Le temps, et non l’espace et le temps, pourrait être la seule propriété fondamentale dans laquelle tous les phénomènes physiques se produisent, selon une nouvelle théorie élaborée par un scientifique de l’Université de l’Alaska Fairbanks.
La théorie soutient également que le temps a trois dimensions et non une seule, celle que nous percevons comme une progression continue vers l’avant. L’espace apparaît comme une manifestation secondaire.
« Ces trois dimensions temporelles sont le tissu primaire de tout, comme la toile d’un tableau », explique Gunther Kletetschka, professeur associé de recherche à l’institut géophysique de l’université d’Alaska Fairbanks. "L’espace existe toujours avec ses trois dimensions, mais il s’agit plus de la peinture sur la toile que de la toile elle-même.
Ces réflexions se démarquent nettement de la physique généralement admise, qui considère qu’une seule dimension temporelle et les trois dimensions de l’espace constituent la réalité. C’est ce que l’on appelle l’espace-temps, concept développé il y a plus d’un siècle qui considère le temps et l’espace comme une seule et même entité.
La formule mathématique de Kletetschka, qui compte six dimensions - le temps et l’espace combinés - pourrait rapprocher les scientifiques de l’explication unique et unificatrice de l’univers.
Les dimensions du temps qui dépassent notre progression quotidienne sont difficiles à appréhender. Les physiciens théoriciens ont proposé de nombreuses variantes.
Les travaux de M. Kletetschka, publiés le 21 avril dans Reports in Advances of Physical Science, s’ajoutent à un ensemble de recherches menées depuis longtemps par des physiciens théoriciens sur un sujet qui ne fait pas partie de la physique traditionnelle.
Il écrit que son cadre mathématique pour le temps tridimensionnel améliore les propositions des autres en reproduisant de manière vérifiable les masses connues des particules et d’autres propriétés physiques.
« Les propositions antérieures concernant le temps tridimensionnel étaient principalement des constructions mathématiques sans ces connexions expérimentales concrètes », a-t-il déclaré. "Mon travail transforme le concept d’une possibilité mathématique intéressante en une théorie physiquement testable avec de multiples canaux de vérification indépendants.
La théorie pourrait être utilisée pour prédire des propriétés de particules actuellement inconnues et contribuer à la recherche de l’origine de la masse - et, en fin de compte, aider à résoudre l’une des plus grandes questions de la physique.
Qu’est-ce que le temps 3D ?
Le temps tridimensionnel est une théorie dans laquelle le temps, comme l’espace, a de multiples directions indépendantes - typiquement imaginées comme trois axes de mouvement temporel, similaires dans le concept aux axes spatiaux X, Y et Z.
Imaginez que vous marchez sur un chemin rectiligne, que vous avancez et que vous faites donc l’expérience du temps tel que nous le connaissons. Imaginez maintenant un autre chemin qui croise le premier, et qui va de côté.
Si vous vous engagez sur ce chemin latéral et restez dans le même moment du « temps normal », vous pourriez découvrir que les choses sont légèrement différentes - peut-être une version différente de la même journée. En vous déplaçant le long de cette seconde voie perpendiculaire, vous pourriez explorer différentes issues de cette journée sans reculer ou avancer dans le temps tel que nous le connaissons.
L’existence de ces différents résultats constitue la deuxième dimension du temps. Le moyen de passer d’un résultat à un autre est la troisième dimension.
M. Kletetschka a déclaré que sa théorie surmonte certains des problèmes posés par les théories antérieures sur le temps tridimensionnel qui sont basées sur la physique traditionnelle.
Ces théories antérieures, par exemple, décrivent de multiples dimensions temporelles dans lesquelles les relations de cause à effet sont potentiellement ambiguës. La théorie de Kletetschka garantit que les causes précèdent toujours les effets, même avec des dimensions temporelles multiples, mais dans une structure mathématique plus complexe.
Dans le temps tridimensionnel, certains chercheurs, notamment le physicien théoricien Itzhak Bars de l’université de Californie du Sud, pensent que les deuxième et troisième dimensions deviennent apparentes, ou se déploient, à des niveaux d’énergie extrême, comme au début de l’univers ou dans les interactions de particules à haute énergie.
Un grand unificateur ?
Bars et d’autres physiciens théoriciens estiment que la recherche d’une théorie du temps tridimensionnel pourrait aider à répondre à certaines grandes questions de physique qui ont laissé les scientifiques perplexes.
L’approche de M. Kletetschka pourrait même contribuer à résoudre le plus grand de tous les défis non résolus en physique : unifier la mécanique quantique — le comportement des particules aux plus petites échelles — et la gravité en une seule théorie quantique de la gravité.
Une théorie quantique de la gravité pourrait conduire à, ou devenir, une grande théorie de l’univers : la « théorie du tout ». L’insaisissable théorie unificatrice réunirait les quatre forces fondamentales de la nature : l’électromagnétisme, la force nucléaire forte, la force nucléaire faible et la gravité.
Le modèle standard de la physique des particules réunit les trois premières. La gravité est expliquée par la théorie générale de la relativité d’Albert Einstein.
Ces deux théories étant incompatibles, les physiciens sont à la recherche d’une « théorie du tout » qui les réunirait. La recherche de l’origine des masses des particules est au cœur de cette quête.
Kletetschka pense que sa théorie du temps tridimensionnel peut y contribuer. Son cadre reproduit avec précision les masses connues de particules telles que les électrons, les muons et les quarks, et explique également pourquoi ces particules ont ces masses.
« La voie de l’unification pourrait nécessiter de reconsidérer fondamentalement la nature de la réalité physique elle-même », a-t-il déclaré. « Cette théorie démontre que le fait de considérer le temps comme tridimensionnel permet de résoudre naturellement de multiples énigmes physiques grâce à un cadre mathématique unique et cohérent. »
CONTACTS :
• Gunther Kletetschka, University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute, gkletetschka chez alaska.edu
• Rod Boyce, University of Alaska Fairbanks Geophysical Institute, 907-474-7185, rcboyce chez alaska.edu
((Traduction totalement bénévole sans retombées économiques pour ce site))
