La théorie du Tout a pour but d’expliquer l’ensemble de tous les phénomènes physiques. Soit une théorie unique décrivant l’ensemble de l’univers, en passant par l’infiniment grand et l’infiniment petit. Chouette programme non ?! Qui n’est pas encore fini au point d’en faire la quête de beaucoup de physiciens. Avant de continuer sur ce sujet passionnant, il est nécessaire de fournir quelques bases pour mieux saisir les enjeux. Rien de bien compliqué je vous rassure. Suffit d’huiler vos neurones et d’ouvrir grand vos esgourdes !

Il existe 4 interactions (ou forces) fondamentales.

• L’interaction électromagnétique. Elle se manifeste sous deux formes, la force électrique et la force magnétique. Elles ont pour point commun de s’exercer entre des particules chargées. Cette interaction sous-entend les propriétés chimiques des atomes.
• L’interaction faible. Elle est responsable de certaines désintégrations nucléaires à l’origine de la radioactivité.
• L’interaction forte. Elle assure la cohésion des particules à l’intérieur des noyaux atomiques (protons, neutrons).
• L’interaction gravitationnelle. Elle est responsable de l’attraction des masses, elle explique la pesanteur et le mouvement des corps célestes (étoiles, planètes, galaxies…).

Ces 4 forces élémentaires régissent l’Univers et tous les événements en physique. Une tentative d’unification des trois premières forces (électromagnétisme, interactions faible et forte) fut couronnée de succès. Par contre, beaucoup se cassent encore les dents pour intégrer la gravitation, la seule qui s’obstine à faire son « électron libre » ! Allons un peu plus loin et rappelons la dominance de deux grands points de vue :

• La mécanique quantique qui regroupe plusieurs théories physiques sous l’appellation de physique quantique. Son application est de décrire l’infiniment petit, c’est à dire le monde microscopique: atomes, particules et certaines propriétés du rayonnement électromagnétique. Cette mécanique met en jeu les trois premières forces. Elle vit le jour entre 1922 et 1927 par Bohr, Dirac, de Broglie, Heisenberg, Jordan, Pauli et Schrödinger. D’autres la complétèrent : Bose, Fermi et Von Neumann… Je ne peux citer tous les noms !
• La relativité générale décrit, au contraire, l’infiniment grand, c’est à dire le monde macroscopique : planètes, satellites, étoiles et – à une échelle plus grande – les galaxies, nébuleuses.. L’Univers quoi ! Elle est se base essentiellement sur la gravitation. Question à deux balles : qui fut le fondateur ? Le célèbre Einstein qui l’a élaboré entre 1905 et 1907 avec l’aide de Grossmann et Hilbert.

Je rappelle que la théorie du Tout vise à unifier les 4 interactions fondamentales et, par là même, réconcilier la mécanique quantique et la relativité générale. Y’a un p’tit hic : elles sont désespérément incompatibles bien qu’elles aient prouvé mille fois leur solidité dans moult expériences et observations. Cette incompatibilité vient du fait que les domaines d’application sont très différents. Que peut-il avoir de commun entre une galaxie et un atome, entre le macro et le micro ? Des exceptions existent toutefois : le trou noir (un corps ayant une masse extrême au point de tout absorber, lumière comprise). Il relève de la relativité générale à cause de sa puissance gravitationnelle et son attraction inimaginables. Ce qui entraîne une « singularité », c’est à dire des conditions extrêmes dans le trou noir qui relèvent de la mécanique quantique. Il pourrait être un bon candidat pour réconcilier les deux théories…

Je ne vais pas plus loin. Avec tous ces éléments en clés, une question peut être vous brûle les lèvres : « et alors ? A quoi servira cette théorie du Tout ? ». Sachez, mes p’tits ouistitis impertinents (et il le faut !) que plus une théorie est simple, plus elle explique un maximum de phénomènes et meilleure elle est. Du moins jusqu’à qu’une théorie encore plus simple la remplace. Imaginez, avec une seule théorie galante, vous expliquez tous les phénomènes observés dans l’Univers ! De quoi susciter un pétillement dans les yeux des physiciens, vous ne croyez pas ? D’où le sens du terme « quête ». Paradoxe, paradoxe, quand tu nous tiens… Cette recherche de vouloir tout expliquer par une approche scientifique ne relèverait pas aussi de la métaphysique au fond ? Encore plus paradoxale : si jamais cette théorie du Tout serait enfin menée à terme, serait-elle capable de s’expliquer elle même puisqu’elle décrirait tous les phénomènes en physique ? Ce serait une théorie ultime. Et alors ? Son apparition signifierait l’arrêt de nouvelles connaissances ou de nouvelles approches dans la physique ? Rien n’en est moins sûr ! Je fais référence au début du 20e siècle ou la physique classique proclamait qu’il n’y avait plus grand chose à découvrir. Manque de pot pour les conservateurs : la mécanique quantique et la relativité générale chamboulèrent tout ce bel édifice. Je suis persuadé qu’il en sera de même dans les décennies à venir !

Plus de détails…
– Le big bang
– La recherche d’une théorie du tout