La théorie des cordes a trouvé son origine dans une tentative de comprendre les expériences naissantes révélant la forte force nucléaire. Finalement, une autre théorie, basée sur des particules appelées quarks et des porteurs de force appelés gluons, la supplanterait, mais dans les profondeurs mathématiques des jeunes physiciens de la théorie des cordes, ils trouveraient des structures curieuses, des fantômes à moitié aperçus, qui indiqueraient quelque chose de plus. Quelque chose de plus profond.
La théorie des cordes prétend que ce que nous appelons les particules – les entités ponctuelles qui errent librement, interagissent et se lient pour constituer la majeure partie de l’existence matérielle – ne sont rien d’autre. Au lieu de cela, il n’existe qu’un seul type d’objet fondamental : la chaîne. Ces cordes, chacune existant à la plus petite limite possible de l’existence elle-même, vibrent. Et la façon dont ces cordes vibrent dicte la manière dont elles se manifestent dans l’univers plus vaste. Comme les notes d’une guitare grattée, une corde vibrant avec un mode nous apparaîtra comme un électron, tandis qu’une autre vibrant avec une fréquence différente apparaîtra comme un photon, et ainsi de suite.
La théorie des cordes est une tentative audacieuse de théorie de tout. Un cadre mathématique unique qui explique les particules qui font de nous qui et ce que nous sommes, ainsi que les forces qui agissent comme messagers fondamentaux parmi ces particules. Ils sont tous, chaque quark du cosmos et chaque photon du champ, des morceaux de cordes vibrantes.
La théorie des cordes reste la voie la plus prometteuse vers une théorie quantique de la gravité. Elle peut revendiquer ce titre ultime parce qu’elle incorpore toutes les forces de la nature sous sa bannière, réalisant potentiellement les rêves d’unification du dernier demi-millénaire d’exploration physique du cosmos, et parce que la théorie inclut naturellement une nouvelle particule (ou plutôt une particule particulière). vibration d’une corde) qui possède toutes les bonnes propriétés pour servir de porteur de force quantique de la gravité, l’analogue gravitationnel du photon.
La théorie des cordes n’a pas été testée, n’a pas été vérifiée et n’est même pas encore complète. En effet, malgré leurs énormes promesses et leur potentiel, les mathématiques qui sous-tendent la théorie sont si difficiles à résoudre que personne n’est encore parvenu à une solution, encore moins à une prédiction qui puisse être prédite par rapport à l’expérience. Il semble que la nature soit prête à nous taquiner encore et encore. Les tentatives originales d’intégrer la gravité dans un cadre quantique s’effondrent sur elles-mêmes sous le poids d’infinis irréductibles. Et maintenant, la solution la plus prometteuse autour de ces infinis, consistant à remplacer les particules ponctuelles de l’ancienne théorie quantique par des boucles de cordes, est si irréalisable que les infinis semblent parfois préférables.
Malgré ses lacunes, les théoriciens ont réussi à faire quelques progrès dans les forêts de plus en plus profondes des cordes, et dans leurs recherches – qui ressemblent parfois davantage à des souhaits audacieux dont nous espérons qu’ils se réaliseront un jour – ils sont tombés sur quelque chose d’inattendu.
La dimensionnalité joue un rôle essentiel dans la théorie des cordes. Les minuscules cordes vibrantes sont chargées de l’effort monumental d’expliquer toute la création – chaque type de particule ayant jamais existé, ayant jamais été découverte, et a fortiori ce que nous n’avons pas encore trouvé. Mais très tôt, les théoriciens des cordes ont découvert que les trois maigres dimensions de l’espace n’étaient pas suffisantes ; Confinées à notre espace-temps habituel et familier, les cordes ne peuvent pas supporter suffisamment de types de vibrations différents pour expliquer la panoplie complète des particules.
Les théoriciens des cordes ont donc trouvé une solution élégante. Si l’univers n’a pas suffisamment de dimensions pour donner aux cordes la liberté dont elles ont besoin pour expliquer toute la physique, alors nous devons ajouter la plupart des dimensions à l’univers. Les versions modernes de la théorie des cordes indiquent que nous avons dix ou onze dimensions spatiales (la différence vient de différentes formulations de la théorie).
Pour expliquer pourquoi ces dimensions supplémentaires ont échappé à notre attention jusqu’à présent dans nos expériences de vie dans cet univers, les dimensions en plus des trois dimensions familières doivent être recroquevillées sur elles-mêmes dans ces mêmes écailles ultra-minuscules que les cordes elles-mêmes, les poussant dans le coins cachés de la perception et de l’expérimentation. Même notre capacité à sonder les constituants des atomes eux-mêmes est bien trop maladroite pour pénétrer dans ce domaine dominé par les cordes.
Nous n’avons pas besoin de nous préoccuper de la structure ou des propriétés de ces dimensions cachées, car ce qui compte pour nous, c’est cette théorie des cordes, qui prétend être un successeur dans la chaîne ininterrompue d’unification s’étendant sur cinq cents ans, et qui prétend fleurir un jour. dans une théorie complète de la gravité quantique, admet la possibilité, par nature même de nécessité mathématique, que notre univers ait un nombre de dimensions différent de celui que nous pouvons naïvement supposer.