Dans la théorie de la relativité générale d’Einstein, la gravité survient lorsqu’un objet massif déforme le tissu de l’espace-temps comme une balle s’enfonce dans un morceau de tissu tendu. Résoudre les équations d’Einstein en utilisant des quantités qui s’appliquent à toutes les coordonnées spatiales et temporelles pourrait permettre aux physiciens de trouver éventuellement leur « baleine blanche » : une théorie quantique de la gravité. Dans un nouvel article de EPJ Perspectives historiques sur la physique contemporaine, Donald Salisbury du Austin College de Sherman, aux États-Unis, explique comment Peter Bergmann et Arthur Komar ont d’abord proposé un moyen de se rapprocher un peu plus de cet objectif en utilisant les techniques de Hamilton-Jacobi. Celles-ci sont apparues dans l’étude du mouvement des particules afin d’obtenir l’ensemble complet de solutions à partir d’une seule fonction de la position des particules et des constantes du mouvement.
Trois des quatre forces fondamentales – forte, faible et électromagnétique – tiennent à la fois dans le monde ordinaire de notre expérience quotidienne, modélisée par la physique classique, et dans le monde fantasmagorique de la physique quantique. Des problèmes surgissent, cependant, lorsqu’on essaie d’appliquer la quatrième force, la gravité, au monde quantique. Dans les années 1960 et 1970, Peter Bergmann de l’Université de Syracuse, New York et ses associés ont reconnu que pour un jour concilier la théorie de la relativité générale d’Einstein avec le monde quantique, ils avaient besoin de trouver des quantités pour déterminer les événements dans l’espace et le temps qui s’appliquaient à tous. cadres de référence. Ils y sont parvenus en utilisant les techniques de Hamilton-Jacobi.
Cela contraste avec les approches d’autres chercheurs, y compris celle de John Wheeler et Bryce DeWitt, qui pensaient qu’il était seulement essentiel de trouver des quantités d’espace qui s’appliquaient à tous les cadres de référence. En excluant le temps, leurs solutions entraînent des ambiguïtés dans l’évolution du temps, connues sous le nom de problème du temps.
Salisbury conclut que parce que l’approche adoptée par Bergmann et ses associés résout l’ambiguïté dans la façon dont le temps se développe, leur approche mérite plus de reconnaissance par ceux qui explorent une éventuelle théorie de la gravité quantique.
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