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Gravity from entropy: A radical new approach to unifying quantum mechanics and general relativity

by Queen Mary, University of London

TRADUIT PAR R.O.HARTMANSHJENN

Gravité à partir de l'entropie : une nouvelle approche radicale pour unifier la mécanique quantique et la relativité générale

par Queen Mary, Université de Londres

Représentation schématique de l'action de la gravité quantique entropique. L'action de la gravité est donnée par l'entropie relative quantique entre la métrique de la variété et la métrique induite par le champ de matière et la géométrie. Crédit : Physical Review D (2025). DOI : 10.1103/PhysRevD.111.066001

Dans une nouvelle étude publiée dans Physical Review D, la professeure Ginestra Bianconi, professeure de mathématiques appliquées à l'université Queen Mary de Londres, propose un nouveau cadre qui pourrait révolutionner notre compréhension de la gravité et de sa relation avec la mécanique quantique.

L'étude, intitulée « Gravity from Entropy », présente une nouvelle approche qui dérive la gravité de l'entropie relative quantique, comblant ainsi le fossé entre deux des théories les plus fondamentales mais apparemment incompatibles de la physique : la mécanique quantique et la relativité générale d'Einstein.

Le défi de la gravité quantique

Pendant des décennies, les physiciens ont lutté pour réconcilier les principes de la mécanique quantique avec ceux de la relativité générale. Alors que la mécanique quantique régit le comportement des particules aux plus petites échelles, la relativité générale décrit la force de gravité à l'échelle cosmique. Unifier ces deux cadres a été l'un des objectifs les plus difficiles à atteindre de la science moderne.

Le travail du professeur Bianconi offre une nouvelle perspective en traitant la métrique de l'espace-temps, un concept clé de la relativité générale, comme un opérateur quantique. Cette approche innovante utilise l'entropie relative quantique, un concept issu de la théorie de l'information quantique, pour décrire l'interaction entre la géométrie de l'espace-temps et la matière.

Le rôle de l'entropie et du champ G

L'étude introduit une nouvelle action entropique, qui quantifie la différence entre la métrique de l'espace-temps et la métrique induite par les champs de matière.

Cette approche conduit à des équations d'Einstein modifiées qui, dans le régime de faible couplage, c'est-à-dire de faibles énergies et de faible courbure, se réduisent aux équations classiques de la relativité générale. Cependant, la théorie va plus loin, prédisant l'émergence d'une petite constante cosmologique positive, une valeur qui s'aligne beaucoup mieux avec les observations expérimentales de l'expansion accélérée de l'univers que pour d'autres théories préexistantes.

Une caractéristique clé de la théorie est l'introduction du champ G, un champ auxiliaire qui agit comme un multiplicateur lagrangien. Le champ G joue non seulement un rôle crucial dans les équations modifiées de la gravité, mais ouvre également la porte à de nouvelles interprétations de la matière noire, une substance mystérieuse qui constitue une part importante de la masse de l'univers mais qui n'a pas encore été observée directement.

es implications de cette recherche sont profondes. En reliant la gravité à la théorie de l'information quantique, l'étude ouvre la voie à une théorie unifiée de la gravité quantique. De plus, le champ G pourrait offrir de nouvelles perspectives sur la nature de la matière noire, une énigme de longue date en cosmologie.

« Ces travaux suggèrent que la gravité quantique a une origine entropique et suggèrent que le champ G pourrait être un candidat pour la matière noire », explique le professeur Bianconi. « De plus, la constante cosmologique émergente prédite par notre modèle pourrait aider à résoudre l'écart entre les prédictions théoriques et les observations expérimentales de l'expansion de l'univers. »

Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour explorer pleinement les implications de cette théorie, l'étude représente une avancée significative dans la quête de compréhension de la nature fondamentale de l'univers.

Les travaux du professeur Bianconi remettent en question les idées reçues et ouvrent de nouvelles perspectives passionnantes à explorer. En traitant l'espace-temps comme une entité quantique et en exploitant la puissance de l'entropie associée aux mesures de l'espace-temps, cette recherche pourrait ouvrir la voie à une compréhension plus approfondie de la gravité, de la physique quantique et de la physique quantique.

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TRADUCTION DU RESUME 

La gravité par l'entropie : une nouvelle approche radicale pour unifier la mécanique quantique et la relativité générale

Dans une nouvelle étude publiée dans Physical Review D, la professeure Ginestra Bianconi, professeure de mathématiques appliquées à l'université Queen Mary de Londres, propose un nouveau cadre qui pourrait révolutionner notre compréhension de la gravité et de sa relation avec la mécanique quantique.

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COMMENTAIRES 

Avant de  commenter  je dois d abord prciser  a mes élèves  ce que signifie  le terme ''entropie'' .

1/Qu'est-ce que l'entropie thermodynamique ?

L'entropie caractérise l'aptitude de l'énergie contenue dans un système à fournir du travail, et donc également son incapacité à le faire : plus cette grandeur est élevée, plus l'énergie est dispersée, homogénéisée et donc moins utilisable (pour produire des effets mécaniques organisés).

2/Quel sens prend l'entropie en physique quantique ?

L'entropie d'un système est définie comme son désordre interne. En physique quantique, cette quantité permet de caractériser l'état d'un système et d'en déduire son comportement. En physique classique, la vamleur de l'entropie peut être déduite de la mesure d'une propriété baptisée « capacité thermique »

3/Mais  historiquent   le  concept s est  ensuite élargi :Comment interpréter l'entropie ?— 

Du point de vue d'un récepteur, plus la source émet d'informations différentes, plus l'entropie (ou  l' incertitude sur ce que la source émet) est grande. Ainsi, si une source envoie toujours le même symbole, par exemple la lettre 'a', alors son entropie est nulle, c'est-à-dire minimale(Entropie de Shannon )

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L'article   semble  dire que l 'auteur  se prévaut  de surcroit d 'une explication  différente de la matière noire      .... J 'estime perdonnellement  que l 'écart de fond entre  RG  et MQ     n est pas  reconcilié  ainsi ......

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More information: Ginestra Bianconi, Gravity from entropy, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.066001

Journal information: Physical Review D 

Provided by Queen Mary, University of London 

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