Lee Smolin - Lee Smolin

Lee Smolin
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Lee Smolin à Harvard
Né ( 1955-06-06 )6 juin 1955 (66 ans)
La ville de New York
Nationalité américain
mère nourricière Hampshire College (BA, 1975)
Université de Harvard (AM, 1978; Ph.D, 1979)
Récompenses Prix ​​Majorana (2007)
Prix ​​commémoratif Klopsteg (2009)
Médaille du jubilé de diamant de la reine Elizabeth II (2013)
Carrière scientifique
Des champs Cosmologie physique
Établissements Institut Perimeter ,
Université de Waterloo
Conseiller de doctorat Sidney Coleman
Stanley Deser

Lee Smolin ( / de la m oʊ l ɪ n / , né le 6 Juin, 1955) est un Américain physicien théoricien , un membre du corps enseignant à l' Institut Perimeter pour la physique théorique , professeur adjoint de physique à l' Université de Waterloo et membre du le corps professoral du département de philosophie de l' Université de Toronto . Le livre de 2006 de Smolin, The Trouble with Physics, critiquait la théorie des cordes comme une théorie scientifique viable. Il a apporté des contributions à la théorie de la gravité quantique , en particulier l'approche connue sous le nom de gravitation quantique à boucle . Il préconise que les deux approches principales de la gravité quantique, la gravité quantique à boucles et la théorie des cordes , peuvent être conciliées en tant qu'aspects différents de la même théorie sous-jacente. Ses intérêts de recherche incluent également la cosmologie , la théorie des particules élémentaires , les fondements de la mécanique quantique et la biologie théorique .

Jeunesse

Smolin est né à New York . Son frère, David M. Smolin , est devenu professeur à la Cumberland School of Law de Birmingham, en Alabama.

Éducation et carrière

Smolin a abandonné le lycée de Walnut Hills à Cincinnati , Ohio , et a fait ses études au Hampshire College . Il a obtenu son doctorat en physique théorique de l'Université Harvard en 1979. Il a occupé des postes de recherche postdoctorale à l' Institute for Advanced Study à Princeton, New Jersey , au Kavli Institute for Theoretical Physics à Santa Barbara et à l' Université de Chicago , avant de devenir un membre du corps professoral des universités d' État de Yale , Syracuse et Pennsylvanie . Il a été chercheur invité à l'Institute for Advanced Study en 1995 et professeur invité à l' Imperial College de Londres (1999-2001) avant de devenir l'un des membres fondateurs du corps professoral du Perimeter Institute en 2001.

Théories et travaux

Gravité quantique en boucle

Smolin a contribué à la théorie de la gravitation quantique à boucles (LQG) en collaboration avec Ted Jacobson , Carlo Rovelli , Louis Crane, Abhay Ashtekar et d'autres. LQG est une approche de l'unification de la mécanique quantique avec la relativité générale qui utilise une reformulation de la relativité générale dans le langage des théories des champs de jauge , qui permet l'utilisation de techniques issues de la physique des particules, notamment l'expression des champs en termes de dynamique de boucles . Avec Rovelli, il a découvert le caractère discret des zones et des volumes et a trouvé leur expression naturelle en termes de description discrète de la géométrie quantique en termes de réseaux de spins . Ces dernières années, il s'est concentré sur la connexion du LQG à la phénoménologie en développant des implications pour les tests expérimentaux des symétries de l'espace-temps ainsi qu'en étudiant comment les particules élémentaires et leurs interactions pourraient émerger de la géométrie de l'espace-temps.

Approches indépendantes du contexte de la théorie des cordes

Entre 1999 et 2002, Smolin a fait plusieurs propositions pour fournir une formulation fondamentale de la théorie des cordes qui ne dépend pas de descriptions approximatives impliquant des modèles d'espace-temps de fond classiques.

Tests expérimentaux de gravité quantique

Smolin fait partie des théoriciens qui ont proposé que les effets de la gravité quantique puissent être sondés expérimentalement en recherchant les modifications de la relativité restreinte détectées dans les observations de phénomènes astrophysiques à haute énergie. Il s'agit notamment des rayons cosmiques de très haute énergie, des photons et des neutrinos des sursauts gamma. Parmi les contributions de Smolin figurent la coinvention de la relativité restreinte (avec João Magueijo , indépendamment des travaux de Giovanni Amelino-Camelia ) et de la localité relative (avec Amelino-Camelia, Laurent Freidel et Jerzy Kowalski-Glikman).

Fondements de la mécanique quantique

Smolin a travaillé depuis le début des années 1980 sur une série de propositions de théories des variables cachées, qui seraient des théories déterministes non locales qui donneraient une description précise des phénomènes quantiques individuels. Ces dernières années, il a été le pionnier de deux nouvelles approches de l'interprétation de la mécanique quantique suggérées par ses travaux sur la réalité du temps, appelées interprétation d'ensemble réel et principe de préséance.

Sélection naturelle cosmologique

Article détaillé : Sélection naturelle cosmologique

L'hypothèse de Smolin sur la sélection naturelle cosmologique, également appelée théorie des univers féconds , suggère qu'un processus analogue à la sélection naturelle biologique s'applique à la plus grande des échelles. Smolin a publié l'idée en 1992 et l'a résumée dans un livre destiné à un public profane intitulé La vie du cosmos .

Les trous noirs ont un rôle dans la sélection naturelle. En théorie féconde, un trou noir qui s'effondre provoque l'émergence d'un nouvel univers de "l'autre côté", dont les paramètres constants fondamentaux (masse des particules élémentaires, constante de Planck , charge élémentaire , etc.) peuvent différer légèrement de ceux de l'univers où le trou noir s'est effondré. Chaque univers donne ainsi naissance à autant de nouveaux univers qu'il possède de trous noirs. La théorie contient les idées évolutionnistes de "reproduction" et de "mutation" des univers, et est donc formellement analogue aux modèles de biologie des populations .

Lorsque Smolin a publié la théorie en 1992, il a proposé comme prédiction de sa théorie qu'aucune étoile à neutrons ne devrait exister avec une masse de plus de 1,6 fois la masse du soleil. Plus tard, ce chiffre a été porté à deux masses solaires suite à une modélisation plus précise de l'intérieur des étoiles à neutrons par les astrophysiciens nucléaires. Smolin a également prédit que l'inflation, si elle est vraie, ne doit être que dans sa forme la plus simple, régie par un seul champ et paramètre. Les deux prédictions ont tenu le coup, et elles démontrent la thèse principale de Smolin : que la théorie de la sélection naturelle cosmologique de Popper est falsifiable .

Contributions à la philosophie de la physique

Smolin a contribué à la philosophie de la physique à travers une série d'articles et de livres qui prônent la vision relationnelle, ou leibnizienne , de l'espace et du temps. Depuis 2006, il collabore avec le philosophe brésilien et professeur à la Harvard Law School Roberto Mangabeira Unger sur les questions de la réalité du temps et de l'évolution des lois ; en 2014, ils ont publié un livre, ses deux parties étant écrites séparément.

Un livre d'exposition des vues philosophiques de Smolin est paru en avril 2013. Time Reborn soutient que la science physique a rendu le temps irréel alors que, comme le souligne Smolin, c'est la caractéristique la plus fondamentale de la réalité : « L'espace peut être une illusion, mais le temps doit être réel. " (p.179). Une description adéquate selon lui donnerait un univers leibnizien : les indiscernables ne seraient pas admis et toute différence devrait correspondre à une autre différence, comme le veut le principe de raison suffisante . Quelques mois plus tard, un texte plus concis était disponible dans un article intitulé Temporal Naturalism .

Le problème avec la physique

Le livre de 2006 de Smolin, The Trouble with Physics, a exploré le rôle de la controverse et du désaccord dans le progrès de la science. Il a fait valoir que la science progresse plus rapidement si la communauté scientifique encourage le désaccord le plus large possible entre les professionnels formés et accrédités avant la formation d'un consensus provoqué par la confirmation expérimentale des prédictions de théories falsifiables. Il a suggéré que cela signifiait la promotion de divers programmes de recherche concurrents, et que la formation prématurée de paradigmes non forcés par des faits expérimentaux peut ralentir les progrès de la science.

Comme étude de cas, The Trouble with Physics s'est concentré sur la question de la falsifiabilité de la théorie des cordes en raison des propositions que le principe anthropique soit utilisé pour expliquer les propriétés de notre univers dans le contexte du paysage des cordes. Le livre a été critiqué par le physicien Joseph Polchinski et d'autres théoriciens des cordes.

Dans son livre précédent Three Roads to Quantum Gravity (2002), Smolin a déclaré que la gravité quantique à boucles et la théorie des cordes étaient essentiellement le même concept vu sous des perspectives différentes. Dans ce livre, il privilégiait également le principe holographique . The Trouble with Physics , d'autre part, critiquait fortement l'importance de la théorie des cordes dans la physique théorique contemporaine, qui, selon lui, a supprimé la recherche dans d'autres approches prometteuses. Smolin suggère que la théorie des cordes souffre de graves lacunes et a un quasi-monopole malsain dans la communauté de la théorie des particules. Il a appelé à une diversité d'approches de la gravité quantique et a fait valoir qu'une plus grande attention devrait être accordée à la gravité quantique en boucle, une approche conçue par Smolin. Enfin, The Trouble with Physics s'intéresse aussi largement au rôle de la controverse et à la valeur des diverses approches dans l'éthique et le processus de la science.

La même année que The Trouble with Physics a été publié, Peter Woit a publié un livre pour les non-spécialistes dont la conclusion était similaire à celle de Smolin, à savoir que la théorie des cordes était un programme de recherche fondamentalement défectueux.

Vues

Le point de vue de Smolin sur la nature du temps :

De plus en plus, j'ai le sentiment que la théorie quantique et la relativité générale se trompent profondément sur la nature du temps. Il ne suffit pas de les combiner. Il y a un problème plus profond, qui remonte peut-être au début de la physique.

Smolin ne croit pas que la mécanique quantique soit une "théorie finale":

Je suis convaincu que la mécanique quantique n'est pas une théorie définitive. Je le crois parce que je n'ai jamais rencontré d' interprétation de la formulation actuelle de la mécanique quantique qui ait un sens pour moi. J'ai étudié la plupart d'entre eux en profondeur et j'y ai beaucoup réfléchi, et à la fin, je n'arrive toujours pas à vraiment comprendre la théorie quantique telle qu'elle est.

Dans un article de 2009 , Smolin a exprimé les points de vue philosophiques suivants (les phrases en italique sont des citations) :

  • Il n'y a qu'un seul univers. Il n'y en a pas d'autres, ni rien d'isomorphe . Smolin nie l'existence d'un multivers "intemporel" . Ni d'autres univers ni des copies de notre univers - à l'intérieur ou à l'extérieur - n'existent. Aucune copie ne peut exister dans l'univers, car aucun sous-système ne peut modéliser avec précision le système plus vaste dont il fait partie. Aucune copie ne peut exister en dehors de l'univers, car l'univers est par définition tout ce qui existe. Ce principe exclut également la notion d'objet mathématique isomorphe en tout point à l'histoire de l'univers entier, notion plus métaphysique que scientifique.
  • Tout ce qui est réel est réel dans un instant, qui est une succession d'instants. Tout ce qui est vrai est vrai du moment présent . Non seulement le temps est réel, mais tout ce qui est réel est situé dans le temps. Rien n'existe intemporellement.
  • Tout ce qui est réel dans un instant est un processus de changement menant aux instants suivants ou futurs. Tout ce qui est vrai est alors une caractéristique d'un processus dans ce processus provoquant ou impliquant des moments futurs . Ce principe intègre la notion que le temps est un aspect des relations causales. Une raison pour l'affirmer, c'est que tout ce qui n'a existé qu'un instant, sans causer ou impliquer un aspect du monde à un instant futur, aurait disparu l'instant suivant. Les choses qui persistent doivent être considérées comme des processus menant à des processus nouvellement modifiés. Un atome à un moment donné est un processus menant à un atome différent ou modifié au moment suivant.
  • Les mathématiques sont dérivées de l'expérience en tant que généralisation des régularités observées, lorsque le temps et la particularité sont supprimés . Sous ce titre, Smolin prend ses distances avec le platonisme mathématique , et donne sa réaction à « L'efficacité déraisonnable des mathématiques dans les sciences naturelles » d' Eugène Wigner .

Smolin considère le rejet de l'idée d'un créateur comme essentiel à la cosmologie pour des motifs similaires à ses objections contre le multivers. Il n'exclut ni ne rejette définitivement la religion ou le mysticisme mais croit plutôt que la science ne devrait traiter que de ce qui est observable. Il s'oppose également au principe anthropique , qui selon lui « ne peut pas nous aider à faire de la science ».

Il préconise également des « principes pour un avenir ouvert » qui, selon lui, sous-tendent le travail à la fois des communautés scientifiques saines et des sociétés démocratiques : « (1) Lorsqu'un argument rationnel à partir de preuves publiques suffit pour trancher une question, il doit être considéré comme tel. (2) Lorsque l'argument rationnel des preuves publiques ne suffit pas à trancher une question, la communauté doit encourager un large éventail de points de vue et d'hypothèses compatibles avec une tentative de bonne foi de développer des preuves publiques convaincantes. (Time Reborn p 265.)

Lee Smolin a été un invité récurrent sur Through the Wormhole .

Récompenses et honneurs

Smolin a été nommé n°21 sur la liste des 100 meilleurs intellectuels publics du magazine Foreign Policy . Il est également l'un des nombreux physiciens surnommés le " Nouvel Einstein " par les médias. The Trouble with Physics a été nommé par le magazine Newsweek comme numéro 17 sur une liste de 50 "Livres pour notre temps", le 27 juin 2009. En 2007, il a reçu le prix Majorana de l'Electronic Journal of Theoretical Physics, et en 2009 le Klopsteg Prix ​​commémoratif de l'Association américaine des professeurs de physique (AAPT) pour « accomplissements extraordinaires dans la communication de l'enthousiasme de la physique au grand public », il est membre de la Société royale du Canada et de l'American Physical Society. En 2014, il a reçu le Buchalter Cosmology Prize pour un ouvrage publié en collaboration avec Marina Cortês.

Vie privée

Smolin est né à New York. Son père était Michael Smolin, ingénieur en environnement et procédés et sa mère était la dramaturge Pauline Smolin. Lee Smolin est resté impliqué dans le théâtre en devenant consultant scientifique pour des pièces telles que A Walk in the Woods de Lee Blessing , Background Interference de Drucilla Cornell et Infinity de Hannah Moscovitch .

Smolin est marié à Dina Graser, avocate et consultante en politique urbaine à Toronto , en Ontario. Il était auparavant marié à Fotini Markopoulou-Kalamara . Son frère est le professeur de droit David M. Smolin .

Publications

Les références

Liens externes