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12‏/08‏/2010

LA THEORIE DES CORDES




Le but de cette étude est d'expliquer l'historique de l'élaboration de la théorie des cordes.

A cette occasion, nous présenterons, bien sûr, le contexte dans lequel cette gestation a eu lieu. Nous serons donc amenés à parler des autres théories physiques fondamentales. Celles-ci seront expliquées dans les grandes lignes en mettant l'accent sur les aspects intéressants pour la théorie des cordes.

Je n'aborderai pas les aspects expérimentaux, c'est à dire les expériences actuelles ou futures qui pourraient confirmer ou infirmer la théorie des cordes ou départager plusieurs de ses variantes. C'est un coté très intéressant mais il n'est pas nécessaire pour expliquer la théorie des cordes.
Cette étude ressemble quelque peu à l'étude précédente De la mécanique classique à la théorie des cordes. Mais il y a tout de même deux différences importantes.

Premièrement, je mets moins l'accent sur la recherche d'une théorie universelle mais plutôt sur l'aspect historique de la construction de la théorie des cordes. C'est à dire que je désire approfondir le "comment" plutôt que le "pourquoi". Bien qu'historique, il y a parfois chevauchement de certaines parties. Ceci est dû à la nécessité de regrouper certaines explications, sinon la description serait trop décousue et plus difficile à comprendre. Je donnerai quelques dates chaque fois que ce sera possible. Mais il faut aussi signaler que ces dernières années l'histoire s'est précipitée. Il y a eu un foisonnement extraordinaire d'idées et de développements théoriques sur la théorie des cordes, ce qui rend difficile une stricte chronologie.

Deuxièmement, je souhaitais approfondir la description de la théorie des cordes. Avouons le, j'avais surtout envie d'écrire cette étude !
Les pionniers

2.1. Kaluza

Le début de l'histoire

Nous voici au début de notre histoire en 1919.

Quelle est la situation à cette époque ? Les théories quantiques, que nous aborderons plus tard, sont seulement en gestation. Les deux théories maîtresses sont la relativité générale d'Einstein et la théorie de l'électromagnétisme de Maxwell. Ces deux théories semblaient pouvoir tout expliquer (à quelques "détails" près comme les atomes) et avaient atteint un degré de raffinement mathématique extraordinaire.

Je décrirai un peu plus loin ces deux théories. La relativité générale est la théorie qui s'applique à la gravitation. C'est à dire à la force qui fait tomber les pommes et tourner les planètes. C'est typiquement une théorie dont le domaine est les grandes échelles, disons de la taille des poussières aux galaxies.

L'électromagnétisme traite, comme son nom l'indique, de l'électricité et du magnétisme. Mais c'est aussi la théorie qui s'applique à la lumière et plus généralement aux ondes radios, aux rayons X, etc. Les forces électriques et magnétiques sont très différentes de la gravitation. Cette dernière est toujours attractive. Alors que les forces électromagnétiques peuvent être répulsives, ce qui s'observe facilement avec deux aimants. Les forces électromagnétiques sont aussi considérablement plus fortes que la gravitation. Avec un simple petit aimant, on soulève facilement un morceau de fer, le soustrayant ainsi à la force de gravité qui le maintenait au sol.

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