Rien ne va plus en physique

2
Table des matières
Préface à l’édition française ......................................................................................... 4
Introduction ................................................................................................................... 6
La révolution inachevée
Partie I
1. Cinq grands problèmes de la physique théorique ............................................... 22
2. Le mythe de la beauté ............................................................................................ 34
3. Le monde comme géométrie ................................................................................ 51
4. L’unification devient science .................................................................................. 64
5. De l’unification à la superunification ..................................................................... 74
6. Gravité quantique : la bifurcation ......................................................................... 85
Une brève histoire de la théorie des cordes
Partie II
7. Préparations pour une révolution ....................................................................... 102
8. La première révolution des supercordes ........................................................... 113
9. La révolution numéro deux ................................................................................. 126
10. Une théorie de Tout ce qu’on veut ................................................................... 143
11. La solution anthropique ..................................................................................... 153
12. Ce que la théorie des cordes explique .............................................................. 166
Au-delà de la théorie des cordes
Partie III
13. Les surprises du monde réel .............................................................................. 186
14. Construire sur Einstein ...................................................................................... 203
15. La physique après la théorie des cordes ........................................................... 215

3
Apprendre de l'expérience
Partie IV
16. Comment combattre la sociologie ? ................................................................. 234
17. Qu’est-ce que la science ?................................................................................... 257
18. Les visionnaires et les artisans ........................................................................... 272
19. Comment fonctionne la science en réalité ...................................................... 291
20. Ce que nous pouvons faire pour la science ...................................................... 305
Remerciements ......................................................................................................... 311
Notes .......................................................................................................................... 314

4
Préface
à l’édition française
La théorie des cordes est une tentative de rendre compte de la physique des interactions
fondamentales lorsqu’on ne peut plus négliger les phénomènes quantiques dans le traite-
ment de la force de gravitation. L’idée de départ, qui ne manque pas de charme, provient
d’une théorie avortée des interactions fortes recyclée sous la forme d’une théorie de toutes
les forces de la physique. Elle consiste à interpréter les équations d’Einstein de la gravita-
tion pure, dans un espace géométrique donné, comme autorisant la quantification du
mouvement dans cet espace d’objets de dimension un (les cordes). L’apparition naturelle
de groupes de Lie dans la théorie des cordes, jugés nécessaires par les physiciens des parti-
cules pour l’unification des forces électromagnétiques faible et forte, ainsi par exemple que
l’annulation naturelle des anomalies, ont conduit nombre de physiciens théoriciens à pres-
sentir dans cette théorie un candidat sérieux à l’unification des deux théories majeures : la
gravitation et la théorie quantique. Depuis maintenant vingt-cinq ans, cette théorie a foca-
lisé l’attention des théoriciens des hautes énergies et de nombreux mathématiciens.
L’interaction avec l’analyse et la géométrie complexe, présente dès le début dans les tra-
vaux de pionniers comme Veneziano, et les résultats profonds de la théorie des champs
conformes en dimension deux d’espace-temps ont alimenté pendant une longue période
une relation extrêmement fructueuse entre mathématiques pures et idées physiques.
On ne peut qu’applaudir à un tel succès.
Soit, so where is the trouble ? Le problème, remarquablement analysé dans ce livre de Lee
Smolin ; provient du déphasage de plus en plus perceptible entre les espoirs sans doute
démesurés suscités par les premiers succès de la théorie sur le plan mathématique et leur
portée physique réelle, malaise amplifié (involontairement sans doute) par une médiatisa-
tion sans retenue, articles de journaux, livres et programmes de télévision présentant
comme des vérités ce qui ne sont encore que des idées n’ayant reçu aucun assentiment de
la nature.
Un exemple concret : la physique des particules est modélisée de nos jours par le modèle
standard, une merveille de subtilité qui résulte du dialogue constant entre théorie et expé-
rience au cours du XXe siècle. Que disent les ouvrages de vulgarisation ou les articles de
journaux ? Que la théorie des cordes rend compte non seulement du modèle standard,
mais également de ses interactions avec la gravitation. Ayant travaillé longtemps sur ce
modèle, j’ai voulu en avoir le cœur net et me suis rendu au mois de juin 2006 à une
conférence de théorie des cordes, à Cargese. J’ai assisté aux discours des plus grands spécia-

5
listes du sujet et quelle ne fut pas ma stupéfaction de voir que, même après avoir mijoté
des dizaines de recettes de cuisine pour fabriquer la variété de Calabi-Yau adéquate, la ré-
ponse qu’ils obtenaient ressemblait très peu au modèle standard (techniquement, par
exemple : un doublet de Higgs par génération).
Il y a là un réel problème, car la science n’avance pas sans confrontation avec la réalité.
Il est parfaitement normal et souhaitable de laisser du temps à une théorie en gestation
pour se développer sans pression extérieure. Il n’est par contre pas normal qu’une théorie
ait acquis le monopole de la physique théorique sans jamais la moindre confrontation avec
la nature et les résultats expérimentaux. Il n’est pas sain que ce monopole prive de jeunes
chercheurs de la possibilité de choisir d’autres voies, et que certains des leaders de la théo-
rie des cordes soient à ce point assurés de la domination sociologique qu’ils puissent dire :
« Si une autre théorie réussit là où nous avons échoué, nous l’appellerons théorie des cor-
des. »
Le livre de Lee Smolin est une analyse lucide de cet état de fait. J’ai appris beaucoup en
le lisant, aussi bien sur la physique, merveilleusement racontée, que sur les qualités hu-
maines de Lee Smolin, son amour de la physique et de l’originalité mêlée à la persévéran-
ce, qui sont les conditions nécessaires pour apporter une petite pierre à l’édifice que
l’esprit humain construit afin de comprendre où nous avons bien pu provisoirement atter-
rir.
Alain Connes
Mathématicien, médaille Fields 1982
Octobre 2006