Les théories des supercordes sont fascinantes à plus d'un titre. De par leur histoire, de par leur vaste développement théorique, de par leur progression commune avec les mathématiques aussi. Cette théorie, éventuellement unifiée, a pour but de fusionner la relativité générale et la mécanique quantique. Sans doute l'élément de fascination le plus attrayant pour le grand public se manifeste dans leurs dimensions supplémentaires. Ce sont ces dimensions que je souhaite aborder ici.
Ces théories requièrent dix dimensions au total incluant la dimension temporelle. Ce sont donc six dimensions spatiales supplémentaires qu'elles doivent ajouter à notre univers. Ces dernières sont enroulées ou compactifiées à une échelle de l'ordre de la longueur de Planck, soit environ 10-35 mètre. Les cordistes (ou supercordistes) ont pu déterminer le type d'espace requis pour leur(s) théorie(s), les espaces de Calabi-Yau. En six dimensions, il en existerait un nombre de variétés immense et celle convenant à la théorie définitive reste à déterminer.
Chacun de ces espaces microscopiques se trouve rattaché à un point de notre espace-temps et, de ce fait, ils doivent être en nombre infini. Pour une raison de commodité, afin de rendre visualisable ce type de représentation, ils sont représentés distants les uns des autres. En réalité, il faut les imaginer s'interpénétrant, car ils ont beau être extrêmement petits, ils n'en occupent pas moins un volume.
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Or, ce "volume" qu'ils occupent est en six dimensions. Imaginons un instant un espace à deux dimensions qui aurait trois dimensions supplémentaires microscopiques refermées sur elles-mêmes. Nous pouvons imaginer des petites sphères pleines, par exemple.
Source : Wikimedia Commons
Ces sphères ont beau être minuscules, elles vont se trouver en quasi-totalité en dehors du plan de notre univers bidimensionnel qui n'a pas d'épaisseur. Autrement dit, l'ajout de ces trois dimensions supplémentaires à un univers à deux dimensions nécessite que cet univers bidimensionnel existe dans un espace à trois dimensions qui sont toutes les trois des dimensions étendues. De la même façon, bien que plus difficile à visualiser, des espaces à six dimensions, aussi petits soient-ils, ne peuvent être entièrement contenus dans un espace tridimensionnel. S'ils existent, alors notre univers doit, obligatoirement, soit avoir au moins six dimensions spatiales étendues, soit exister dans un espace à six dimensions spatiales dans lequel pourraient éventuellement exister de nombreux autres univers.
Or, les théories des supercordes ont besoin de recourir à ces dimensions spatiales compactifiées pour déterminer les propriétés des particules élémentaires. Elles nous conduisent donc à l'idée que, sur les neuf dimensions spatiales, 6 d'entre elles seraient à la fois étendues et compactifiées. Ce n'est pas forcément un paradoxe. Cela suggère plutôt que les dimensions spatiales supplémentaires non compactes ne seraient pas propres à notre univers et cela ouvre la porte à l'existence d'une multitude d'autres univers constitués de variétés d'espace de Calabi-Yau, toutes distinctes les unes des autres, avec des lois physiques tout aussi distinctes. De nouveau, on se retrouve ici en face de l'idée de l'existence d'univers parallèles.





