théorie quantique des champs - Cours 2008

La théorie quantique des champs et le
problème de la matière
Bilan et perspectives
Gilles Cohen-Tannoudji

Le cadre général de la
physique théorique
o La théorie quantique des champs (TQC) qui tient compte de h et
c, unifie mécanique quantique et relativité restreinte. Elle est la
base théorique du modèle standard de la physique des
particules et des interactions fondamentales (non
gravitationnelles)
o La statistique quantique, qui tient compte de h et k, est
équivalente à une théorie quantique des champs euclidienne. Elle
équivalente à une théorie quantique des champs euclidienne. Elle
est à la base de l'interprétation informationnelle de l'entropie.
Elle est la base théorique de toutes les modélisations et
simulations nécessaires à l'approche théorique de la complexité
o La relativité générale, qui tient compte de G et de c, (et peut-être
aussi de Λ
ΛΛ
Λ, la constante cosmologique) est une théorie relativiste
de la gravitation. Elle est la base théorique de la cosmologie et du
modèle standard du big bang.
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h, c
Théorie quantique des
champs
G, c, Λ ?
Λ ?Λ ?
Λ ?
Relativité générale
La matière
L’effectif
L’espace
L’universel
Le « fondamental »
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h, k
Théorie quantique de
l’information
Horizon quantique
(Histoires
probabilisables)
Horizon relativiste
(Cosmodynamique
classique)
Horizon cosmogonique
(Cosmodynamique
quantique)
(Holographie)
Le temps
L’émergent
Horizon d’unification
(Symétrie et brisure de
symétrie)

Renouveau de l'interprétation
•Pourquoi renouveler l'interprétation?
o Mécanique quantique
• Avec l'interprétation de Copenhague, la mécanique quantique
n'a jamais été mise en défaut en soixante-dix ans de
confrontation avec l'expérience
• Mais cette interprétation est limitée aux règles d'utilisation
du formalisme quantique dans les expériences faites en
laboratoire
Bilan et perspectives 4
laboratoire
• Elle semble faire jouer à la physique classique un rôle
nécessaire au fondement de la physique quantique: "D'ordinaire,
une théorie plus générale peut être formulée de manière logiquement fermée
indépendamment d'une théorie moins générale qui en est un cas limite. Ainsi, la
mécanique relativiste peut être érigée sur ses principes fondamentaux sans faire
appel à la mécanique newtonienne. Quant à la formulation des principes
fondamentaux de la mécanique quantique, elle est foncièrement impossible sans
l'intervention de la mécanique classique" (Landau, Lifchitz, Mécanique
quantique P; 11)
• On ne voit pas comment utiliser l'interprétation de Copenhague
dans le cadre de la cosmologie quantique
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o Théorie quantique des champs
• Quel est le statut réel du critère de renormalisabilité?
• Comment rendre compatibles la relativité générale où la
métrique d'espace-temps est un champ dynamique, et la
mécanique quantique, où cette métrique est un champ de
fond non dynamique?
•La décohérence et l'interprétation moderne de la
mécanique quantique
o L'interprétation moderne de la mécanique quantique, basée
sur le formalisme de l'intégrale de chemins permet de
Bilan et perspectives 5
sur le formalisme de l'intégrale de chemins permet de
répondre aux objections faites à l'interprétation de
Copenhague
•La mécanique quantique n'a pas besoin de la mécanique
classique pour être fondée: les lois de la mécanique
classique sont émergentes
• L'interprétation nouvelle s'applique à toutes les situations (pas
seulement pour des expériences en laboratoire) y compris à
l'Univers entier
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