Une "théorie du tout" jette le trouble chez les physiciens


Il aime les sports de glisse par-dessus tout. Mais, à ses heures perdues, il lui arrive aussi de se pencher sur d'hermétiques problèmes de physique fondamentale. Anthony Garrett Lisi, Américain de 39 ans, jusqu'à présent inconnu, n'est attaché à aucune université, à aucun laboratoire. Son travail n'en est pas moins, depuis début novembre, au centre de vives discussions dans la communauté scientifique.


Cet énergumène qui, depuis l'obtention de son doctorat, a chichement gagné sa vie comme moniteur de snowboard, a tout simplement l'ambition d'avoir mis la main sur le "Graal" de la physique moderne. Rien de moins. Pour certains chercheurs, il est peut-être sur la bonne voie. Pour d'autres, c'est surtout d'esbroufe qu'il s'agit. L'intéressé reste prudent : "Mon sentiment, dit-il, est que cette théorie est toujours en développement et que le scepticisme est approprié."

Pour comprendre, il faut savoir qu'à sa mort, Albert Einstein a légué à ses pairs une question toujours ouverte, peut-être la plus profonde jamais posée par la physique : toutes les lois de l'Univers peuvent-elles être décrites par une seule et même théorie ? Existe-t-il, en d'autres termes, une théorie contenant toutes les autres, et dont la découverte ouvrirait à la science des horizons nouveaux et insoupçonnés ?

Vouloir y répondre, c'est faire montre d'une prétention inouïe. Mardi 6 novembre, Garrett Lisi poste sur le serveur d'archives de l'université Cornell (ArXiv. org), un article de 31 pages au titre fleurant le canular : "Une théorie du tout exceptionnellement simple". Ce que propose le physicien est une "théorie de grande unification" – selon l'expression consacrée –, c'est-à-dire capable de réconcilier les deux grandes branches de la physique léguées par les travaux d'Einstein.

Pour ce faire, explique Carlo Revelli, du Centre de physique théorique de Marseille, "nous sommes confrontés à deux problèmes". "Le premier consiste à décrire avec les mêmes équations les quatre forces fondamentales de la nature : l'interaction forte, l'interaction faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle, explique le chercheur. Le second consiste à rendre compatibles les deux théories que sont la mécanique quantique et la relativité générale."

"IL FAUT VÉRIFIER LES CALCULS"

"Jusqu'à présent, la théorie des cordes [théorie de grande unification développée à la fin du siècle dernier] résout bien le premier problème, mais assez mal le second, ajoute Carlo Revelli. Quant à la théorie de la gravitation quantique à boucles , sur laquelle je travaille, elle résout le second problème mais ne dit rien du premier. La théorie de M. Lisi a, elle, l'air de pouvoir résoudre les deux problèmes en même temps, avec un très beau formalisme mathématique."

Un moniteur de snowboard a-t-il réussi là où des centaines de chercheurs issus des plus grandes institutions ont échoué ? C'est très loin d'être une certitude, mais l'hypothèse ne laisse pas indifférent. Une téléconférence sur le sujet, donnée à une quinzaine de groupes de recherche, a ainsi suscité, selon Carlo Revelli, "de nombreux échanges de courriers électroniques".

Sur Internet, l'intérêt pour les travaux de Garrett Lisi ne cesse d'enfler, tant dans la blogosphère ultra-spécialisée que sur des forums d'amateurs éclairés.

"Bien sûr, il faut vérifier les calculs, comprendre le papier, le discuter, dit Carlo Revelli. La science va très lentement. Mais ces travaux ouvrent une nouvelle façon de penser le problème."

Plusieurs chercheurs américains se sont penchés sur le "cas Lisi". Le physicien Lee Smolin (Perimeter Institute for Theoritical Physics, Canada) y voit "une nouvelle et très intéressante idée sur l'unification de la physique". "Des choses incroyablement belles découlent de la théorie de Lisi, a, de son côté, déclaré David Ritz Finkelstein (Georgia Institute of Technology) à la revue New Scientist. Je pense que cela doit être plus qu'une coïncidence et qu'il touche vraiment à quelque chose de profond." Le spectre des opinions autorisées est cependant très large.

Sur son blog, le physicien tchèque Lubos Motl décrit la contribution de Garrett Lisi comme une "énorme farce". En France, Thibault Damour (Institut des hautes études scientifiques) y voit une "coquille vide" où "rien n'est défini avec précision et [où] ce qui est défini semble faux". Quant à Jean Iliopoulos (Ecole normale supérieure), il estime que "tout ce qui est intéressant dans cet article est bien connu depuis longtemps". Pour Alvaro De Rujula (CERN), "c'est élégant et joli, mais bien loin encore d'être une contribution solide qui fasse penser à Einstein".

Toute la théorie de Garrett Lisi repose sur un objet mathématique complexe, le "groupe de Lie exceptionnel" E8, ici utilisé pour décrire les interactions fondamentales et les particules élémentaires qui composent l'Univers. Le modèle imaginé par le physicien prévoit l'existence de vingtnouvelles particules élémentaires, sans toutefois en prédire la masse, précision nécessaire pour en vérifier la réalité, ce que pourrait faire, par exemple, le Large Hadron Collider (LHC), le futur accélérateur du CERN.

Garrett Lisi fait-il autant parler parce qu'il peut avoir trouvé le Graal de la physique ? Ou, comme le pensent certains, parce qu'il a ce profil atypique du chercheur amateur, bien loin de l'image d'Epinal du scientifique reclus dans son laboratoire ? "Quand j'ai commencé à lire l'article, j'étais sceptique, répond Carlo Revelli. Quand j'ai eu fini, je me suis demandé pourquoi je n'en avais pas eu l'idée avant."