expérience dure bien au-delà des quelques secondes.
La description en terme de géodésique se prête à un questionnement d’ordre métaphysique. Quelle est l’origine d’une géodésique en supposant que cette « forme mathématique » ait une signification physique ? Dans le cadre de la cosmologie relativiste, la géodésique se calcule à partir de deux instances hétérogènes censées se combiner pour fournir au calculateur toutes les informations nécessaires pour établir la trajectoire d’un corps céleste dans une étendue décrite par la métrique et les courbures qui contient des sources de gravité. Mais dans le cosmos, comment fait une masse pour emprunter la géodésique que le physicien relativiste a calculé ? C’est en partant de cette question que je suggère une hypothèse, celle d’un espace-temps relativiste conçu comme un outil mathématique mais qui n’a pas de sens physique. Autrement dit, le champ de tenseurs et sa courbure n’existent pas ; ce sont des outils nomologiques qui deviennent des illusions nomologiques si on leur confère une signification physique.
Si la géodésique réelle ne fait pas intervenir le champ de gravité, autrement dit, l’espace relativiste disposé d’Einstein, à quelle instance doit-on attribuer la détermination de la géodésique ou pour le dire autrement, quelles sont les éléments physiques du cosmos qui encodent les géodésiques ? Je propose une hypothèse. Les géodésiques sont encodées dans la matière et plus exactement dans la matière conçue sous l’angle de l’information, autrement dit la matière quantique. Et comme ce « quantique » détermine les géodésiques qui sont des phénomènes classiques décrits par la gravité, alors l’encodage est gravito-quantique. Plus précisément, la gravité est ce qui ordonne les informations quantiques contenues dans la matière. Un ordre quasi-parfait qui se traduit par l’extrême précision des géodésiques empruntées par la matière.
Les masses dans le cosmos sont donc des apparences, des formes issues du Contenu métaphysique, des déterminations de l’Etre, étant entendu que l’Etre au sens post-moderne est surdéterminé en terme d’information et de plus il est dynamique, il est énergie. L’ontologie antique est révolue, nous sommes entrés dans l’époque de l’ontologique quantique. La géodésique étendue possède une forme qui est l’expression du contenu informationnel et ordonné de la matière.
Du point de vue de la physique mathématique, l’encodage gravito-quantique des géodésiques n’est pas encore une théorie aboutie mais elle est envisageable suite aux recherches contemporaines menées dans le cadre de la dualité jauge/gravité, le pôle jauge est celui de la matière. Le pôle gravité est celui de l’étendue. L’une de propriété de cette dualité CFT/AdS est que les calculs peuvent être réalisés dans les deux moitiés de la dualité, autrement dit, il existe un lien dialectique entre les processus quantique dans la matière et les phénomènes étendus dans le cosmos gravitationnel, notamment les géodésiques. On notera que la correspondance AdS/CFT est mathématique, autrement nomologique et pour lui donner une signification physique, il faut établir une correspondance réelle, entre Matière gravito-quantique et objets cosmiques, entre Contenu et forme étendue. La notion d’encodage gravito-quantique est nouvelle. Elle suppose que les masses dans l’univers contiennent la quantité d’information suffisante pour se mettre en scène sur le théâtre de la gravité avec une précision colossale. Cette éventualité a un sens dès lors que l’on raisonne à partir d’une équivalence information et énergie. Avec la masse relativiste. Cette information est « cachée » à l’intérieur de la matière sous la forme d’une association entre « matière » et « antimatière », autrement dit de l’information et de l’anti-information (en vérité, la science découvrira deux processus complémentaires, encodage et décodage, le cosmos à l’image de la cellule avec l’ADN encodé et décodé).
La nouvelle physique utilise ainsi des notions nouvelles et dans le champ de la gravité, la géodésique relativiste est remplacée par la géodésique gravito-quantique avec les concepts d’encodage et de décodages gravito-quantique. Ces notions sont dérivées de la conception d’un cosmos dans lequel les éléments non seulement jouent sur une scène mais sont aussi en position de spectateur. Si bien que tout processus exprimé et interprétable comme un décodage des informations déterminant le jeu sur scène est aussi susceptible d’être encodé. La détermination d’une géodésique se fait par décodage et non plus par un hypothétique processus « simulé » par les calculs relativistes tout en accordant une efficience à la géométrie. Le processus d’encodage et de décodage déterminant les géodésiques gravito-quantique est à l’image d’une partition de musique repliée dont les notes sont déchiffrées pour être jouées dans le monde étendu. Cette métaphore permet de comprendre cette notion d’encodage gravito-quantique avec la partition qui ordonne et représente l’effet gravité et les notes qui représentent la nature discrète et quantique des informations contenue dans la « matière ».
La nouvelle physique remplace la notion de masse grave héritée de Newton puis revisitée grâce à Einstein par la notion de décodeur gravito-quantique et la question expérimentale à laquelle doit répondre la mission Microscope, c’est de savoir s’il y a une différence entre le « décodeur gravito-quantique platine » et le « décodeur gravito-quantique titane ». Le stade actuel de ma réflexion sur cette question aboutit à la possibilité d’impliquer les processus quantiques de la matière dans ces hypothétiques codage et encodage. Autrement dit, le noyau des atomes n’est pas fait de composants élémentaires mais plutôt de « lignes de code » qui spécifient un ordre du temps qui est celui de la relativité générale mais inséré dans la « matière quantique ». Cette remarque sert à confirmer la radicalité du temps en cosmologie relativiste ou quantique. La relativité générale effectue en effet un saut radical en introduisant une rupture avec le temps de Newton mais aussi de la relativité restreinte et des théories quantiques. La notion d’ordre du temps est déterminante et elle fonctionne avec l’ordre dans l’information. Quant à l’interaction faible, elle pourrait intervenir dans les processus de décodage et encodage. Ces idées sont évidemment révolutionnaires et s’inscrivent dans le paradigme de l’Information amené à se déployer dans le courant du 21ème siècle. Je suis néanmoins obligé de préciser une fois de plus que cette notion d’encodage qui, si elle est dérivée de l’informatique, n’indique en rien l’intervention de computers dans l’univers, pas plus numériques que quantiques. La nature ne fonctionne pas comme un computer même si les notions de l’informatique sont utilisées et présentent un intérêt métaphorique et tout au mieux, un usage heuristique.
Dans cette expérience des deux cylindres, une différence de décodage gravito-quantique se traduira par un décrochage de géodésique. Si tel n’est pas le cas, cela ne confirmera pas la relativité générale ni n’infirmera la gravité quantique. Ce sera juste que l’encodage est réglé si finement et le décodage si précis qu’il n’y a pas de différence entre une « géodésique platine » et une « géodésique titane ». On peut néanmoins imaginer une même expérience mais dans un satellite géostationnaire avec les deux cylindres placés en suspension et en mesurant non pas l’accélération mais la position avec une grande finesse. Un décrochage de géodésique pourrait être détecté car l’expérience offre une précision supérieure avec une durée élargie. Ce n’est qu’une idée. L’affaire se joue maintenant au niveau théorique. L’encodage et le décodage gravito-quantique sont-ils accessibles à une mathématisation ? Telle est la question. Laquelle gravite autour des recherches de pointes menées dans le cadre de la correspondance jauge gravité, l’holographie, les théories de jauge et les computers quantiques. De ce magma mathématique sortira-t-elle une nouvelle vision de la gravité traduite par des équations ? Nous le saurons dans quelques années.
Texte complémentaire sur l’information gravito-quantique ici
http://www.agoravox.fr/actualites/technologies/article/2-la-gravite-quantique-elaboree-178582