String theory and the hidden structures of the universe - Clifford Johnson

La théorie des cordes et les structures cachées de l'univers - Clifford Johnson

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: Ariana Bleau Lugo

So I work on trying to understand

Je travaille à essayer de comprendre

how the universe works at the very basic level,

comment l'univers fonctionne au niveau très basique,

the most basic level we can find.

au niveau le plus élémentaire qu'on puisse trouver.

So, when you try in your everyday life

Alors, quand vous essayez, dans votre vie quotidienne

to try and work out how something works,

de déterminer comment quelque chose fonctionne,

what you're actually doing is you're looking for

ce que vous faites réellement, c'est que vous recherchez

what I call hidden structures.

ce que j'appelle des structures cachées.

For example, you take something like your cell phone,

Par exemple, vous prenez quelque chose comme votre téléphone cellulaire,

your smart phone,

votre smartphone.

it's a complicated object,

C'est un objet complexe,

and you might wonder how it works.

et vous vous demandez peut-être comment il fonctionne.

Well, what you can do is go in

Eh bien, ce que vous pouvez faire,

and actually take it apart.

c'est le démonter pour voir dedans.

You'll void the warranty, but that's OK.

La garantie sera annulée, mais ça va.

And you'll go in and what you'll find

Vous regarderez dedans et ce que vous trouverez,

is that it's made of tiny little electronic components.

c'est qu'il est fait de petits composants électroniques.

And those electronic components are actually moving around

Et ces composants électroniques se déplacent en fait

a certain kind of particle that we know

un certain type de particule que nous connaissons

that's called the electron,

sous le nom l'électron,

and that's where the name "electronics" comes from.

et c'est de là que vient le nom « électronique ».

So if you know the actual rules

Donc, si vous connaissez les règles

of how to put those things together,

pour assembler ces choses,

you can actually make your smart phone

vous pouvez vraiment fabriquer votre smartphone

or you could make various other electronic devices as well.

ou vous pourriez fabriquer aussi bien d'autres appareils électroniques.

So, there are people like myself

Donc, il y a des gens comme moi

who, actually for a living, try and do this sort of thing

dont c'est le métier d'essayer de faire ce genre de chose

not just for, say, a cell phone or its components,

pas seulement pour un téléphone portable ou ses composants,

but asking what, say, your hand is made of,

mais se demander de quoi est faite votre main,

or the chair you're sitting in,

ou la chaise sur laquelle vous êtes assis,

or the planet Earth,

ou la planète Terre,

the sun,

le soleil,

the stars,

the entire universe.

les étoiles,

l'univers tout entier.

And so, using various kinds of instruments

Donc, à l'aide de divers types d'instruments,

and observations

d'observations

and experiments,

et d'expériences,

we've been able to probe deeper and deeper over the years,

nous avons été en mesure de sonder de plus en plus profondément au cours des années,

and we now know that the matter that we're made of

et nous savons maintenant que la matière dont nous sommes faits

and that we see around us

et que nous voyons autour de nous

is actually made of tiny little elementary particles.

est en fait composée de minuscules particules primaires.

And elementary particles interact with each other

Et les particules élémentaires interagissent les uns avec les autres

via the forces of nature,

par le biais les forces de la nature,

but we've also discovered

mais nous avons aussi découvert

that those forces of nature themselves actually operate

que ces forces de la nature fonctionnent

by exchanging elementary particles as well.

en échangeant aussi des particules élémentaires.

They're actually particles of force that are exchanged

Ce sont en fait des particules de force qui sont échangées

by the particles of matter.

par les particules de matière.

And you may have heard this year

Vous avez peut-être entendu cette année

that there was big news,

qu'il y avait de grandes nouvelles,

a major announcement in this story,

une annonce majeure dans cette histoire,

the Large Hadron Collider, the LHC,

le grand collisionneur de hadrons, le LHC,

a huge experiment in Europe,

une énorme expérience en Europe,

has actually uncovered a Higgs boson,

a découvert un boson de Higgs,

and that particle's job is to interact

et la fonction de cette particule est d'interagir

with the various elementary particles

avec les diverses particules élémentaires

and give them the masses that we observe.

et de leur donner les masses que nous observons.

So, this exciting picture is analogous

Alors, cette photo fascinante est analogue

to the one I showed you for the cell phone.

à celle je vous ai montrée pour le téléphone portable.

We have the components

Nous avons les composants

and we have the rules of particle theory,

et nous avons des règles de la théorie de la particule,

as it's called,

comme on l'appelle,

by which these all operate

selon laquelle tout cela fonctionne

and give rise to the various things.

et donne lieu à des choses différentes.

Now, we actually think that we've only just

Nous pensons réellement que nous avons à peine

scratched the surface of finding this quantum world,

gratté la surface de la découverte de ce monde quantique,

the hidden structure of our world.

la structure cachée de notre monde.

Let me give you three examples

Laissez-moi vous donner trois exemples

of the puzzles we're still working on.

d'énigmes sur lesquelles nous travaillons toujours.

So, what I did is I gathered the particles up

J'ai donc rassemblé les particules

into the patterns that they tend to form,

dans les modèles qu'elles ont tendance à former,

but we don't know where those patterns come from.

mais nous ne savons pas d'où viennent ces modèles.

We know how to describe the particles,

Nous savons comment décrire les particules,

but we don't know where the patterns come from.

mais nous ne savons pas d'où viennent les modèles.

When you see patterns in science,

Quand vous voyez des modèles en science,

you look for a hidden structure,

vous recherchez une structure cachée,

so that's one of the things.

c'est une des choses.

Also, we now know that there's a huge amount

En outre, nous savons maintenant qu'il y a une énorme quantité

more matter out there

de matière là-bas,

than just the things that I was just talking about.

bien plus que juste les choses dont je parlais.

That stuff is called dark matter.

On l'appelle la matière noire.

We don't know what it is,

Nous ne savons pas ce que c'est,

and we'd like to be able to get it

et nous aimerions être en mesure de le faire

and experiment with it and figure out what it is.

et d'expérimenter avec et comprendre ce que c'est.

And then, the other thing I'd like to talk about

L'autre chose dont je voudrais parler

is the fact that the force of gravity,

c'est le fait que la force de gravité,

perhaps the most familiar force we know,

peut-être la force qui nous est la plus familière,

when you get down to the quantum level,

quand on arrive au niveau quantique,

it actually doesn't operate

en fait, elle ne fonctionne pas

according to those rules of particle theory.

selon les règles de la théorie des particules.

So, given that gravity is actually about the shape

Donc, étant donné que la gravité dépend en fait de la forme

of space and time as Einstein taught us,

de l'espace et du temps comme Einstein nous l'a appris,

we, in working out what the quantum story of gravity is,

en calculant l'histoire de quantique de la gravité,

which we call quantum gravity,

que nous appelons la gravité quantique,

we hope to get to groups of questions like,

nous espérons aboutir à des groupes de questions comme :

are there particles of space and time itself

y a-t-il des particules d'espace et de temps

and how do they fit together?

et comment s'imbriquent-elles ?

What are the rules?

Quelles sont les règles ?

So, this leads us to things

Donc, cela nous amène à des choses

like studying where it all began,

comme étudier où tout a commencé,

13.7 billion years ago,

il y a 13,7 milliards d'années,

the Big Bang.

le Big Bang.

We know matter and energy

Nous connaissons la matière et l'énergie

as we understand it was created,

car nous comprenons qu'il a été créé,

but also, space and time itself.

mais aussi, l'espace et le temps lui-même.

So those are the sorts of things

Donc, voilà le genre de choses

we study in this quest.

nous étudions dans cette quête.

Also, we have things that are around us today,

Aussi, nous avons des choses autour de nous aujourd'hui,

such as black holes,

comme les trous noirs,

which are very important clues.

qui sont des indices très importants.

They're actually holes in space

Ce sont en fait des trous dans l'espace

that we'd like to understand.

que nous aimerions comprendre.

Also, the newly discovered dark energy,

En outre, l'énergie sombre découverte récemment,

which is the tendency of space

qui est la tendance de l'espace

all through the universe to accelerate its expansion.

dans tout l'univers à accélérer son expansion.

So scientists are working on these kinds of things,

Les scientifiques travaillent donc sur ce genre de choses,

trying to understand what we think is now the case

en essayant de comprendre ce que nous pensons être le cas maintenant,

that there's not just hidden structures

qu'il y a non seulement des structures cachées

of matter and energy,

de matière et d'énergie,

but also space and time.

mais aussi l'espace et le temps.

So the question is, what are the rules?

La question est donc : quelles sont les règles ?

And there are many approaches to this,

Et il existe de nombreuses approches

and one of them is one you may have heard of,

et vous avez peut-être entendu parler de l'une d'elles,

called string theory.

appelée la théorie des cordes.

And so it is one of many approaches

C'est une des nombreuses approches

and we don't know if it's right yet,

et nous ne savons pas encore si elle est juste,

we're not finished developing the theory,

nous n'avons pas terminé de développer la théorie,

but it's given us some really exciting, tantalizing hints.

mais elle nous a donné quelques indices vraiment enthousiasmants et alléchants.

I'd like to tell you about a few of them.

Je voudrais vous parler de quelques uns d'entre eux.

So, one of them is simply that you take away

L'un d'eux est tout simplement de supprimer

the idea of looking for a tiny quantum particle,

l'idée de chercher une particule quantique minuscule,

you look instead for an extended object,

et de chercher plutôt un objet étendu,

a string, which can vibrate.

une corde qui peut vibrer.

And it actually gives you some exciting opportunities

Ça vous donne en fait des possibilités intéressantes

because, for example, it would say

parce que, par exemple, ça nous dirait

if we've missed that hidden structure

si cette ossature cachée nous a échappée

by not looking closely enough,

parce qu'on ne regardait pas d'assez près,

we wouldn't realize that many different kinds of particles

on ne se rendrait pas compte que de nombreux types différents de particules

are just different vibrations of the same string,

ne sont que des vibrations différentes de la même corde,

which is a really exciting possibility

ce qui est une possibilité tout à fait fascinante

and a huge simplification.

et une énorme simplification.

So that's one of the ideas.

C'est une des idées.

The other thing that's really exciting about string theory

L'autre chose qui est vraiment passionnante dans la théorie des cordes

is that one of those particles it describes

c'est qu'une de ces particules qu'elle décrit

is actually the missing quantum of gravity

est en fait la quantité manquante de gravité

that we have been trying to understand.

que nous avons essayé de comprendre.

And then the other thing is that strings actually,

Et puis l'autre chose est que les cordes,

instead of one wanting just to move in the dimensions,

au lieu d'une qui veuille se déplacer dans les dimensions,

the three space dimensions that we are familiar with,

les trois dimensions spatiales que nous connaissons,

actually seem to want to move in higher dimensions.

semblent vouloir se déplacer dans les dimensions supérieures.

So we have this idea, then,

Alors on se dit,

what would it mean for our world,

qu'est-ce que cela signifierait pour notre monde,

if this were anything to do with our world,

si ça avait quelque chose à voir avec notre monde,

and we don't know that yet?

et qu'on ne le sache pas encore.

Here's a way that our world would arise from that.

Voici un moyen qui induirait notre monde.

You would have our world,

Vous auriez notre monde,

and then one of the hidden structures

et puis une des structures cachées

would be hidden chunks in space time

serait des morceaux cachés dans l'espace-temps

that are not visible, those extra dimensions.

qui ne sont pas visibles, ces dimensions supplémentaires.

And then the various particles that we see in the world

Alors les particules diverses que nous voyons dans le monde

would come from being vibrations of strings

seraient les vibrations des cordes

and those patterns we saw that we can't explain

et ces modèles que nous avons vu et que nous ne pouvons pas expliquer

come from the fact that the strings can probe

viennent du fait que les cordes peuvent sonder

and feel the shape of those internal dimensions.

et sentir la forme de ces dimensions internes.

So, one of the things, then, is

Alors, une des choses est,

can we actually test this?

peut-on réellement tester ça ?

This is a lovely idea, but how do we confront this

Il s'agit d'une belle idée, mais comment confronter cela

with real experiments and observations

aux observations et aux expériences réelles

because we're doing science here?

parce que nous faisons des sciences ici ?

And that's the hard thing.

Et c'est la difficulté.

We think that the energy you need

Nous pensons que l'énergie dont vous avez besoin

to probe the tiny-enough scales

pour sonder les échelles minuscules

to see the strings if they're there,

pour voir les cordes si elles sont là,

is more than we can hope to get any time soon.

est plus que ce que nous pouvons espérer obtenir bientôt.

But what we can do is we can look

Mais ce que nous pouvons faire, c'est chercher

for the consequences of those hidden structures,

les conséquences de ces structures cachées,

we can look for how those things show up in physics

nous pouvons chercher comment ces choses se présentent en physique

that we can get access to.

auxquelles nous pouvons accéder.

So, that's why we study things like

Donc, c'est pour cela que nous étudions les choses comme

dark matter,

la matière noire,

black holes,

les trous noirs,

dark energy,

and we also look at remnants of the early universe,

l'énergie sombre,

et nous regardons également les restes de l'univers primordial,

the cosmic microwave background that satellites.

le bruit de fond cosmique qui est en satellite.

And, importantly, we look for clues

Et, surtout, nous cherchons des indices

from the various kinds of particle physics experiments,

de divers types d'expériences de physique des particules,

like the LHC.

comme le LHC.

So, one last thing, then,

Une dernière chose,

is a new thing that's been going on.

c'est qu'il se passe une chose nouvelle.

String theory may turn out to be useful

La théorie des cordes pourra peut-être s'avérer utile

in other areas of physics.

dans d'autres domaines de la physique.

There are new kinds of experiments

Il existe de nouveaux types d'expériences

that start out, say, with our friend the electron,

qui commencent par notre ami l'électron,

and actually show that in certain circumstances,

et qui montrent que dans certaines circonstances,

the electrons interact in a way

les électrons interagissent de manière

that give you completely new,

qu'ils produisent de nouveaux types

weird kinds of behavior.

de comportements bizarres.

And there are models that show

Et il y a des modèles qui montrent

that string theory's actually the best way.

que la théorie des cordes est effectivement la meilleure façon.

In some circumstances,

Dans certaines circonstances,

using the rules of string theory,

en utilisant les règles de la théorie des cordes,

you can actually explain that sort of behavior.

vous pouvez vraiment expliquer ce genre de comportement.

So this gives us an exciting possibility,

Donc cela nous donne une possibilité passionnante,

there's real experiments you can do

vous pouvez faire de vraies expériences

with these electrons

avec ces électrons

that will help us shape the rules

qui nous aideront à façonner les règles

for what string theory is.

de la théorie des cordes.

And you might go,

Et vous pourriez dire,

"Well, OK, that's going to give us

« Eh bien, OK, ça va nous donner

maybe some fancy new kind of electronics

peut-être un nouveau genre d'électronique

that we can make a better cell phone with."

avec laquelle on pourra faire un meilleur téléphone portable.»

But, what I'm saying that those rules

Mais ces règles

may actually be the same rules we're looking for

seront peut-être les mêmes règles que nous recherchons

to see if string theory can help us

pour voir si la théorie des cordes peut nous aider

with these bigger questions.

à répondre à ces grandes questions.

So, at the end of the day,

Au final,

the hidden structures of the universe we're looking for,

les structures cachées de l'univers que nous recherchons,

may, one day, be right under our noses.

seront un jour, peut être, sous notre nez.

Thank you.

Merci.