Deux siècles de physique bâtis sur un terrain fragile.
Depuis plus de 200 ans, la thermodynamique explique pourquoi les moteurs fonctionnent et les réfrigérateurs refroidissent. Il est connecté à la vie quotidienne car il a commencé comme un outil d’ingénierie. Les gens voulaient maximiser l’efficacité thermique. Simple. Mais les calculs sous-jacents n’ont jamais été assez rigoureux.
Maintenant, cela change.
Bryan Roberts de la London School of Economics reconstruit la théorie. Il abandonne les méthodes traditionnelles. Au lieu de cela, il utilise la machinerie lourde de la théorie quantique des champs. C’est un départ. Un audacieux.
Il y a en quelque sorte deux niveaux en thermonamique », dit-il.
Roberts divise le monde en accessible et inaccessible. Pensez à un piston de moteur. Vous pouvez le saisir. Déplacez-le. C’est du travail. Une manipulation réelle et tangible. Ensuite, il y a de la chaleur. Énergie perdue. La chaleur est difficile à cerner. Vous ne pouvez pas le tenir comme une clé. Roberts appelle cela l’énergie cachée.
Les manuels standards traitent le travail et la chaleur sur un pied d’égalité. Résumez-les simplement. Roberts n’est pas d’accord. Il voit la hiérarchie.
Entrez dans la théorie des jauges.
Imaginez des billes roulant sur un sol. Ils ont l’air identiques. Coquilles blanches identiques. Mais au fond, chaque marbre possède une couleur unique. Vous ne pouvez pas voir la couleur. Vous ne pouvez regarder que le rouleau.
Roberts cartographie la thermodynamique exactement de cette façon. Le mouvement visible ? C’est l’espace observable. Les couleurs cachées ? L’espace groupé. L’un se projette sur l’autre. Comme une ombre révélant la forme de l’objet qui la projette.
C’est important.
Température et entropie ? Ce ne sont plus des concepts vagues. Roberts les définit à travers cette projection géométrique. Cela fonctionne pour les moteurs de voiture. Cela fonctionne même pour les trous noirs. Une application plus fluide des règles là où il n’en existait pas auparavant.
Cela ressemble-t-il à de pures mathématiques abstraites ?
Peut-être pas pour longtemps. Les expériences sur les jonctions moléculaires le suggèrent déjà. Ils suggèrent une version thermodynamique de l’effet Aharonov-Bohm. En mécanique quantique, les particules chargées détectent des champs magnétiques cachés avec lesquels elles ne devraient théoriquement pas interagir. La chaleur pourrait faire quelque chose de similaire. Variables cachées apparaissant dans la réalité physique.
Roberts l’a présenté lors d’une conférence à Irvine le 16 juin. La réaction a été positive. Lucas Céleri, de l’Université fédérale de Goiás au Brésil, trouve l’idée très belle.
Il s’inquiète de la thermodynamique quantique. Les définitions sont confuses. Trop de versions de « travail » et de « chaleur » circulent. La théorie des jauges pourrait enfin imposer l’ordre. Céléri et son équipe voient déjà des résultats. Les résultats quantiques standards correspondent au nouveau modèle.
Le véritable test demeure.
Relativité restreinte. Les règles d’Einstein. Les fusionner avec la thermodynamique est notoirement difficile. Luttes mathématiques classiques. Céléri soupçonne que les structures à gabarit font mieux le travail. Les mathématiques correspondent à la physique.
Ou ce n’est pas le cas.
Le temps nous dira si les ombres peuvent expliquer la lumière.
