E11 Cosmologie quantique

Topique

L'élément central de ce modèle est la cosmologie quantique, la tentative de quantifier la gravité elle-même afin de décrire l'univers à l'instant précédant le temps de Planck.

Cette même cosmologie quantique repose sur l'équation de Wheeler-DeWitt, qui sert d'équation de Schrödinger pour l'univers entier, mais avec une particularité notable : cette équation ne contient aucune variable temporelle explicite. Ceci donne lieu à ce que l'on appelle le problème du temps en cosmologie quantique — c'est-à-dire la difficulté de décrire une évolution sans cadre temporel dans lequel évoluer.

Dans ce même cadre quantique, les fluctuations quantiques du champ d'inflaton, lors de leur passage à travers l'horizon pendant l'inflation, sont étirées jusqu'à se comporter comme des fluctuations classiques. Cet étirement fait que ces fluctuations initialement quantiques deviennent précisément l'origine du spectre primordial des perturbations observé dans l'univers aujourd'hui.

L'entropie de Bekenstein-Hawking, quant à elle, relie la gravité, la thermodynamique et l'information en associant directement l'entropie d'un trou noir à la surface de son horizon des événements : un horizon des événements plus grand implique nécessairement une entropie plus élevée.

Pour décrire pleinement cet ensemble de phénomènes, deux approches principales se disputent actuellement l'attention : la gravité quantique à boucles et la théorie des cordes ; aucune n'a encore produit de prédiction observationnelle permettant de les distinguer. Ainsi, de la cosmologie quantique qui ouvre ce document à ces deux approches encore indiscernables qui le concluent, en passant par l'équation qui régit l'univers tout entier, l'origine quantique du spectre primordial et l'entropie qui relie la gravité, la thermodynamique et l'information, la cosmologie quantique rend la physique la plus infime qui existe – celle du monde quantique lui-même – indiscernable de la physique la plus vaste qui existe – celle de l'univers tout entier.

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