Gravité quantique

La gravité quantique est une branche de la physique théorique tentant d'unifier la mécanique quantique et la relativité générale. Une telle théorie permettrait notamment de comprendre les phénomènes impliquant de grandes quantités de matière ou d'énergie sur de petites dimensions spatiales, tels que les trous noirs ou l'origine de l'Univers. L'approche générale utilisée pour obtenir une théorie de la gravité quantique est, présumant que la théorie sous-jacente doit être simple et élégante, d'examiner les symétries et indices permettant de combiner mécanique quantique et la relativité générale en une théorie globale unifiée. La plupart des difficultés de cette unification proviennent des suppositions radicalement différentes de ces théories sur la structure et le fonctionnement de l'univers : La mécanique quantique postule en effet que des particules (quanta) de médiation correspondent à chacune des forces utilisées dans l'espace-temps dit "plat" (c'est-à dire euclidien ou pseudo-euclidien) de la mécanique newtonienne ou de la relativité restreinte, tandis que la théorie de la relativité générale modélise la gravité comme une courbure d'un espace-temps pseudo-riemannien dont le rayon est proportionnel à la densité d'énergie (masse ou autre). Dans la manière même de poser le cadre d'espace-temps, la relativité générale a d'autres postulats ou conclusions non partagés par la mécanique quantique. Par exemple, en relativité générale, la gravité entraîne une dilatation du temps, alors que la mécanique quantique se fonde sur un temps uniforme. En outre, la relativité prédit que le volume propre est également affecté par la gravité, alors que la mécanique quantique ne reconnaît pas un effet gravitationnel sur le volume. Une difficulté supplémentaire vient du succès de la mécanique quantique comme de la théorie de la relativité générale : toutes deux sont couronnées de succès, leurs hypothèses se vérifient (découverte du boson de Higgs en 2012 pour la mécanique quantique et son modèle standard, ondes gravitationnelles en 2015 pour la relativité générale) et aucun phénomène ne les contredit.