Des physiciens relient gravité et information quantique dans une dérivation de l'équation d'Einstein

La théorie de la relativité générale d'Einstein décrit la gravité comme la courbure de l'espace et du temps causée par la matière et l'énergie. La théorie quantique décrit le monde microscopique. Des recherches rapportées par Phys.org le 12 octobre 2026 montrent que la gravité et l'information quantique sont profondément liées, et que la forme de l'espace-temps peut être ramenée à la manière dont l'information est stockée dans les champs quantiques.

En 1995, le physicien Ted Jacobson a montré que les équations d'Einstein peuvent être dérivées de la thermodynamique, la physique de la chaleur et de l'entropie, un peu comme les lois qui régissent un gaz émergent du mouvement de ses molécules. Selon Phys.org, cela suggérait que la gravité pourrait ne pas être fondamentale, mais émerger de quelque chose de plus profond. La nouvelle étude, publiée dans Physical Review Letters, reconstruit cette dérivation à l'aide de méthodes mathématiques qui relient l'information quantique à la géométrie de l'espace-temps.

Les auteurs utilisent l'entropie relative quantique plutôt que la notion classique d'entropie. Selon Phys.org, l'entropie relative mesure dans quelle mesure deux états quantiques peuvent être distingués, comme on distingue une vague qui passe du clapotis constant de la mer. Le Dr Albert Much, professeur assistant de théorie quantique des champs et de relativité générale et coauteur de l'étude, a déclaré : « Nous montrons que cette quantité, évaluée à un horizon — une frontière de l'espace-temps au-delà de laquelle aucune information ne peut être reçue —, est égale à l'énergie qui traverse cet horizon. »

Much a déclaré que la relation entre l'entropie et l'aire des horizons, illustrée par Bekenstein et Hawking, est bien établie. Il a dit que la combiner avec le résultat sur l'entropie relative conduit directement aux équations qui décrivent comment la matière quantique courbe l'espace-temps. Les auteurs ont déclaré que l'importance de leurs résultats repose sur la nouveauté authentique de leur démonstration. Ils ont reconnu que les ingrédients fondamentaux du lien entre information et gravité étaient déjà connus, et ont déclaré que cette relation était souvent présentée au moyen d'intuitions physiques et d'arguments suggestifs plutôt que de preuves mathématiques rigoureuses.

Phys.org a rapporté que l'article et de longues conversations avec les auteurs suggèrent que la recherche pourrait fournir de nouveaux indices sur l'origine de la gravité, une conclusion provisoire fondée sur leur recours à l'entropie relative quantique. Selon le rapport, le lien entre entropie et gravité a reposé pendant des décennies sur des analogies avec la thermodynamique classique. Les auteurs ont déclaré que ce travail constitue une étape importante vers la compréhension de la gravité quantique, le problème ouvert consistant à unir la relativité générale à la théorie quantique.