Dans un essai classique de 2018, republié récemment sur Temps infini, écrivain scientifique et artiste Marguerite Wertheim, auteur de plusieurs livres, dont Physique en marge (Walker Books, 2011), nous demande de réfléchir à ce que sont les « dimensions supplémentaires » signifie vraiment :
Alors qu’au niveau local, nous sommes entraînés à penser que l’espace a trois dimensions, la relativité générale brosse un tableau d’un univers à quatre dimensions, et la théorie des cordes dit qu’il a 10 dimensions – ou 11 si vous prenez une version étendue connue sous le nom de M- Théorie. Il existe des variantes de la théorie à 26 dimensions, et récemment les mathématiciens purs ont été électrisés par une version décrivant des espaces à 24 dimensions. Mais quelles sont ces “dimensions” ? Et qu’est-ce que cela signifie de parler d’un espace d’être à 10 dimensions ?
Marguerite Wertheim“Dimensions radicales” à Temps infini (10 janvier 2018)
Dans l’ancien monde occidental, nous dit-elle, il n’y avait pas d’idée claire de espacer; le concept dominant était plutôt celui de « lieu ». Une tasse sur la table est à un endroit et l’air qui l’entoure est à l’endroit qui l’entoure. La table est à la place en dessous. Chaque chose a sa « place ». “Cela a rendu difficile, peut-être, de penser à l’espace en termes abstraits.
Ce n’est qu’au début du XVIIe siècle que Galilée et Descartes (1596-1650) incorpore la géométrie euclidienne, avec ses dimensions, dans la physique. Une remarque intéressante est que les artistes, et non les scientifiques, ont ouvert la voie dans ce domaine :
À la fin du Moyen Âge… une opinion a commencé à s’infiltrer en Europe selon laquelle Dieu avait créé le monde selon les lois de la géométrie euclidienne. Par conséquent, si les artistes souhaitaient le représenter véritablement, ils devraient imiter le Créateur dans leurs stratégies de représentation. Du XIVe au XVIe siècle, des artistes tels que Giotto, Paolo Uccello et Piero della Francesca ont développé les techniques de ce qui allait être connu sous le nom de perspective – un style appelé à l’origine «figuration géométrique». – En explorant consciemment les principes géométriques, ces peintres ont progressivement appris à construire des images d’objets dans un espace tridimensionnel. Dans le processus, ils ont reprogrammé les esprits européens pour voir l’espace d’une manière euclidienne.
Marguerite Wertheim“Dimensions radicales” à Temps infini (10 janvier 2018)
En 1905, Albert Einstein ajoute le temps comme quatrième dimension, donc l’espace-temps. Ce n’était pas qu’un concept, nous dit Wertheim : “Ce n’est que dans un modèle 4D du monde que l’électromagnétisme peut être décrit de manière complète et précise.”
Il y a aussi le concept d’une quatrième dimension spatiale, souvent décrite comme un tesseract, un cube à quatre dimensions :
Tout comme les côtés d’un cube sont des carrés, les côtés d’un tesseract sont des cubes. Aucun cas n’est actuellement connu dans la nature.
Maintenant, qu’en est-il, disons, d’une cinquième dimension ?
La géométrie euclidienne, contrairement à la tasse de thé sur la table, est une approche abstraite de l’espace. On peut ajouter une cinquième et une sixième dimension aux mathématiques et travailler avec elles comme avec les autres. Nous ne pouvons pas facilement photo eux, bien sûr. Mais cela ne signifie pas nécessairement qu’ils n’existent pas. Nous ne pouvons pas non plus nous représenter la lumière infrarouge ou ultraviolette parce que nous ne pouvons pas voir ces parties du spectre lumineux.
Quand le force nucléaire forte et le force nucléaire faible ont été découverts au milieu du XXe siècle, certains physiciens se sont demandé s’ils pouvaient être considérés comme les cinquième et sixième dimensions. Progressivement, controversé théorie des cordes a commencé à prendre forme :
Il s’avère que pour englober ces deux forces, nous devons ajouter cinq autres dimensions à notre description mathématique. Il n’y a aucune raison a priori pour qu’il soit cinq ; et, encore une fois, aucune de ces dimensions supplémentaires ne se rapporte directement à notre expérience sensorielle. Ils sont juste là dans les mathématiques. Cela nous amène aux 10 dimensions de la théorie des cordes. Ici, il y a les quatre dimensions à grande échelle de l’espace-temps (décrites par la relativité générale), plus six dimensions “compactes” supplémentaires (une pour l’électromagnétisme et cinq pour les forces nucléaires), toutes recroquevillées dans une certaine complexité diabolique, froissée, structure géométrique.
Marguerite Wertheim“Dimensions radicales” à Temps infini (10 janvier 2018)
Certains optent pour onze dimensions :
Toutes ces dimensions existent-elles vraiment ? Eh bien, cela dépend si les prémisses de la théorie des cordes très controversée, une forme de physique post-moderne sont acceptés. Le commentaire de Wertheim pourrait tout aussi bien servir d’avertissement :
Jusqu’à présent, nous n’avons aucune preuve de ces dimensions supplémentaires – nous sommes toujours au pays des physiciens de la natation rêvant d’un paysage miniature auquel nous ne pouvons pas encore accéder – mais la théorie des cordes s’est avérée avoir de puissantes implications pour les mathématiques elles-mêmes. Récemment, les développements d’une version de la théorie à 24 dimensions ont montré des interconnexions inattendues entre plusieurs branches majeures des mathématiques, ce qui signifie que, même si la théorie des cordes ne réussit pas en physique, elle se sera avérée une source richement enrichissante de pure aperçu théorique.
Marguerite Wertheim“Dimensions radicales” à Temps infini (10 janvier 2018)
Cette court entretien 2021 avec un physicien théoricien Brian Greene indique clairement que, même si une perspicacité purement théorique peut être richement récompensée, jusqu’à présent, les preuves tangibles font défaut.
Cela n’empêche pas certains voyageurs pleins d’espoir d’anticiper un portail vers une dimension temporelle supplémentaire et ou un dimension d’espace supplémentaire qui résoudra le problème difficile de la conscience.
Ce que toutes ces dimensions spatiales mathématiques supplémentaires montrent vraiment, c’est que l’esprit humain peut imaginer et travailler avec un monde que nous ne pouvons pas appréhender physiquement. Ce monde n’est pas un fantasme de forme libre ; il suit les règles des mathématiques. Mais il prend naissance dans notre esprit et la plupart de ses dimensions n’existent peut-être qu’en théorie. Ceux qui cherchent une explication simple et réductrice de la conscience humaine devraient en tenir compte.
Noter: Le petit roman Terrain plat (1884) par Edwin Abbott (1838-1926) se penche sur ce que serait la vie en deux dimensions ou en une seule. Un excellent exercice de réflexion logique et d’imagination.
Ici se trouve le film entier sur YouTube.
Vous pouvez également lire : Des dimensions plus élevées peuvent-elles nous aider à comprendre miracles bibliques ? Nous supposons qu’il n’y a que trois dimensions spatiales parce que ce sont celles que nous percevons. Et s’il y en avait quatre ? Certains miracles bibliques sont mieux compris si nous supposons quatre dimensions spatiales. Le petit roman Terrain plat nous aide à comprendre. (Robert J. Marks)