L’Univers décrypté par les énigmes

Cumrun Vafa, Michel Le Bellac

Description

Au cours des trente dernières années, les progrès de la physique théorique ont été étroitement corrélés à ceux des mathématiques, en particulier dans le domaine de la théorie des cordes. Ce livre porte à la fois sur les développements de la physique et des mathématiques contemporaines.

La conception de l’ouvrage est extrêmement originale : l’auteur ne se contente pas d’exposer sa vision des théories scientifiques, mais il appuie son argumentation en lui donnant un aspect ludique grâce à des énigmes intrigantes de mathématiques et de physique qui défient parfois l’intuition. Par exemple, si l’on rallonge d’un mètre une ceinture entourant la Terre à l’Équateur, quelle est la taille de l’objet qu’on peut glisser sous cette ceinture ?

Après une revue des progrès récents dans notre compréhension de l’Univers (symétries et modèle standard des particules, trous noirs et cosmologie, etc.), l’auteur développe dans l’avant dernier chapitre le lien intime entre physique et mathématiques, en introduisant en particulier les notions de dualité et de symétrie miroir en théorie des cordes.

Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de physique et de mathématiques et à toute personne curieuse des développements récents de la science.

Edward Witten, lauréat de la médaille Fields de mathématiques, écrit à propos de cet ouvrage : « Ce livre est un voyage fascinant et original dans les idées les plus avancées en physique et en mathématiques. Il est illustré par des énigmes élémentaires et amusantes. Le lecteur y trouvera de quoi apprendre et de quoi s’amuser. »

Sujets

• Sciences expérimentales
• Physique
• Science
• Physics
• Physical attractiveness
• Sciences et techniques

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 21 octobre 2021
• Nombre de lectures: 4
• EAN13: 9782759825950
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 9 Mo

Extrait

L’UNIVERS DÉCRYPTÉ PAR LES ÉNIGMES Cumrun Vafa
Cumrun Vafa
L’UNIVERS DÉCRYPTÉ PAR LES ÉNIGMES
Au cours des trente dernières années, les progrès de la physique théorique ont été étroitement
corrélés à ceux des mathématiques, en particulier dans le domaine de la théorie des cordes. Ce
livre porte à la fois sur les développements de la physique et des mathématiques contemporaines.
La conception de l’ouvrage est extrêmement originale : l’auteur ne se contente pas d’exposer
sa vision des théories scientifques, mais il appuie son argumentation en lui donnant un aspect
ludique grâce à des énigmes intrigantes de mathématiques et de physique qui défent parfois
l’intuition. Par exemple, si l’on rallonge d’un mètre une ceinture entourant la Terre à l’Équateur,
quelle est la taille de l’objet qu’on peut glisser sous cette ceinture ?
Après une revue des progrès récents dans notre compréhension de l’Univers (symétries et modèle
standard des particules, trous noirs et cosmologie, etc.), l’auteur développe dans l’avant dernier
chapitre le lien intime entre physique et mathématiques, en introduisant en particulier les notions
de dualité et de symétrie miroir en théorie des cordes.
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de physique et de mathématiques et à toute personne
curieuse des développements récents de la science.
Edward Witten, lauréat de la médaille Fields de mathématiques, écrit à propos de cet ouvrage :
« Ce livre est un voyage fascinant et original dans les idées les plus avancées en physique et en L’UNIVERS DÉCRYPTÉ
mathématiques. Il est illustré par des énigmes élémentaires et amusantes. Le lecteur y trouvera
de quoi apprendre et de quoi s’amuser. » PAR LES ÉNIGMES
Cumrun Vafa est professeur de physique théorique à l’Université de Harvard. En particulier, avec Andrew
Strominger, il a démontré la formule de l’entropie d’un trou noir (formule de Bekenstein-Hawking) en
théorie des cordes, sujet dont il est un des grands spécialistes.
La traduction de cet ouvrage est de Michel Le Bellac, professeur émérite de physique à l’Université
Nice-Côte d’Azur.
www.edpsciences.orgIsbn : 978-2-7598-2594-3
Cumrun Vafa25 €
Traduction de Michel Le Bellac
9 782759 825943
Création graphique : Béatrice Couëdel
Préface d’Étienne KleinLa collection « UNE INTRODUCTION À... » se propose
de faire connaître à un large public les avancées les
plus récentes de la science. Les ouvrages sont rédigés
sous une forme simple et pédagogique par les meilleurs
experts français.
9782759800000-COUV_Univdecryptenigme.indd 1 11/06/2021 16:0611/06/2021 16:06L’UNIVERS DÉCRYPTÉ PAR LES ÉNIGMES Cumrun Vafa
Cumrun Vafa
L’UNIVERS DÉCRYPTÉ PAR LES ÉNIGMES
Au cours des trente dernières années, les progrès de la physique théorique ont été étroitement
corrélés à ceux des mathématiques, en particulier dans le domaine de la théorie des cordes. Ce
livre porte à la fois sur les développements de la physique et des mathématiques contemporaines.
La conception de l’ouvrage est extrêmement originale : l’auteur ne se contente pas d’exposer
sa vision des théories scientifques, mais il appuie son argumentation en lui donnant un aspect
ludique grâce à des énigmes intrigantes de mathématiques et de physique qui défent parfois
l’intuition. Par exemple, si l’on rallonge d’un mètre une ceinture entourant la Terre à l’Équateur,
quelle est la taille de l’objet qu’on peut glisser sous cette ceinture ?
Après une revue des progrès récents dans notre compréhension de l’Univers (symétries et modèle
standard des particules, trous noirs et cosmologie, etc.), l’auteur développe dans l’avant dernier
chapitre le lien intime entre physique et mathématiques, en introduisant en particulier les notions
de dualité et de symétrie miroir en théorie des cordes.
Cet ouvrage s’adresse aux étudiants de physique et de mathématiques et à toute personne
curieuse des développements récents de la science.
Edward Witten, lauréat de la médaille Fields de mathématiques, écrit à propos de cet ouvrage :
« Ce livre est un voyage fascinant et original dans les idées les plus avancées en physique et en L’UNIVERS DÉCRYPTÉ
mathématiques. Il est illustré par des énigmes élémentaires et amusantes. Le lecteur y trouvera
de quoi apprendre et de quoi s’amuser. » PAR LES ÉNIGMES
Cumrun Vafa est professeur de physique théorique à l’Université de Harvard. En particulier, avec Andrew
Strominger, il a démontré la formule de l’entropie d’un trou noir (formule de Bekenstein-Hawking) en
théorie des cordes, sujet dont il est un des grands spécialistes.
La traduction de cet ouvrage est de Michel Le Bellac, professeur émérite de physique à l’Université
Nice-Côte d’Azur.
www.edpsciences.orgIsbn : 978-2-7598-2594-3
Cumrun Vafa
Traduction de Michel Le Bellac
9 782759 825943
Création graphique : Béatrice Couëdel
Préface d’Étienne KleinLa collection « UNE INTRODUCTION À... » se propose
de faire connaître à un large public les avancées les
plus récentes de la science. Les ouvrages sont rédigés
sous une forme simple et pédagogique par les meilleurs
experts français.
9782759800000-COUV_Univdecryptenigme.indd 1 11/06/2021 16:0611/06/2021 16:06“title” — 2021/5/28 — 16:28 — page i — #1
Collection«UneIntroductionà»
dirigéeparMichèleLeducetMichelLeBellac
L’Universdécrypté
parlesénigmes
CumrunVafa
TraductiondeMichelLeBellac
EDPSciences
17,avenueduHoggar
Parcd‘activitésdeCourtaboeuf,BP112
91944LesUlisCedexA,France“Copyright” — 2021/6/28 — 20:25 — page ii — #1
Danslamêmecollection
Vertigineuses symétries
AnthonyZee,traduitparMichelLeBellac
Le temps des neurones – Les horloges du cerveau
DeanBuonomano,traduitparMichelLeBellac
Voyage dans les mathématiques de l’espace-temps
StéphaneCollion
Les planètes et la vie
ThérèseEncrenaz,JamesLequeuxetFabienneCasoli
Quantique : au-delà de l’étrange
PhilipBall,traduitparMichelLeBellac
Un siècle de gravitation
RonCowen,traduitparMichelLeBellac
Atomes, ions, molécules ultrafroids et technologies quantiques
RobinKaiser,MichèleLeducetHélènePerrin
Retrouvez tous nos ouvrages et nos collections sur http://laboutique.edpsciences.fr
Illustration de couverture : Œdipe et le sphinx. Reconstruction du médaillon
d’unkylixattiqueàfiguresrouges(480-470av.J.-C.Provenance:Vulci)parJuan
JoséMoral.
Translation from the English language edition of “Puzzles to Unravel the
Universe”byCumrunVAFA,ISBN:9798642693636;©VafaCumrun.
Imprimé en France
ISBN(papier):978-2-7598-2594-3 –ISBN(ebook):978-2-7598-2595-0
© 2021, EDP Sciences, 17, avenue du Hoggar, BP 112, Parc d’activités de
Courtabœuf,91944LesUlisCedexA
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés
réservés pour tous pays. Toute reproduction ou représentation intégrale ou
partielle, par quelque procédé que ce soit, des pages publiées dans le présent
ouvrage, faite sans l’autorisation de l’éditeur est illicite et constitue une
contrefaçon.Seulessontautorisées,d’unepart,lesreproductionsstrictementréservées
àl’usageprivéducopisteetnondestinéesàuneutilisationcollective,etd’autre
part,lescourtescitationsjustifiéesparlecaractèrescientifiqueoud’information
del’œuvredanslaquelleellessontincorporées(art.L.122-4,L.122-5etL.335-2
du Code de la propriété intellectuelle). Des photocopiespayantes peuvent être
réaliséesavecl’accorddel’éditeur.S’adresserau:Centrefrançaisd’exploitation
dudroitdecopie,3,rueHautefeuille,75006Paris.Tél.:[phone].“Copyright” — 2021/6/28 — 17:46 — page iii — #2
Àmonépousebien-aiméeetamiedetoujours
Afarin,
àmeschersenfants,
Farzan,KeyonetNeekon,
quiontétésourcesd’inspirationdansl’écrituredecelivre
etàmesparentsaimants,SimeenetJavad,
quiontnourrimacuriosité.
iiiPréface
L’intuition est un outil précieux,mais quipeut serévéler piégeux.Luifaire
systématiquementconfiance,c’estparfois prendrele risquedevaldinguerdansles
décors. Par exemple lorsqu’il s’agit d’évaluer un ordre de grandeur.
Saisissezvous (pour voir) du globe terrestre et entourez-le d’un ruban comme si vous
vouliez l’offrir dans un joli paquet-cadeau. Puis donnezà ce ruban initialement
tendu un mètre de mou, ce qui aura pour effet de le détendre très légèrement.
Question : sachant que le rayon de la Terre est de 6400 kilomètres, de combien
vous faudra-t-il surélever ce ruban au-dessus du sol, tout autour de la Terre,
pour qu’il soit à nouveau tendu? Posez donc ce problème à vos amis : je fais
le pari que les chiffres qu’ils avanceront spontanément seront en général
ridiculement petits (un millimètre par-ci, un micron par-là, un nanomètre parfois,
l’idée générale étant qu’il n’y aurait même pas la place de glisser une feuille de
papier à cigarette sous le ruban). Or la bonne réponse à la question est environ
16 centimètres, c’est-à-dire beaucoup plus que ce que l’intuition nous dicte, ce
quilaisseraitlapossibilitéàunesouris,voireàunchat,depassersousleruban!
Héoui,ilfautuneélévationde16centimètres(soitunmètredivisépar2π)pour
absorberunmètredemoulorsquelacirconférenceducercleentourévaut40000
kilomètres!
Mais ce qui est encore plus incroyable, c’est que ce résultat ne dépend pas
durayondela sphèrechoisie.End’autrestermes,la hauteurenquestionaurait
été exactement la même si vous aviez tendu le ruban autour du Soleil, de
Jupiter, d’un petit pois, d’un atome ou d’un simple point. L’étrange peut ainsi
surgir sans crier gare, alors même que le calcul donnant la bonne solution duproblèmeestélémentaire.Ilarriveaussiquenotreintuitionnesoitpasbiensûre
d’elle-même,qu’elle s’embrouille ou hésite.Pour vousen
rendrecompte,considérezcettefoisdeuxpotsdepeinturedemêmevolume.Lepremiercontientde
lapeintureblanche,leseconddelapeintureverte,enquantitésrigoureusement
identiques. À l’aide d’une petite cuillère, prélevez un peu de peinture blanche
dans le premier pot et reversez la dans le second (dont la quantité de peinture
setrouveraainsi
légèrementaugmentéetandisquecelledupotblancauralégèrement diminué). Touillez ensuite vigoureusement afin que les deux couleurs
se mélangent parfaitement : le vert du second pot devient ainsi un peu plus