De l'atomisation de la matière à l'attomisation de (la géométrie de) l'espacetemps?

Une hypothèse épistémologique modeste (également présentée  dans un commentaire à un billet du blog Quantum Diaries) ...

Il y a un mois, je réagissais à un billet du physicien Byron K. Jennings qui s'interrogeait sur le fait de savoir si, depuis la naissance de la physique moderne avec Galilée et Newton, il y avait vraiment eu un nouveau changement de paradigme. Je vais d'abord rappeler ce que j'écrivais alors, avant d'expliciter davantage mon hypothèse derrière le néologisme "attomisation".

From wiki : “When enough significant anomalies have accrued against a current paradigm, the scientific discipline is thrown into a state of crisis, according to Kuhn. During this crisis, new ideas, perhaps ones previously discarded, are tried. Eventually a new paradigm is formed...

Personal interpretation:

• present paradigm : Standard Model of particle physics and standard model of cosmology

• - anomalies : Higgs unnaturalness, dark matter and dark energy conundrum 

• - new idea : “attomization" of spacetime (Higgs mass or its associated vacuum energy value coincides roughly with the attoscale), I mean a fresh mathematical set up and new physical ideas to really deal with the noncommutative nature of the quantum word, not only matter and radiation but spacetime as well. 

I think to appreciate a paradigm shift one needs to contemplate a very long period of time, the atomic and relativistic revolution has not yet been completed. This is probably why there is no consensus yet for the existence of a new paradigm shift since Galileo/Newton. I do think we could appreciate the quantum paradigm shift these days but a simpler explanation requires quite elaborate concepts and “an electron is more difficult to apprehend that the diagonal of a triangle” as a mathematician wrote once.

And to end with, it is definitely worth today to look through a spectroscope not a telescope! 

 laboussoleestmonpays, December 7, 2013 at 6:21 am

Transcription :

Extrait de wikipédia (version anglaise): "Lorsque des anomalies significa-tives s'accumulent en nombre suffisant contre un paradigme qui a cours dans une discipline scientifique, cette dernière se retrouve dans un état ​​de crise", selon Kuhn. Au cours de cette crise, de nouvelles idées, certaines ayant peut-être été autrefois écartées, sont testées. Finalement, un nouveau paradigme est forgé...  

 Mon interprétation personnelle :

• paradigme actuel : le Modèle Standard de la physique des particules et modèle standard cosmologique  

• anomalies : la non-naturalité du boson de Higgs, le mystère de la matière noire et de l'énergie sombre 

• nouvelle idée : une "attomisation" de l'espacetemps (la masse du boson de Higgs et la valeur énergétique moyenne sur le vide du champ quantique associé correspondent à une distance de l'ordre de l'attomètre soit 10^-18 m), j'entends par là un cadre mathématique nouveau et des idées physiques dépoussiérées, pour saisir vraiment la nature non commutative du monde quantique, pas seulement la matière et le rayonnement mais aussi l'espace-temps.

Je pense que pour apprécier un changement de paradigme, il faut contempler une période très longue, les révolutions atomique et relativiste ne sont pas encore achevées. C'est probablement la raison pour laquelle il n'y a pas encore de consensus sur l'existence ou non d'un changement de paradigme depuis Galilée et Newton. Je pense vraiment que nous pourrions dans les temps qui viennent mieux appréhender le sens du paradigme quantique. 

Et pour finir, rappelons que cela vaut vraiment la peine de nos jours de voir le monde à travers un spectroscope et pas seulement un télescope !

 laboussoleestmonpays, December 7, 2013 at 6:21 am

//ajout du 25/01/2013

... basée sur une interprétation géométrique solide (qu'il s'agit de transformer en modèle prédictif) 

Pour se faire, remontons à la source des idées sur la géométrie non commutative appliquée à la physique de l'espace-temps :

... Le résultat est une image qualitativement différente de l'espace-temps standard, dans laquelle l'espace-temps euclidien est dédoublé en deux feuillets M et M' extrêmement voisins, chaque point x∈ M étant à une distance de l'ordre de 10^-18 m d'un point x'∈ M' de l'autre feuillet. 

Nous avons donc affaire au modèle de Kaluza-Klein le plus simple possible, où la fibre est l'espace à deux points. Bien entendu, la géométrie différentielle ordinaire ne donne rien d'intéressant pour un tel espace à deux points, mais il n'en est pas de même de la géométrie non commutative. En effet ... l'abandon des cartes locales au profit de données opératorielles, donne une liberté de manœuvre beaucoup plus grande. Ainsi, les champs de Higgs apparaissent à partir de la différentielle quantique qui contient un terme de différence finie de la forme (f(x')-f(x)) / l pour une fonction f sur X = M∪ M', où l désigne la distance entre deux feuillets. Le caractère disconnexe de la fibre (deux points) donne naissance automatiquement à des fibrés vectoriels non triviaux sur X. Il suffit pour cela que la dimension n de la fibre sur M soit différente de la dimension n' de la fibre sur M'. Le cas le plus simple est n = 1 et n' = 2. Il conduit directement au groupe de jauge U(1)×U(2). Je me ramènerai au groupe U(1)×SU(2) en imposant une condition de trace nulle ...

Alain Connes, Géométrie Non Commutative, 05/1990

Poursuivons avec une illustration d'artiste de l'"espace double" qui schématise le modèle géométrique non commutatif de la brisure de symétrie électro-faible via le mécanisme de Higgs,  telle que proposée sur le site www.noncommutativegeometry.nl

This is an impression of a noncommutative spacetime: it describes the electroweak interaction through the two sheets between which the Higgs boson propagates and the strong interaction through the perpendicular, coloured sheet. 

Impression d'artiste d'un espace-temps non commutatif: l'interaction électrofaible est décrite par l'intermédiaire de deux feuilles entre lesquelles le boson de Higgs se propage et l'interaction forte est représentée à travers un "espace des couleurs" sous la forme d'une feuille orthogonale aux deux autres.

... étayée par des faits et des calculs