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Combien y a-t-il de dimensions ?

Demandez à quelqu'un de nommer toutes les dimensions qu'il connaît et il énumérera probablement les éléments suivants : longueur, largeur et profondeur. Ils pourraient également ajouter du temps s'ils pensent en dehors de la boîte tridimensionnelle. Mais demander à un théoricien des cordes : « Combien y a-t-il de dimensions ? susciterait une réponse très différente. Selon cette branche de la physique théorique, il existe au moins 10 dimensions de l'espace, dont la plupart sont impossibles à percevoir pour les humains.


Les dimensions sont les métriques que les physiciens utilisent pour décrire la réalité. Cela semble large, non? Commençons par les trois dimensions que la plupart des gens apprennent à l'école primaire. Les dimensions spatiales (largeur, hauteur et profondeur) sont les plus faciles à visualiser. Une ligne horizontale existe dans une dimension car elle n'a qu'une longueur ; un carré est bidimensionnel car il a une longueur et une largeur. Ajoutez de la profondeur et nous obtenons un cube, ou une forme en trois dimensions.

Ces trois coordonnées sont utilisées pour localiser l'emplacement d'un objet dans l'espace. Mais l'espace n'est pas le seul plan sur lequel nous existons ; nous existons également dans le temps, où intervient la quatrième dimension. Une fois que nous connaissons l'altitude, la longitude, la latitude et la position d'un point dans le temps, nous disposons des outils nécessaires pour tracer son existence dans l'univers tel que nous le connaissons.

Mais certains physiciens qui souscrivent à la théorie des cordes soutiennent qu'il y a plus dans la réalité que l'univers observable. La théorie des cordes, également connue sous le nom de « théorie des supercordes », vise à unifier deux théories principales décrivant le fonctionnement de l'univers : la relativité générale (qui s'applique aux très gros objets) et la mécanique quantique (qui s'applique aux très petits). Dans un univers à quatre dimensions, cette théorie ne serait pas possible, mais une fois que les scientifiques ont peaufiné les mathématiques pour inclure 10 dimensions, 11 incluant le temps, leurs équations ont fonctionné.

Après avoir élaboré une théorie qui repose sur l'existence de 10 dimensions de l'espace, les théoriciens des cordes ont ensuite eu la tâche d'expliquer où se cachaient ces nouvelles dimensions. Leur réponse : elles sont tout aussi réelles que les 'grandes' dimensions que nous pouvons voir, mais les dimensions supplémentaires sont si étroitement recroquevillées qu'elles sont trop petites pour que nous puissions les remarquer directement.


Notre compréhension de base de la physique rend cela difficile à traiter, mais le théoricien des cordes Brian Greene fait un excellent travail pour formuler le concept dans des termes que la plupart des gens peuvent comprendre. Dans son TED Talk de 2005, Greene compare ces dimensions invisibles aux câbles connectés aux poteaux téléphoniques : D'une fenêtre, un fil ressemble à une ligne unidimensionnelle. Mais si nous l'étudiions de près, nous verrions que le cordon est en fait rond, ce qui le rend tridimensionnel. Aucune analogie comparant des dimensions inobservables à des objets du monde observable ne peut être parfaite, mais cela illustre comment quelque chose d'aussi fondamental pour la réalité pourrait se cacher à la vue de tous.

La théorie des cordes stipule qu'il doit y avoir au moins 10 dimensions d'espace plus une dimension pour le temps, mais il y a des physiciens qui soutiennent qu'il y en a plus. Certains postulent un univers composé de 11 dimensions spatiales. Mais pour vraiment épater quelqu'un lorsqu'il demande combien de dimensions il y a, disons 26 : c'est le nombre magique selon la théorie des cordes bosonique, et il est aussi élevé que les physiciens traditionnels sont prêts à aller pour le moment.



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