La théorie quantique des champs est peut-être la théorie scientifique la plus réussie de tous les temps, prédisant les résultats expérimentaux avec une précision étonnante et faisant progresser l'étude des mathématiques de dimension supérieure. Pourtant, il y a aussi des raisons de croire qu'il manque quelque chose. Steven Strogatz s'entretient avec David Tong, physicien théoricien à l'Université de Cambridge, pour explorer les questions ouvertes de cette théorie énigmatique.
Écoutez Podcasts Apple, Spotify, Podcasts Google, piqueur, TuneIn ou votre application de podcast préférée, ou vous pouvez diffusez-le depuis Quanta.
Transcription
Steven Strogatz (00:03): Je suis Steve Strogatz, et voici La joie du pourquoi, un podcast du magazine quantique qui vous emmène dans certaines des plus grandes questions sans réponse en mathématiques et en sciences aujourd'hui.
(00:12) Si vous vous êtes déjà demandé de quoi nous sommes réellement faits, vous vous êtes probablement retrouvé dans un trou de lapin de découvertes. Tout comme les autres êtres vivants, bien sûr, nous sommes constitués de cellules. Et les cellules, à leur tour, sont constituées de molécules et les molécules sont constituées d'atomes. Creusez encore plus profondément et bientôt vous vous retrouverez au niveau des électrons et des quarks. Ce sont les particules qui ont traditionnellement été considérées comme la fin de la ligne, les éléments constitutifs fondamentaux de la matière.
(00:39) Mais aujourd'hui, nous savons que c'est pas vraiment le cas. Au lieu de cela, les physiciens nous disent qu'au niveau le plus profond, tout est constitué d'entités mystérieuses, des substances fluides que nous appelons des champs quantiques. Ces champs invisibles agissent tantôt comme des particules, tantôt comme des ondes. Ils peuvent interagir les uns avec les autres. Ils peuvent même, certains d'entre eux, couler à travers nous. La théorie des champs quantiques est sans doute la théorie scientifique la plus réussie de tous les temps. Dans certains cas, il fait des prédictions qui concordent avec les expériences à 12 décimales étonnantes. En plus de cela, la théorie quantique des champs a également apporté un éclairage énorme sur certaines questions de mathématiques pures, en particulier dans l'étude des formes à quatre dimensions et même des espaces de dimension supérieure. Pourtant, il y a aussi des raisons de croire qu'il manque quelque chose à la théorie quantique des champs. Il semble que mathématiquement incomplet, nous laissant avec de nombreuses questions sans réponse.
(01:38) Le professeur me rejoint maintenant pour discuter de tout cela David Tong. David est physicien théoricien à l'Université de Cambridge. Sa spécialité est la théorie quantique des champs, et il est également reconnu comme un enseignant et un exposant exceptionnellement doué. Parmi ses nombreux honneurs, il a reçu le prix Adams en 2008, l'un des prix les plus prestigieux décernés par l'Université de Cambridge. Il est également Simons Investigator, un prix de la Fondation Simons aux scientifiques et mathématiciens pour étudier des questions fondamentales. La Fondation Simons finance également ce podcast. David, merci beaucoup d'être parmi nous aujourd'hui.
David Tong (02:15) : Salut, Steve. Merci beaucoup de m'avoir invité.
Strogatz: Je suis ravi d'avoir la chance de vous parler. J'ai aimé lire vos conférences sur Internet et regarder certaines de vos présentations fantastiques sur YouTube. C'est donc un régal. Commençons par les bases. Nous allons parler des champs aujourd'hui. Dites-nous qui les a créés. Habituellement, Michael Faraday obtient le crédit. Quelle était son idée ? Et qu'a-t-il découvert ?
Tong (02:37): Tout remonte à Michael Faraday. Faraday était l'un des grands physiciens expérimentateurs de tous les temps, c'était vraiment un physicien expérimental, pas un théoricien. Il a quitté l'école à l'âge de 14 ans. Il ne savait pratiquement rien en mathématiques. Et pourtant, assez merveilleusement, il a construit cette intuition du fonctionnement de l'univers. Cela signifiait qu'il avait vraiment apporté l'une des contributions les plus importantes à la physique théorique. Sur une période d'environ 25 ans, il a joué avec les idées d'électricité et de magnétisme. Il prenait des aimants et enroulait du fil de cuivre autour d'eux. Il a fait quelques choses assez importantes comme découvrir l'induction électromagnétique et inventer le moteur électrique.
(03:19) Et après environ 20 ans de cela, il a fait la proposition très audacieuse que les images qu'il avait concoctées dans son esprit pour expliquer la façon dont les choses fonctionnaient étaient en fait la description correcte de l'univers dans lequel nous vivons.
(03:33) Alors laissez-moi vous donner un exemple. Si vous prenez quelques barreaux aimantés et que vous les poussez l'un contre l'autre de manière à ce que les deux pôles nord se rapprochent, c'est une expérience que nous avons tous faite. Et lorsque vous poussez ces aimants l'un contre l'autre, vous ressentez cette force spongieuse qui les sépare. Faraday a fait la proposition très audacieuse qu'il y avait en fait quelque chose entre les aimants. C'est incroyable parce que vous regardez les aimants, là-bas - c'est juste de l'air mince, il n'y a clairement rien là-bas. Mais Faraday a dit qu'il y avait quelque chose là-bas, il y avait là ce que nous appelons maintenant un champ magnétique, il l'a appelé une ligne de force. Et que ce champ magnétique était tout aussi réel que les aimants eux-mêmes.
(04:11) C'était donc une toute nouvelle façon de penser à l'univers dans lequel nous vivons. Il a suggéré que non seulement il y a des particules dans l'univers, mais en plus, il y a cet autre type d'objet, un type d'objet très différent , un champ qui existe partout dans l'espace à la fois. Il a dit, nous dirions maintenant en langage moderne, qu'en chaque point de l'univers, il y a deux vecteurs, deux flèches. Et ces vecteurs nous indiquent la direction et l'amplitude du champ électrique et magnétique.
(04:43) Alors il nous a laissé cette image de l'univers dans laquelle il y a une sorte de dichotomie où il y a deux objets très, très différents. Il y a des particules qui créent des champs électriques et magnétiques. Et puis ces champs électriques et magnétiques eux-mêmes ondulent et évoluent et indiquent à leur tour aux particules comment se déplacer. Il y a donc cette sorte de danse complexe entre ce que font les particules et ce que font les champs. Et vraiment, sa grande contribution a été de dire que ces champs sont réels, ils sont vraiment aussi réels que les particules.
Strogatz (05:12) : Alors, comment le concept de champs a-t-il changé une fois que la mécanique quantique a été découverte ?
Tong (05:18): Donc, au moment où la mécanique quantique est apparue, nous sommes maintenant en 1925. Et nous avons ce genre de vision particulière du monde. Nous savons donc qu'il existe des champs électriques et magnétiques. Et nous savons que les ondulations de ces champs électromagnétiques sont ce que nous appelons la lumière. Mais en plus, du fait de la révolution quantique, on sait que la lumière elle-même est faite de particules, les photons.
(05:41) Et donc il y a une sorte de question qui émerge, qui est, comment devriez-vous penser à cette relation entre les champs d'un côté et les photons de l'autre. Et je pense qu'il y a deux possibilités logiques pour la façon dont cela pourrait fonctionner, il se pourrait que vous devriez penser aux champs électriques et magnétiques comme étant composés de beaucoup et beaucoup de photons, un peu comme un fluide est composé de beaucoup et beaucoup d'atomes, et vous pense que les atomes sont l'objet fondamental. Ou alternativement, cela pourrait être l'inverse, il se pourrait que les champs soient la chose fondamentale. Et les photons viennent de petites ondulations des champs. C'étaient donc les deux possibilités logiques.
(06:18) Et le grand développement, eh bien, ça commence en quelque sorte en 1927. Mais il faut bien 20 ou 30 ans avant que cela soit pleinement apprécié. La grande appréciation, alors, c'est que ce sont les champs qui sont vraiment fondamentaux, que le champ électrique et magnétique est à la base de tout. Et de petites ondulations du champ électrique et magnétique se transforment en petits faisceaux d'énergie que nous appelons ensuite des photons en raison des effets de la mécanique quantique.
(06:44) Et le grand pas merveilleux, l'un des grands pas unificateurs dans l'histoire de la physique, c'est de comprendre que cette même histoire vaut pour toutes les autres particules. Que les choses que nous appelons électrons et les choses que nous appelons quarks ne sont pas elles-mêmes les objets fondamentaux. Au lieu de cela, il se répand dans tout l'univers ce qu'on appelle un champ d'électrons, exactement comme les champs électriques et magnétiques. Et les particules que nous appelons électrons sont de petites ondulations de ce champ d'électrons. Et il en va de même pour toute autre particule que vous souhaitez mentionner. Il y a un champ de quarks — en fait, il y a six champs de quarks différents dans l'univers. Il y a des champs de neutrinos, il y a des champs de gluons et W bosons. Et chaque fois que nous découvrons une nouvelle particule, la plus récente étant le boson de Higgs, nous savons qu'un champ lui est associé, et les particules ne sont que des ondulations du champ.
Strogatz (07:33) : Y a-t-il un nom particulier que nous devrions associer à cette façon de penser ?
Tong (07:36) : Il y a une personne et c'est un, il a été presque effacé des livres d'histoire, parce qu'il était un membre très enthousiaste du parti nazi. Et il était membre du parti nazi bien avant qu'il ne soit appelé à devenir membre du parti nazi. Il s'appelle Pascal Jordan. Et il était l'un des fondateurs de la mécanique quantique. Il était sur les papiers originaux avec Heisenberg et d'autres. Mais c'est vraiment lui qui a compris le premier que si vous partez d'un champ et que vous appliquez les règles de la mécanique quantique, vous vous retrouvez avec une particule.
Strogatz (08:06): D'accord, eh bien, très bien. Maintenant, vous avez mentionné tous ces différents - le champ d'électrons, le quark, W ainsi que Z bosons et le reste. Parlez-nous un peu du modèle standard dont on entend tant parler.
Tong (08: 18): Le modèle standard is notre meilleure théorie actuelle de l'univers nous vivons. C'est un exemple de théorie quantique des champs. Il s'agit essentiellement de toutes les particules que nous avons déjà répertoriées. Chacun de ceux-ci a un champ qui lui est associé. Et le modèle standard est une formule qui décrit comment chacun de ces champs interagit avec les autres. Les champs en jeu sont trois champs de force. Et en quelque sorte selon la façon dont vous comptez 12 champs de matière, d'une manière que je vais vous expliquer. Ainsi, les trois champs de force sont l'électricité et le magnétisme - nous réalisons depuis, en grande partie grâce à Faraday, que le champ électrique et le champ magnétique sont en quelque sorte les deux faces d'une même pièce, vous ne pouvez pas avoir l'un sans l'autre. Alors nous, nous les comptons comme un seul. Et puis il y a deux champs de force nucléaire, l'un appelé le champ de gluons qui est associé à la force nucléaire forte. Cela maintient les noyaux ensemble à l'intérieur des atomes et les autres champs associés à la force nucléaire faible. On les appelle les W boson ou le Z champs de bosons. Nous avons donc trois champs de force.
[INSÉRER LA VIDÉO : Le modèle standard : la théorie scientifique la plus réussie de tous les temps]
(09:20) Et puis nous avons un tas de champs de matière, ils viennent en trois groupes de quatre. Les plus connus sont un champ d'électrons, deux champs de quarks associés aux quarks up et down. Le proton contient - oh mec, j'espère que nous avons bien compris - deux haut et bas et le neutron contient deux bas et un haut, je pense, j'ai bien compris.
Strogatz (09:41): Vous pourriez me tromper de toute façon. Je ne peux jamais m'en souvenir.
Tong (09:43) : Ouais, mais les auditeurs vont savoir. Et puis un champ de neutrinos. Il y a donc cette collection de quatre particules interagissant avec trois forces. Et puis, pour une raison que nous ne comprenons vraiment pas, l'univers a décidé de répéter deux fois ces champs de matière. Il existe donc une deuxième collection de quatre particules appelées le muon, l'étrange le charme et un autre neutrino. Nous n'avions en quelque sorte plus de bons noms pour les neutrinos, alors nous l'appelons simplement le neutrino muonique. Et puis vous obtenez une autre collection de quatre : le tau, le quark top, le quark bottom et, encore une fois, un neutrino tau. La nature a donc cette façon de se répéter. Et personne ne sait vraiment pourquoi. Je pense que cela reste l'un des grands mystères. Mais ces collections de 12 particules interagissant avec trois forces constituent le modèle standard.
(09:43) Oh, et j'en ai raté un. Celui que j'ai raté est important. C'est le boson de Higgs. Le boson de Higgs relie tout ensemble.
Strogatz (10:37): D'accord, c'est tentant. Peut-être devrions-nous dire un peu ce que fait le boson de Higgs, quel rôle joue-t-il dans le modèle standard.
Tong (10:43) : Il fait quelque chose d'assez spécial. Il donne une masse à toutes les autres particules. J'aimerais avoir une bonne analogie pour expliquer comment cela donne de la masse. Je peux donner une mauvaise analogie, mais c'est vraiment une mauvaise analogie. La mauvaise analogie est que ce champ de Higgs est réparti dans tout l'espace, c'est une affirmation vraie. Et la mauvaise analogie est qu'il agit un peu comme de la mélasse ou de la mélasse. Les particules doivent en quelque sorte se frayer un chemin à travers ce champ de Higgs pour progresser. Et cela les ralentit en quelque sorte. Ils voyageraient naturellement à la vitesse de la lumière, et ils seraient ralentis par la présence de ce champ de Higgs. Et cela est responsable du phénomène que nous appelons la masse.
(11:22) Une grande partie de ce que je viens de dire est fondamentalement un mensonge. Je veux dire, cela suggère en quelque sorte qu'il y a une force de friction en jeu. Et ce n'est pas vrai. Mais c'est une de ces choses où les équations sont en fait étonnamment faciles. Mais il est assez difficile de trouver une analogie convaincante qui capture ces équations.
Strogatz (11:36) : C'est une déclaration étonnante que vous avez faite, que sans le champ de Higgs ou, je suppose, un mécanisme analogue, tout se déplacerait à la vitesse de la lumière. Vous ai-je bien entendu ?
Tong (11:47) : Oui, sauf, comme toujours, ces choses-là, c'est oui, avec une mise en garde. Le "mais" est que si le champ de Higgs s'éteignait, l'électron se déplacerait à la vitesse de la lumière. Donc, vous savez, les atomes ne seraient pas particulièrement stables. Le neutrino, qui est de toute façon presque sans masse, se déplacerait à la vitesse de la lumière. Mais le proton ou le neutron, il s'avère, aurait fondamentalement les mêmes masses qu'ils ont maintenant. Vous savez, les quarks à l'intérieur seraient sans masse. Mais la masse des quarks à l'intérieur du proton ou du neutron est totalement insignifiante par rapport au proton ou au neutron — 0.1 %, quelque chose comme ça. Ainsi, le proton ou le neutron tire en fait sa masse d'une partie de la théorie quantique des champs que nous comprenons le moins, mais les fluctuations sauvages des champs quantiques, c'est ce qui se passe à l'intérieur du proton ou du neutron et leur donne leur masse. Ainsi, les particules élémentaires deviendraient sans masse - les quarks, les électrons - mais ce dont nous sommes faits - les neutrons et les protons - ne le serait pas. Ils tirent leur masse de cet autre mécanisme.
Strogatz (12:42) : Tu es plein de choses intéressantes. Voyons si je peux dire ce que je pense en réponse à cela. Et vous pouvez me corriger si je me trompe complètement. J'ai donc ces quarks en interaction forte à l'intérieur, disons, d'un proton. Et je garde dans mon esprit deviner qu'il y en a E = mc2 connexion qui se passe ici, que les interactions puissantes sont associées à une grande quantité d'énergie. Et cela se traduit en quelque sorte par la masse. Est-ce cela, ou est-ce que des particules virtuelles sont créées puis disparaissent ? Et tout cela crée de l'énergie et donc de la masse ?
Tong (13:16): C'est les deux choses que vous venez de dire. Donc, nous disons ce mensonge quand nous sommes au lycée - la physique consiste à dire des mensonges quand vous êtes jeune et à réaliser que les choses sont un peu plus compliquées à mesure que vous vieillissez. Le mensonge que nous disons, et je l'ai déjà dit plus tôt, c'est qu'il y a trois quarks à l'intérieur de chaque proton et de chaque neutron. Et ce n'est pas vrai. L'énoncé correct est qu'il y a plusieurs centaines de quarks, d'antiquarks et de gluons à l'intérieur d'un proton. Et affirmation qu'il y a vraiment trois quarks, la bonne façon de le dire est qu'à un moment donné, il y a trois quarks de plus qu'il n'y a d'antiquarks. Il y a donc une sorte de trois supplémentaires. Mais c'est un objet extraordinairement compliqué, le proton. Ça, c'est rien de beau et de propre. Il contient ces centaines, voire ces milliers de particules différentes qui interagissent de manière très compliquée. Vous pourriez considérer ces paires quark-antiquark comme étant, comme vous le dites, des particules virtuelles, des choses qui sortent du vide et réapparaissent à l'intérieur du proton. Ou une autre façon de penser, c'est que les champs eux-mêmes sont excités d'une manière compliquée à l'intérieur du proton ou du neutron qui se débat et c'est ce qui leur donne leur masse.
Strogatz (14:20): Plus tôt, j'ai laissé entendre que c'est une théorie très réussie et j'ai mentionné quelque chose à propos de 12 décimales. Pouvez-vous nous parler de ça? Parce que c'est l'un des grands triomphes, je dirais pas seulement de la théorie quantique des champs, ou même de la physique, mais de toute la science. Je veux dire, la tentative de l'humanité pour comprendre l'univers, c'est probablement la meilleure chose que nous ayons jamais faite. Et d'un point de vue quantitatif, nous en tant qu'espèce.
Tong (14:42): Je pense que c'est tout à fait ça. C'est un peu extraordinaire. Je dois dire qu'il y a certaines choses que nous pouvons calculer extraordinairement bien, quand nous savons ce que nous faisons, nous pouvons vraiment faire quelque chose de spectaculaire.
Strogatz (14:42) : C'est assez pour vous mettre dans une sorte d'ambiance philosophique, cette question de l'efficacité déraisonnable des mathématiques.
Tong (14:52) : Donc, l'objet particulier ou la quantité particulière, c'est l'affiche de la théorie quantique des champs, parce que nous pouvons très bien le calculer, même s'il faut de très nombreuses décennies pour faire ces calculs, ils ne sont pas faciles. Mais surtout, nous pouvons très bien le mesurer expérimentalement. C'est donc un numéro appelé g-2 , ce n'est pas particulièrement important dans le grand schéma des choses, mais le nombre est le suivant. Si vous prenez un électron, il a un spin. L'électron tourne autour d'un axe qui n'est pas différent de la façon dont la Terre tourne autour de son axe. C'est plus quantique que cela, mais ce n'est pas une mauvaise analogie à garder à l'esprit.
(14:59) Et si vous prenez l'électron, et que vous le mettez dans un champ magnétique, la direction de ce spin évolue avec le temps, et ce nombre g-2 vous indique simplement à quelle vitesse il traite, le -2 est légèrement étrange. Mais vous penseriez naïvement que ce nombre serait 1. Et [Paul] Dirac a remporté le prix Nobel en partie pour avoir montré qu'en réalité ce nombre est de 2 en première approximation. Puis [Julian] Schwinger a remporté le prix Nobel, avec [Richard] Feynman et [Sin-Itiro] Tomonaga, pour avoir montré que, vous savez, ce n'est pas 2, c'est quelque chose à 2 points. Puis au fil du temps, nous avons fait ce quelque chose-quelque chose-quelque chose avec neuf autres quelque chose par la suite. Comme vous l'avez dit, c'est quelque chose que nous connaissons maintenant extrêmement bien théoriquement et extrêmement bien expérimentalement. Et c'est tout simplement étonnant de voir ces chiffres, chiffre après chiffre, s'accorder les uns avec les autres. C'est quelque chose d'assez spécial.
(15:21) C'est l'une des choses qui vous pousse dans cette direction, c'est que c'est si bon. C'est tellement bien que ce n'est pas un modèle pour le monde, c'est en quelque sorte beaucoup plus proche du monde réel, cette équation.
Strogatz (16:31) : Après avoir chanté les louanges de la théorie quantique des champs, et elle mérite d'être louée, nous devons également reconnaître qu'il s'agit d'une théorie ou d'un ensemble de théories extrêmement compliquées et, à certains égards, problématiques. Et donc dans cette partie de notre discussion, je me demande si vous pourriez nous aider à comprendre quelle réserve devrions-nous avoir ? Ou où est la frontière. Par exemple, la théorie est dite incomplète. En quoi est-il incomplet ? Quels sont les grands mystères restants sur la théorie quantique des champs ?
Tong (17:01) : Vous savez, cela dépend vraiment de ce à quoi vous êtes abonné. Si vous êtes physicien et que vous voulez calculer ce nombre g-2, alors il n'y a rien d'incomplet dans la théorie quantique des champs. Quand l'expérience s'améliore, vous savez, on calcule ou on fait mieux. Vous pouvez vraiment faire aussi bien que vous le souhaitez. Il y a plusieurs axes à cela. Alors laissez-moi peut-être me concentrer sur un pour commencer.
(17:22) Le problème vient quand nous parlons à nos amis mathématiciens purs, parce que nos amis mathématiciens purs sont des gens intelligents, et nous pensons que nous avons cette théorie mathématique. Mais ils ne comprennent pas de quoi nous parlons. Et ce n'est pas leur faute, c'est la nôtre. Que les mathématiques dont nous traitons ne sont pas rigoureusement fondées. C'est quelque chose où nous jouons rapidement et librement avec diverses idées mathématiques. Et nous sommes à peu près sûrs de savoir ce que nous faisons, comme le montre cet accord avec des expériences. Mais ce n'est certainement pas au niveau de rigueur avec lequel les mathématiciens seraient à l'aise. Et je pense de plus en plus que nous, les physiciens, sommes également de plus en plus mal à l'aise.
(17:22) Je dois dire que ce n'est pas nouveau. C'est toujours le cas chaque fois qu'il y a de nouvelles idées, de nouveaux outils mathématiques, que souvent les physiciens prennent ces idées et les suivent simplement parce qu'ils peuvent résoudre des problèmes. Et les mathématiciens sont toujours — ils aiment le mot « rigueur », peut-être que le mot « pédantisme » est meilleur. Mais maintenant, ils vont plus lentement que nous. Ils mettent les points sur les i et croisent les T. Et d'une certaine manière, avec la théorie quantique des champs, j'ai l'impression que, vous savez, cela fait si longtemps, il y a eu si peu de progrès que nous y pensons peut-être de manière incorrecte. Donc, c'est une nervosité, c'est qu'il ne peut pas être rendu mathématiquement rigoureux. Et ce n'est pas faute d'avoir essayé.
Strogatz (18:33) : Eh bien, essayons de comprendre le nœud de la difficulté. Ou peut-être qu'ils sont nombreux. Mais vous avez parlé plus tôt de Michael Faraday. Et à chaque point de l'espace, nous avons un vecteur, une quantité que nous pourrions considérer comme une flèche, elle a une direction et une magnitude, ou si nous préférons, nous pourrions la considérer comme trois nombres peut-être comme un x, y et composante z de chaque vecteur. Mais dans la théorie quantique des champs, les objets définis en chaque point sont, je suppose, plus compliqués que les vecteurs ou les nombres.
Tong (18:33): Ils le sont. Donc, la façon mathématique de dire cela est qu'à chaque point, il y a un opérateur - une matrice dimensionnelle infinie, si vous voulez, qui se trouve à chaque point de l'espace et agit sur un espace de Hilbert, qui lui-même est très compliqué et très difficile à définir. Les mathématiques sont donc compliquées. Et en grande partie, c'est à cause de cette question que le monde est un continuum, nous pensons que l'espace et le temps, l'espace en particulier, sont continus. Et donc vous devez vraiment définir quelque chose à chaque point. Et à côté d'un point, infiniment proche de ce point se trouve un autre point avec un autre opérateur. Il y a donc un infini qui apparaît quand on regarde sur des échelles de distance de plus en plus petites, pas un infini qui va vers l'extérieur, mais un infini qui va vers l'intérieur.
(19:44) Ce qui suggère un moyen de contourner le problème. Une façon de contourner le problème consiste simplement à prétendre, à ces fins, que l'espace n'est pas continu. En fait, il se pourrait bien que l'espace ne soit pas continu. Vous pouvez donc imaginer penser à avoir un treillis, ce que les mathématiciens appellent un treillis. Ainsi, plutôt que d'avoir un espace continu, vous pensez à un point, puis à une distance finie de celui-ci, un autre point. Et à une distance finie de cela, un autre point. Donc, vous discrétisez l'espace, en d'autres termes, puis vous pensez à ce que nous appelons les degrés de liberté, les choses qui bougent comme vivant simplement sur ces points du réseau plutôt que de vivre dans un continuum. C'est quelque chose que les mathématiciens maîtrisent beaucoup mieux.
(19:44) Mais il y a un problème si nous essayons de faire cela. Et je pense que c'est l'un des problèmes les plus profonds de la physique théorique, en fait. C'est que certaines théories quantiques des champs, nous ne pouvons tout simplement pas discrétiser de cette façon. Il existe un théorème mathématique qui vous interdit d'écrire une version discrète de certaines théories quantiques des champs.
Strogatz (20:41): Oh, mes sourcils sont levés à celui-là.
Tong (20:43): Le théorème s'appelle le théorème de Nielsen-Ninomiya. Parmi la classe des théories quantiques des champs que vous ne pouvez pas discrétiser se trouve celle qui décrit notre univers, le modèle standard.
Strogatz (20:52) : Sans blague ! Ouah.
Tong (20:54) : Vous savez, si vous prenez ce théorème au pied de la lettre, il nous dit que nous ne vivons pas dans la Matrice. La façon dont vous simulez quoi que ce soit sur un ordinateur consiste à le discrétiser d'abord, puis à le simuler. Et pourtant, il y a apparemment un obstacle fondamental à la discrétisation des lois de la physique telle que nous la connaissons. Nous ne pouvons donc pas simuler les lois de la physique, mais cela signifie que personne d'autre ne le peut non plus. Donc, si vous acceptez vraiment ce théorème, alors nous ne vivons pas dans la matrice.
Strogatz (21:18): Je m'amuse vraiment, David. C'est tellement, tellement intéressant. Je n'ai jamais eu l'occasion d'étudier la théorie quantique des champs. J'ai appris la mécanique quantique avec Jim Peebles à Princeton. Et c'était merveilleux. Et j'ai beaucoup aimé ça, mais je n'ai jamais continué. Donc la théorie quantique des champs, je suis juste dans la position de beaucoup de nos auditeurs ici, regardant avec émotion toutes les merveilles que vous décrivez,
Tong (21:41) : Je peux vous en dire un peu plus sur l'aspect exact du modèle standard qui le rend difficile ou impossible à simuler sur un ordinateur. Il y a un joli slogan, je peux ajouter comme un slogan hollywoodien. Le slogan est : "Des choses peuvent arriver dans le miroir qui ne peuvent pas arriver dans notre monde". Dans les années 1950, Chien Shiung Wu découvert ce que nous appelons la violation de la parité. C'est l'affirmation selon laquelle lorsque vous regardez quelque chose qui se passe devant vous, ou que vous regardez son image dans un miroir, vous pouvez faire la différence, vous pouvez dire si cela se passait dans le monde réel ou dans le miroir. C'est cet aspect des lois de la physique, que ce qui se passe reflété dans un miroir est différent de ce qui se passe dans la réalité, qui s'avère problématique. C'est cet aspect qui est difficile ou impossible à simuler, selon cette théorie.
Strogatz (22:28): C'est difficile de voir pourquoi je veux dire, parce que le réseau lui-même n'aurait aucun problème à faire face à la parité. Mais de toute façon, je suis sûr que c'est un théorème subtil.
Tong (22:36) : Je peux essayer de vous expliquer un peu pourquoi chaque particule de notre monde — électrons, quarks. Ils se séparent en deux particules différentes. Ils sont appelés gauchers et droitiers. Et cela a essentiellement à voir avec la façon dont leur spin change au fur et à mesure qu'ils se déplacent. Les lois de la physique sont telles que les particules de gauche ressentent une force différente de celle des particules de droite. C'est ce qui conduit à cette violation de la parité.
(22:59) Maintenant, il s'avère qu'il est difficile d'écrire des théories mathématiques qui sont cohérentes et qui ont cette propriété que les particules gauchers et les particules droites ont subi des forces différentes. Il y a des sortes d'échappatoires qu'il faut franchir. C'est ce qu'on appelle des anomalies, ou l'annulation d'anomalies dans la théorie quantique des champs. Et ces subtilités, ces échappatoires dont elles viennent, du moins dans certaines manières de calculer le fait que l'espace est continu, on ne voit ces échappatoires que lorsque l'espace est continu, ou ces exigences lorsque l'espace est continu. Donc le réseau n'en sait rien. Le réseau ne sait rien de ces anomalies fantaisistes.
(23:36) Mais vous ne pouvez pas écrire une théorie incohérente sur le treillis. Donc, d'une manière ou d'une autre, le treillis doit couvrir ses fesses, il doit s'assurer que tout ce qu'il vous donne est une théorie cohérente. Et la façon dont il le fait consiste simplement à ne pas autoriser les théories où les particules gauchers et droitiers ressentent des forces différentes.
Strogatz (23:50) : D'accord, je pense que j'en ai saisi la saveur. C'est quelque chose comme si la topologie permet certains des phénomènes, ces anomalies qui sont nécessaires pour voir ce que nous voyons dans le cas de la force faible, qu'un espace discret ne permettrait pas. Ce quelque chose à propos du continuum est essentiel.
Tong (24:06): Tu l'as dit mieux que moi, en fait. Tout est lié à la topologie. C'est exactement ça. Ouais.
Strogatz (24:11): D'accord. Bien. C'est une très belle transition pour nous en fait, vers où j'espérais que nous pourrions aller ensuite, qui est de parler de ce que la théorie quantique des champs a fait pour les mathématiques, parce que c'est une autre des grandes réussites. Bien que, vous savez, pour les physiciens qui se soucient de l'univers, ce n'est peut-être pas une préoccupation majeure, mais pour les personnes en, en mathématiques, nous sommes très reconnaissants et également mystifiés des grandes contributions qui ont été apportées en pensant à des objets purement mathématiques , comme s'ils les informaient avec des idées de la théorie quantique des champs. Pourriez-vous nous parler un peu de cette histoire commençant, disons, dans les années 1990?
Tong (24:48) : Ouais, c'est vraiment l'une des choses merveilleuses qui ressortent de la théorie quantique des champs. Et il n'y a pas de petite ironie ici. Vous savez, l'ironie est que nous utilisons ces techniques mathématiques dont les mathématiciens sont extrêmement méfiants parce qu'ils ne pensent pas que, qu'ils ne sont, qu'ils ne sont pas rigoureux. Et pourtant, en même temps, nous sommes en quelque sorte capables de dépasser les mathématiciens et de les battre presque à leur propre jeu dans certaines circonstances, où nous pouvons faire demi-tour et leur donner des résultats qui les intéressent, dans leur propre domaine de spécialité, et des résultats qui, dans certaines circonstances, ont complètement transformé certains domaines des mathématiques.
(25:22) Je peux donc essayer de vous donner une idée de la façon dont cela fonctionne. Le genre de domaine des mathématiques dans lequel cela a été le plus utile est celui des idées liées à la géométrie. Ce n'est pas le seul. Mais c'est, je pense que c'est celui auquel nous avons fait le plus de progrès en tant que physiciens. Et bien sûr, la géométrie a toujours été chère au cœur des physiciens. La théorie de la relativité générale d'Einstein nous dit en fait que l'espace et le temps sont eux-mêmes un objet géométrique. Donc, ce que nous faisons, c'est que nous prenons ce que les mathématiciens appellent une variété, c'est un espace géométrique. Dans votre esprit, vous pouvez d'abord penser à la surface d'un ballon de football. Et puis peut-être si la surface d'un beignet, où il y a un trou au milieu. Et puis généralisez à la surface d'un bretzel, où il y a quelques trous au milieu. Et puis le grand pas est de prendre tout cela et de le pousser vers des dimensions supérieures et de penser à un objet de dimension supérieure enroulé autour de lui-même avec des trous de dimension supérieure, et ainsi de suite.
(26:13) Et donc le genre de questions que les mathématiciens nous posent pour classer des objets comme celui-ci, pour demander ce qui est spécial à propos de différents objets, quel genre de trous ils peuvent avoir, les structures qu'ils peuvent avoir sur eux, et ainsi de suite. Et en tant que physiciens, nous venons en quelque sorte avec une intuition supplémentaire.
(26:28) Mais en plus, nous avons cette arme secrète de la théorie quantique des champs. Nous avons en quelque sorte deux armes secrètes. Nous avons la théorie quantique des champs ; nous avons un mépris volontaire de la rigueur. Ces deux-là se combinent plutôt bien. Et donc nous allons poser des questions comme, prendre l'un de ces espaces, et mettre une particule dessus, et demander comment cette particule réagit-elle à l'espace ? Maintenant avec les particules ou particules quantiques, il se passe quelque chose d'assez intéressant car il y a une onde de probabilité qui se propage dans l'espace. Et donc à cause de cette nature quantique, il a la possibilité de connaître en quelque sorte la nature globale de l'espace. Il peut en quelque sorte sentir tout l'espace à la fois et déterminer où se trouvent les trous, où se trouvent les vallées et où se trouvent les sommets. Et donc nos particules quantiques peuvent faire des choses comme se coincer dans certains trous. Et de cette façon, dites-nous quelque chose sur la topologie des espaces.
(27:18) Il y a donc eu un certain nombre de succès très importants dans l'application de la théorie quantique des champs à celui-ci, l'un des plus importants étant au début des années 1990, quelque chose appelé symétrie miroir, qui a révolutionné un domaine appelé géométrie symplectique. Un peu plus tard [Nathan] Seiberg ainsi que [Edouard] Witten a résolu une théorie particulière des champs quantiques à quatre dimensions, et cela a donné de nouvelles perspectives sur la topologie des espaces à quatre dimensions. C'est vraiment un programme merveilleusement fructueux, où ce qui se passe depuis plusieurs décennies maintenant, c'est que les physiciens vont proposer de nouvelles idées à partir de la théorie quantique des champs, mais totalement incapables de les prouver typiquement, à cause de ce manque de rigueur. Et puis les mathématiciens viendront, mais il ne s'agit pas seulement de pointer les yeux et de croiser les T, ils prennent généralement les idées et ils les prouvent à leur manière, et introduisent de nouvelles idées.
(28:02) Et ces nouvelles idées sont ensuite réinjectées dans la théorie quantique des champs. Et donc il y a eu ce développement harmonieux vraiment merveilleux entre les mathématiques et la physique. Il s'avère que nous posons souvent les mêmes questions, mais en utilisant des outils très différents, et en nous parlant, nous avons fait beaucoup plus de progrès que nous ne l'aurions fait autrement.
Strogatz (28:18): Je pense que l'image intuitive que vous avez donnée est très utile pour penser d'une manière ou d'une autre à ce concept de champ quantique comme quelque chose qui est délocalisé. Vous savez, plutôt qu'une particule que nous considérons comme ponctuelle, vous avez cet objet qui s'étend sur tout l'espace et le temps, s'il y a du temps dans la théorie, ou si nous faisons juste de la géométrie, je suppose que nous ' Je pense simplement qu'il s'étend sur l'ensemble de l'espace. Ces champs quantiques sont parfaitement adaptés à la détection de caractéristiques globales, comme vous l'avez dit.
(28:47) Et ce n'est pas une façon standard de penser en maths. Nous sommes habitués à penser un point et le voisinage d'un point, le voisinage infinitésimal d'un point. C'est notre ami. Nous sommes comme les créatures les plus myopes en tant que mathématiciens, alors que les physiciens sont tellement habitués à penser à ces objets à détection automatiquement globale, ces champs qui peuvent, comme vous le dites, flairer les contours, les vallées, les pics, les ensembles de surfaces d'objets globaux.
Tong (29:14): Ouais, c'est exactement ça. Et une partie des retours en physique a été très importante. Donc, apprécier que la topologie sous-tend vraiment beaucoup de nos façons de penser en théorie quantique des champs que nous devrions penser globalement en théorie quantique des champs ainsi qu'en géométrie. Et, vous savez, il existe des programmes, par exemple, pour construire des ordinateurs quantiques et l'un des plus, eh bien, c'est peut-être l'une des façons les plus optimistes de construire des ordinateurs quantiques.
(29:34) Mais si cela pouvait fonctionner, l'un des moyens les plus puissants de construire un ordinateur quantique est d'utiliser les idées topologiques de la théorie quantique des champs, où l'information n'est pas stockée en un point local mais elle est stockée globalement sur un espace. L'avantage étant que si vous le poussez quelque part à un moment donné, vous ne détruisez pas les informations car elles ne sont pas stockées à un moment donné. Il est stocké partout à la fois. Donc, comme je l'ai dit, il y a vraiment cette merveilleuse interaction entre les mathématiques et la physique qui se produit en ce moment même.
Strogatz (30:01) : Eh bien, passons une dernière fois à la vitesse supérieure des mathématiques vers la physique, et peut-être même un peu de cosmologie. Donc, en ce qui concerne la réussite de la théorie physique, plus de la constellation de théories que nous appelons la théorie quantique des champs, nous avons eu ces expériences assez récemment au CERN. C'est ici, c'est là que se trouve le Grand collisionneur de hadrons, c'est ça ?
Tong (30:01) : C'est vrai. C'est à Genève.
Strogatz (30:04) : D'accord. Vous avez parlé de la découverte du Higgs qui a longtemps prédit quelque chose comme il y a 50, 60 ans, mais d'après ce que j'ai compris, les physiciens ont été - eh bien, quel est le mot juste ? Déçu, chagriné, perplexe. Que certaines des choses qu'ils espéraient voir dans les expériences du Large Hadron Collider ne se sont pas matérialisées. La supersymétrie, disons, étant un. Parlez-nous un peu de cette histoire. Où espérons-nous voir plus de ces expériences? Comment devrions-nous nous sentir de ne pas en voir plus ?
Tong (30:53): Nous espérions en voir plus. Je n'ai aucune idée de ce que nous devrions ressentir cependant, que nous n'avons pas vu. Je pourrais, je peux vous raconter l'histoire.
Tong (31:00) : Le LHC a donc été construit. Et il a été construit dans l'espoir qu'il découvrirait le boson de Higgs, ce qu'il a fait. Le boson de Higgs était la dernière partie du modèle standard. Et il y avait des raisons de penser qu'une fois que nous aurons terminé le modèle standard, le boson de Higgs serait également le portail qui nous mènerait à ce qui vient ensuite, la prochaine couche de réalité que ce qui vient après. Et il y a des arguments que vous pouvez faire valoir, que lorsque vous découvrez le boson de Higgs, vous devriez découvrir en quelque sorte dans le même voisinage, la même échelle d'énergie que le Higgs, d'autres particules qui stabilisent d'une manière ou d'une autre le boson de Higgs. Le boson de Higgs est spécial. C'est la seule particule du modèle standard qui ne tourne pas. Toutes les autres particules, l'électron tourne, le photon tourne, c'est ce qu'on appelle la polarisation. Le boson de Higgs est la seule particule qui ne tourne pas. Dans un certain sens, c'est la particule la plus simple du modèle standard.
(31:00) Mais il y a des arguments théoriques qui disent qu'une particule qui ne tourne pas devrait avoir une masse très lourde. Très lourd signifie poussé jusqu'à l'échelle d'énergie la plus élevée possible. Ces arguments sont de bons arguments. Nous pourrions utiliser la théorie quantique des champs dans de nombreuses autres situations, dans des matériaux décrits par la théorie quantique des champs. Il est toujours vrai que si une particule ne tourne pas, on l'appelle une particule scalaire. Et il a une masse légère. Il y a une raison pour laquelle c'est très léger.
(32:25) Nous nous attendions donc à ce qu'il y ait une raison pour laquelle le boson de Higgs avait la masse qu'il a. Et nous pensions que la raison viendrait avec quelques particules supplémentaires qui apparaîtraient en quelque sorte une fois que le Higgs serait apparu. Et peut-être que c'était de la supersymétrie et peut-être que c'était quelque chose appelé technicolor. Et il y avait beaucoup, beaucoup de théories là-bas. Et nous avons découvert que le Higgs et le LHC — je pense que c'est important d'ajouter — a dépassé toutes les attentes en ce qui concerne le fonctionnement de la machine et les expériences et la sensibilité des détecteurs. Et ces gens sont des héros absolus qui font l'expérience.
(32:56) Et la réponse est qu'il n'y a rien d'autre à l'échelle énergétique que nous explorons actuellement. Et c'est un casse-tête. C'est un casse-tête pour moi. Et c'est un casse-tête pour beaucoup d'autres. Nous avions clairement tort; nous nous sommes clairement trompés sur l'attente que nous devrions découvrir quelque chose de nouveau. Mais nous ne savons pas pourquoi nous nous trompons. Vous savez, nous ne savons pas ce qui n'allait pas avec ces arguments. Ils se sentent toujours bien, ils se sentent toujours bien avec moi. Il y a donc quelque chose qui nous manque dans la théorie quantique des champs, ce qui est passionnant. Et vous savez, c'est bien d'avoir tort dans ce domaine de la science, car ce n'est que lorsque vous avez tort que vous pouvez enfin être poussé dans la bonne direction. Mais il est juste de dire que nous ne savons pas actuellement pourquoi nous nous trompons.
Strogatz (33:32): C'est une bonne attitude à avoir, n'est-ce pas, que tant de progrès ont été réalisés à partir de ces paradoxes, de ce qui ressemble à des déceptions à l'époque. Mais vivre cela et être dans une génération – je veux dire, eh bien, je ne veux pas dire que vous pourriez être lavé au moment où cela sera compris, mais c'est une perspective effrayante.
Tong (33:50): Lavé serait bien. Mais j'aimerais être en vie.
Strogatz (33:56): Ouais, je me sentais mal même en disant ça.
En passant du petit au grand, pourquoi ne pas penser à certains des problèmes cosmologiques. Parce que certains des autres grands mystères, des choses comme la matière noire, l'énergie noire, l'univers primitif. Donc vous étudiez comme l'un de vos domaines de grand intérêt, la période juste après le Big Bang, quand nous n'avions pas encore vraiment de particules. Nous venons d'avoir, quoi, des champs quantiques ?
Tong (34:22) : Il y a eu une époque après le Big Bang appelée inflation. C'était donc une époque où l'univers s'étendait très, très rapidement. Et il y avait des champs quantiques dans l'univers quand cela s'est produit. Et ce que je pense être vraiment l'une des histoires les plus étonnantes de toute la science, c'est que ces champs quantiques ont eu des fluctuations. Ils rebondissent toujours de haut en bas, juste à cause de la frousse quantique, vous savez. Tout comme le principe d'incertitude de Heisenberg dit qu'une particule ne peut pas, ne peut pas être à un endroit spécifique car elle aura une quantité de mouvement infinie, donc vous savez, il y a toujours une certaine incertitude là-bas. Qu'il en est de même pour ces champs. Ces champs quantiques ne peuvent pas être exactement nuls ou exactement une certaine valeur. Ils tremblent toujours de haut en bas à travers l'incertitude quantique.
(35:02) Et ce qui s'est passé dans ces premières secondes - secondes, c'est bien trop long. Premiers 10- 30 quelques secondes, disons, du Big Bang, c'est que l'univers s'est étendu très rapidement. Et ces champs quantiques ont en quelque sorte été pris en flagrant délit, qu'ils fluctuaient, mais ensuite l'univers les a séparés à de vastes échelles. Et ces fluctuations sont restées bloquées là. Ils ne pouvaient plus fluctuer, essentiellement, pour des raisons de causalité, parce que maintenant ils étaient tellement répandus que, vous savez, une partie de la fluctuation ne savait pas ce que faisait l'autre. Ainsi, ces fluctuations s'étendent à tout l'univers, il y a bien longtemps.
(35:43) Et la merveilleuse histoire est que nous pouvons les voir, nous pouvons les voir maintenant. Et nous les avons photographiés. La photographie porte donc un nom terrible. C'est ce qu'on appelle le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes. Vous connaissez cette photo, ce sont les ondulations bleues et rouges. Mais c'est une photographie de la boule de feu qui a rempli l'univers il y a 13.8 milliards d'années, et il y a des ondulations là-dedans. Et les ondulations que nous pouvons voir ont été semées par ces fluctuations quantiques dans les premières fractions de seconde après le Big Bang. Et nous pouvons faire le calcul, vous pouvez calculer à quoi ressemblent les fluctuations quantiques. Et vous pouvez mesurer expérimentalement les fluctuations du CMB. Et ils sont juste d'accord. C'est donc une histoire étonnante que l'on puisse photographier ces fluctuations.
(36:30) Mais il y a aussi un niveau de déception ici aussi. Les fluctuations que nous voyons sont assez vanillées, ce sont juste celles que vous obtiendriez des champs libres. Et ce serait bien si nous pouvions obtenir plus d'informations, si nous pouvions voir - le nom statistique est que les fluctuations sont gaussiennes. Et ce serait bien de voir de la non-gaussianité, qui nous parlera des interactions entre les champs dans l'univers très, très primitif. Et donc encore une fois, le satellite Planck a, a volé et il a pris un instantané du CMB avec des détails de plus en plus clairs, et les non-gaussianités qui sont là, s'il y en a du tout, sont juste plus petites que, que le Planck satellite peut détecter.
(36:52) Il y a donc de l'espoir pour l'avenir qu'il y ait d'autres expériences CMB, il y a aussi un espoir que ces non-gaussianités puissent apparaître dans la façon dont les galaxies se forment, la distribution statistique des galaxies à travers l'univers conserve également un souvenir de ces fluctuations que nous savons être vrai, mais que nous pourrions peut-être obtenir plus d'informations à partir de là. Il est donc vraiment incroyable que vous puissiez retracer ces fluctuations pendant 14 milliards d'années, depuis les tout premiers stades jusqu'à la façon dont les galaxies sont distribuées dans l'univers aujourd'hui,
Strogatz (37:36): Eh bien, cela m'a donné beaucoup d'idées que je n'avais pas auparavant sur l'empreinte de ces fluctuations quantiques sur le fond cosmique des micro-ondes. Je me suis toujours demandé. Vous avez mentionné que c'est la théorie de la gratuité, c'est-à-dire — quoi, dites-nous ce que signifie exactement « gratuit » ? Il n'y a rien non ? Je veux dire, c'est juste, c'est le vide lui-même ?
Tong (37:45) : Il n'y a pas que le vide, car ces champs s'excitent à mesure que l'univers s'étend. Mais c'est juste un champ qui n'interagit avec aucun autre champ ou même avec lui-même, il rebondit juste de haut en bas comme un oscillateur harmonique, en gros. Chaque point rebondit comme un ressort. C'est donc le domaine le plus ennuyeux que vous puissiez imaginer.
Strogatz (38:11) : Et donc cela signifie que nous n'avions pas à postuler un champ quantique particulier au début de l'univers. C'est juste, c'est ce que tu dis, vanille.
Tong (38:19): C'est de la vanille. Il aurait donc été bien de mieux comprendre que ces interactions se produisent, ou que ces interactions se produisent, ou que le champ avait cette propriété particulière. Et cela ne semble pas — peut-être dans le futur, mais pour le moment, nous n'en sommes pas encore là.
Strogatz (38:32) : Alors peut-être devrions-nous conclure avec vos espoirs personnels. Y en a-t-il un, si vous deviez retenir une chose que vous aimeriez voir résolue personnellement, dans les prochaines années, ou pour l'avenir de la recherche en théorie quantique des champs, quelle serait votre préférée ? Si vous pouviez rêver.
Tong (38:48): Il y en a tellement -
Strogatz: Vous pouvez en choisir d'autres.
Tong: Il y a des choses du côté mathématique. Donc j'aimerais, j'aimerais comprendre, du côté mathématique, plus sur ce théorème de Nielsen-Ninomiya, le fait que vous ne pouvez pas discrétiser certaines théories quantiques des champs. Et y a-t-il des failles dans le théorème ? Y a-t-il des hypothèses que nous pouvons rejeter et réussir d'une manière ou d'une autre à le faire ?
(39:07) Vous savez, les théorèmes en physique sont généralement appelés théorèmes « interdits ». Vous ne pouvez pas faire ça. Mais ce sont souvent des panneaux indiquant où vous devriez regarder, car un théorème mathématique est, évidemment, c'est vrai, mais par conséquent, il s'accompagne d'hypothèses très strictes. Et donc peut-être que vous pouvez jeter cette hypothèse ou cette hypothèse et faire des progrès là-dessus. C'est donc du côté mathématique, j'aimerais voir des progrès là-dessus.
(39:28) Du côté expérimental, n'importe laquelle des choses dont nous avons parlé - une nouvelle particule, de nouveaux indices de ce qui se trouve au-delà. Et nous voyons des indices assez régulièrement. La plus récente est que la masse du W boson de votre côté de l'Atlantique est différente de la masse du W boson de mon côté de l'Atlantique et ça, ça fait bizarre. Indices sur la matière noire ou la matière noire. Quoi qu'il en soit, il est fait de champs quantiques. Cela ne fait aucun doute.
(39:53) Et l'énergie noire à laquelle vous avez fait allusion et qu'il y a des prédictions est un mot trop fort mais il y a des suggestions de la théorie quantique des champs. toutes ces fluctuations de champs quantiques devraient être à l'origine de l'expansion de l'univers. Mais d'une certaine manière, c'est bien plus grand que ce que nous voyons réellement.
(40:07) Donc, donc le même puzzle qui est là avec le Higgs. Pourquoi le Higgs est-il si léger ? C'est aussi là avec de l'énergie sombre. Pourquoi l'accélération cosmologique de l'univers est-elle si faible par rapport à ce que nous, nous pensons qu'elle est. C'est donc une situation un peu étrange. Je veux dire, nous avons cette théorie. C'est complètement incroyable. Mais il est également clair qu'il y a des choses que nous ne comprenons vraiment pas.
Strogatz (40:26) : Je veux juste vous remercier, David Tong, pour cette conversation vraiment vaste et fascinante. Merci beaucoup de m'avoir rejoint aujourd'hui.
Tong (40:33) : Mon plaisir. Merci beaucoup.
Annonceur (40:39): Si tu aimes La joie du pourquoi, Vérifiez Podcast scientifique du magazine Quanta, animée par moi, Susan Valot, l'une des productrices de cette émission. Parlez également de ce podcast à vos amis et donnez-nous un like ou suivez où vous écoutez. Il aide les gens à trouver La joie du pourquoi podcast.
Steve Strogatz (41: 03): La joie du pourquoi est un podcast de Quanta Magazine, une publication éditorialement indépendante soutenue par la Fondation Simons. Les décisions de financement de la Fondation Simons n'ont aucune influence sur la sélection des sujets, des invités ou d'autres décisions éditoriales dans ce podcast ou dans Quanta Magazine. La joie du pourquoi est produit par Susan Valot et Polly Stryker. Nos éditeurs sont John Rennie et Thomas Lin, avec le soutien de Matt Carlstrom, Annie Melchor et Leila Sloman. Notre thème musical a été composé par Richie Johnson. Notre logo est de Jackie King et les illustrations des épisodes sont de Michael Driver et Samuel Velasco. Je suis votre hôte, Steve Strogatz. Si vous avez des questions ou des commentaires à nous faire parvenir, veuillez nous envoyer un courriel à quanta@simonsfoundation.org. Merci pour l'écoute.
