Antony Garrett Lisi

Antony Garrett Lisi, né en 1968, est un docteur en physique américain (Ph.D à l'Université de Californie à San Diego[1] en 1999) et chercheur indépendant[2].

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Antony Garrett Lisi
Garrett Lisi, juillet 2007
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Antony Garrett Lisi
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Théorie du tout exceptionnellement simple (d)

Il est notamment connu pour avoir publié le sur arXiv un article de 31 pages intitulé An Exceptionally Simple Theory of Everything (Une théorie du tout exceptionnellement simple) qui a suscité de nombreux débats et une couverture de la presse non spécialisée. Cette théorie est invalidée plus tard par plusieurs publications[3].

Biographie

Au début des années 1990, Garrett Lisi est étudiant à l'Université de Californie à Los Angeles (UCLA) où il simule sur ordinateur des modifications électromagnétiques dans l'atmosphère[4].

Passionné de sports de glisse, il avoue avoir toujours cherché l'équilibre entre recherche en physique et pratique de ses passions[5]. Il a exercé le métier de moniteur de snowboard durant la saison hivernale 2003-2004 à Breckenridge dans le Colorado et celui de moniteur de randonnée à Hawaï où il réside actuellement.

N'étant rattaché à aucun laboratoire, il n'occupe actuellement pas de poste dans une université (si ce n'est un poste de visitor professor à l'université d'Hawaï). En 2006, il obtient une bourse de la fondation privée Foundational Questions in Physics and Cosmology ou FQXi[6] et est également aidé par le Perimeter Institute for Theoretical Physics afin de faire des recherches en physique fondamentale. Il était inconnu du grand public jusqu'à la publication de sa théorie sur arXiv.

Il s'agit du quatrième article qu'il a envoyé à la base de données de l'université Cornell[7]. Les trois précédents articles, datés de 1994, 2002 et 2005, totalisent six citations selon citebase et l'un d'eux a été publié dans le Journal of Physics.

Une théorie du tout exceptionnellement simple
Représentation visuelle du polytope E8, une manifestation de la structure de E8

« Une théorie du tout exceptionnellement simple » (An Exceptionally Simple Theory of Everything en anglais) est le titre d'un article d'Antony Garrett Lisi publié le sur arXiv, dans lequel il expose une théorie du tout qui se fonde principalement sur le groupe de Lie E8.

Le titre est un jeu de mots : le groupe E8 est à la fois un groupe exceptionnel et un groupe simple.

Fondement et objet

La théorie de Lisi se fonde principalement sur le groupe de Lie E8, qui est à la fois un groupe exceptionnel et un groupe simple, la théorie tirant son nom du jeu de mots avec ces caractéristiques[8],[9].

Le groupe , découvert en 1887 par Wilhelm Killing et dont la cartographie a été publiée le , était déjà utilisé notamment en théorie des cordes depuis 1984[10]. Lisi se démarque en l'employant dans un espace-temps à seulement quatre dimensions[9]. En revanche, comme le fait remarquer Sabine Hossenfelder, physicienne du Perimeter Institute for Theoretical Physics que Lisi avait d'ailleurs remerciée pour son aide, la théorie n'explique pas pourquoi l'espace-temps dans lequel nous vivons a 3 + 1 dimensions[11].

Comme toute théorie prétendant au statut de théorie du tout, la théorie se propose d'unifier les quatre forces fondamentales de la nature – l'interaction forte, l'interaction faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle. La plupart des théories du tout unifient d'abord l'interaction électrofaible (assez bien acceptée) et l'interaction forte en une force électronucléaire, pour ensuite unifier cette interaction avec la gravité. La théorie de Lisi réunit d'abord l'interaction électrofaible et la gravité en une force graviweak (qu'on pourrait traduire par « gravifaible »), puis unifie cette dernière avec la force forte. Cette voie est assez rare, mais est antérieure à la publication de Lisi[12].

Soutiens et réfutations

Cette théorie a « été bien accueillie par quelques physiciens alors qu'elle recevait une couverture médiatique importante[trad 1] », mais a été « surtout reçue avec scepticisme[trad 2] »[13]. Scientific American a rapporté en que cette théorie était « largement ignorée, mais pas totalement[trad 3] » par la communauté des physiciens, certains physiciens partant de cette théorie pour la développer encore plus[14]. Après sa publication, le document est devenu le plus téléchargé d'arXiv[15].

En octobre 2009, Jacques Distler et Skip Garibaldi ont publié sur arXiv un article réfutant cette théorie en avançant l'argument que cette théorie est non chirale[16],[17].

La théorie a été fortement commentée dans tout le monde scientifique. Les critiques ont par exemple souligné que le théorème de Coleman-Mandula invalide la théorie. Lisi réplique que sa théorie viole une prémisse du théorème, à savoir que son espace-temps ne vérifie pas la symétrie de Poincaré[18], ce qui ne convainc toutefois pas ses détracteurs, qui indiquent que le théorème admet des généralisations[19]. En revanche, Lee Smolin a publié un article sur les cas de contournement du théorème, « The Plebanski action extended to a unification of gravity and Yang-Mills theory[20] », dont le résumé (abstract) indique « Cela pourrait s'appliquer à la théorie unifiée par E8 proposée par Lisi[21] », article qui est un des premiers à inclure celui de Lisi dans ses citations. Parmi les critiques, Jacques Distler indique aussi que les fermions du modèle standard ne peuvent être placés dans E8, ce que Lisi reconnaît effectivement comme un problème à résoudre pour sa théorie[22].

Lee Smolin et Carlo Rovelli, fondateurs de la gravitation quantique à boucles, ont salué son travail tandis que des cordistes comme Thibault Damour considèrent son travail comme « en partie imprécis et les parties précises comme fausses ».

La phase suivante de ses travaux consiste à déterminer les masses des plus de 20 nouvelles particules introduites par sa théorie. Si les masses sont suffisamment faibles, les particules pourraient être créées par l'accélérateur de particules LHC, ce qui rendrait sa théorie réfutable[8]. Le LHC pourrait également réfuter sa théorie s'il confirme la supersymétrie (SuSy), rejetée par Lisi, ou en mettant en évidence des dimensions supplémentaires. À ce stade, sa théorie ne donne pas explicitement les masses des nouvelles particules, ni des particules connues d'ailleurs.

Une particularité de sa théorie est de n'avoir aucun paramètre libre, ce qui, souligne Lisi, assure que la théorie sera une réussite ou un échec spectaculaire[23]. En pratique, cela signifie que les masses des particules, par exemple, ne peuvent comporter des paramètres libres comme elles en ont dans le modèle standard, et donc que contrairement au modèle standard, sa théorie ne pourrait pas être retouchée mais devrait être tout à fait rejetée si une de ses prédictions était expérimentée comme fausse.

Toutefois, cette réfutation par l'expérience n'est pas encore possible en pratique : la théorie implique nécessairement des masses fixes pour les particules, mais on n'a pas encore réussi à les prédire explicitement. D'ailleurs on ne peut pas non plus expliciter les masses des particules déjà connues[24].

Médiatisation

L'article de Lisi a été un sujet très commenté par la presse généraliste : postée le sur arXiv, la théorie est commenté par The Daily Telegraph le 14 novembre, et dans New Scientist le 15. En France, Le Monde lui consacre un article le 16.

Le presse de vulgarisation scientifique prend plus de recul : Science & Vie lui consacre sa une et un dossier dans son numéro de janvier 2008, mais Pour la Science et Sciences et Avenir lui consacrent de courts articles indiquant que la théorie est relativement contestée et critiquant l'emballement médiatique. La Recherche n'en parle pas dans sa rétrospective des événements de l'année 2007. À la fin de l'année 2007, l'article n'était toujours pas publié. La théorie fait l'objet d'un article détaillé dans le numéro 400 de Pour la Science de février 2011.

Jacques Distler a d'ailleurs dit que la médiatisation excessive lui mettait une forte pression dans sa démarche de critique, ce dont Lisi s'est excusé[22].

Notes et références

Notes
  1. (en) « received accolades from a few physicists amid a flurry of media coverage »
  2. (en) « widespread skepticism »
  3. (en) « largely but not entirely ignored »

Références
  1. CV de Garret Lisi
  2. « Le Point – Actualité Politique, Monde, France, Économie, High-Tech, Culture », sur Le Point.fr (consulté le ).
  3. Laurent Sacco, « La théorie du tout de Garrett Lisi était mort-née... », Futura-Sciences, (consulté le )
  4. « Un savant très physique », Le Point, n°1843, p. 60.
  5. Il confesse ainsi sur son blog :
    « Mon temps passé à faire de la recherche varie en fonction des semaines. Je peux être obsédé par une idée nouvelle et travailler dessus, ou au contraire passer mon temps à lire. Généralement, je garde un équilibre entre la physique et mes activités de plein air : surf, snowboard et VTT. Je m'occupe de ma copine et je discute sur Internet avec des gens. »
  6. Organisation à but non lucratif, initialement financée par la Fondation Templeton.
  7. Page de recherche des articles de Garrett Lisi
  8. (en) Zeeya Merali, « Is mathematical pattern the theory of everything? », New Scientist, 15 novembre 2007.
  9. « Garrett Lisi : simple Brice de Nice ou Einstein moderne ? », Futura sciences, 20 novembre 2007 :
    « Il n’est pas facile d’expliquer la théorie de Garrett Lisi. Elle repose lourdement sur la théorie des groupes de Lie et surtout sur le plus médiatique d’entre eux, E8. C’est d’ailleurs en lisant un article de John Baez sur la récente cartographie de ce groupe que Lisi s’est rendu compte qu’il devait représenter la pièce du puzzle qui lui manquait et sur lequel il travaillait depuis dix ans. »
  10. Physics World, Volume 20, No 09, September 2007.
  11. (en) « Backreaction: A Theoretically Simple Exception of Everything »
  12. (en) Fabrizio Nesti et Roberto Percacci, « Gravi-Weak Unification », arXiv, 5 juillet 2007.
  13. (en) Amber Dance, « Outsider Science », Symmetry Magazine, 1er avril 2008.
  14. (en) Graham P. Collins, « Wipeout? », Scientific American, mars 2008, p. 30-32.
  15. (en) Simeon Warner, « What's new at the arXiv? », HEP Information Resource Summit, 20 mai 2008 ; la diapositive contenant cette affirmation a été retirée depuis la première publication du diaporama.
  16. (en) Jacques Distler et Skip Garibaldi, « There is no “Theory of Everything” inside E8 », arXiv, 16 mai 2009 ; la version finale date du 26 octobre 2009.
  17. « La théorie du tout de Garrett Lisi était mort-née… », Futura-sciences, .
  18. Il déclare ainsi sur son blog :
    « Yes, the Coleman-Mandula theorem assumes a background spacetime with Poincare symmetry, but this theory doesn't have this background spacetime -- with a cosmological constant, the vacuum spacetime is deSitter. So this theory avoids one of the necessary assumptions of the theorem, and is able to unify gravity with the other gauge fields. On small scales though, Poincare symmetry is a good approximation, and on those scales gravity and the other gauge feels are separate, in accordance with the theorem. (I'm not the first person to dodge C-M this way.) »
  19. Cf. deux commentaires sur le blog Not Even Wrong : 31222 et 31700
  20. « 0712.0977 », texte en accès libre, sur arXiv.
  21. « This may be applied to Lisi's proposal of an E8 unified theory »
  22. « A Little Group Theory… », blog de Jacques Distler ; Lisi répond dans les commentaires.
  23. « Surfer makes waves with scientific 'theory of everything' », cbc.ca,  : « The lack of extraneous structures and free parameters ensures testable predictions, so it will either succeed or fail spectacularly. »
  24. Sciences et Avenir, 1er janvier 2008.

Annexes

Sources

Article connexe

Liens externes
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