Des physiciens ont publié le 12 octobre 2026 une nouvelle méthode mathématique reliant la gravité et l’information quantique, soutenant l’idée que l’espace-temps pourrait émerger directement des champs quantiques à partir de l’entropie relative, selon des recherches diffusées depuis l’émirat de Sharjah.
La dérivation des équations d’Einstein par l’information quantique
Publiée dans la revue Physical Review Letters sous le titre « From Quantum Relative Entropy to the Semiclassical Einstein Equations », une étude récente redéfinit la manière dont la gravité et la physique quantique interagissent. L’équipe de recherche a reconstruit la dérivation thermodynamique de la relativité générale initialement proposée en 1995 par le physicien Ted Jacobson, remplaçant les arguments heuristiques par des outils mathématiques rigoureux issus de la théorie de l’information quantique, ainsi que le rapporte Leon Barkho de l’Université de Sharjah.
Plutôt que d’employer la notion classique d’entropie, les chercheurs utilisent l’entropie relative quantique. Cette mesure quantitative évalue la distinction entre deux états quantiques dans un champ. Selon les auteurs, cette approche permet d’obtenir les équations de la gravité sous une forme corrigée par les effets quantiques.
Le Dr. Albert Much, professeur assistant de théorie quantique des champs et de relativité générale, a déclaré selon Jsonline : « Nous montrons que cette quantité, évaluée à un horizon — une frontière dans l’espace-temps au-delà de laquelle aucune information ne peut être reçue — est égale à l’énergie traversant cet horizon. »
L’entropie relative et les horizons
L’évaluation de l’entropie relative permet de comprendre comment l’information quantique structure l’espace-temps. Pour illustrer ce phénomène, les chercheurs comparent le vide quantique à la surface agitée de la mer, qui n’est jamais parfaitement immobile, où le passage d’une onde correspond à une modification mesurable de l’état quantique par rapport à l’arrière-plan oscillant.
Cette distinction entre les états quantiques dicte la courbure de l’espace-temps sous l’effet de la matière.
La recherche publiée par l’équipe s’appuie sur la relation historique entre l’entropie et l’aire des horizons établie par Bekenstein et Hawking. L’utilisation de ces concepts mathématiques précis offre un cadre inédit pour relier la thermodynamique, l’information quantique et la gravité.
Philipp Dorau, physicien théoricien à l’Institut de physique théorique de l’Université de Leipzig, a indiqué d’après Nanowerk : « La plupart des ingrédients de notre travail sont connus depuis des décennies. Les physiciens étudient depuis longtemps le comportement de la matière quantique près des horizons, comme ceux des trous noirs, ainsi que les propriétés thermiques de l’espace vide. »
Vers une unification entre physique quantique et relativité générale
La théorie de la relativité générale d’Einstein décrit la gravité comme la courbure de l’espace et du temps générée par l’énergie et la matière, tandis que la théorie quantique régit le monde microscopique. Les travaux menés par l’Université de Leipzig et leurs collaborateurs suggèrent que la gravité n’est pas une force fondamentale en soi, mais qu’elle émerge de l’organisation de l’information quantique.
Les chercheurs envisagent désormais d’étendre ces équations pour formuler un modèle complet de gravité quantique.
Pour aller plus loin