Cube des théories physiques

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Le cube des théories physiques^{[1],[2],[N 1]} ou cube des théories^{[3],[N 2]} est une description synthétique de la physique, qui consiste à représenter, à l'aide des trois constantes G, 1/c et h, les relations entre les théories, actuelles et futures, de la physique et leur domaine respectif de validité.

Chaque constante est un axe du cube et chaque sommet est associé à une théorie.

À la suite de John Stachel (en)^[4], le cube est parfois dénommé le cube de Bronstein^{[N 3]} ou cube de Bronstein des théories^{[N 4]}, en l'honneur de Matveï Bronstein^[7].

Il est parfois dénommé le cube cGh^{[N 5]} ou cube cGħ^{[N 6]}, en raison de la notation des trois constantes physiques utilisées :

• la constante gravitationnelle, notée ${\displaystyle G}$ ;
• la vitesse de la lumière dans le vide, notée ${\displaystyle c}$ ;
• la constante de Planck, notée ${\displaystyle h}$, ou la constante de Planck réduite, notée ${\displaystyle \hbar }$.

Le cube des théories physiques trouve son origine dans une « plaisanterie estudiantine »^[8],[9] de trois futurs éminents physiciens théoriciens du XX^e siècle : George Gamow (1904-1968), Dmitri Ivanenko (1904-1994) et Lev Landau (1908-1968). En 1927, tous trois étudiants à l'université d'État de Moscou, ils décident d'écrire un article en cadeau pour une étudiante qu'ils courtisent^[9],[10]. Considérant leur article comme insignifiant, aucun de ses coauteurs ne s'y réfère au cours de leurs carrières^[9]. Ce n'est qu'en 1991 que le physicien russe Lev Okun le sort de l'oubli^{[9],[11],[12]}.

Les premières représentations du cube sont dues à Abraham Zelmanov (en)^[13] (1913-1987) en 1967^[14],[15] et 1969^[16].

Le cube est un cube unité.

Chaque sommet du cube est associé à une théorie, à savoir :

• le sommet 000 à la mécanique newtonienne, ni relativiste ni quantique^[13] ;
• le sommet c00 à la relativité restreinte^[13] ;
• le sommet 0ħ0 à la mécanique quantique, non relativiste^[13] ;
• le sommet 00G à la gravitation newtonienne ;
• le sommet cħ0 à la théorie quantique des champs^[13] ;
• le sommet c0G à la relativité générale^[13] ;
• le sommet 0ħG à la gravitation quantique, non relativiste ;

et :

• le sommet cħG à une théorique relativiste et quantique de la gravitation dite théorie du tout^[13].

 : document utilisé comme source pour la rédaction de cet article.

• [Gamow, Ivanenko et Landau 1928] (ru) George Gamow, Dmitri Ivanenko et Lev Landau, « Мировые постоянные и предельный переход », Журнал русского физ.-хим. общества. Часть физическая, t. LX,‎ 1928, p. 13-17, trad. :
  • [Gamow, Ivanenko et Landau 2002] (en) George Gamow, Dmitri Ivanenko et Lev Landau (trad. du russe par A. Isaakyan), « World constants and limiting transition », Physics of Atomic Nuclei, vol. 65, n^o 7,‎ juill. 2002, p. 1373-1375 (OCLC 5650322236, DOI 10.1134/1.1495650, Bibcode 2002PAN....65.1373G, lire en ligne [PDF]).
• [Bronstein 1933] (ru) Bronstein, « К вопросу о возможной теории мира как целого », Успехи астрономических наук,‎ 1933, p. 3-30.
• [Zelmanov 1967] (ru) Abraham L. Zelmanov, « Kosmologia », dans Развитие астрономии в СССР : 1917-1967 (Razvitie astronomii v SSSR : 1917-1967), Moscou, Nauka,‎ 1967, 1^re éd. (OCLC 5629657), p. 320-390.

• [Andrianov et Manevitch 2002] (en) Igor V. Andrianov et Leonid I. Manevitch (avec la collab. de Michiel Hazewinkel), Asymptotology : ideas, methods, and applications, Dordrecht, Boston et Londres, Kluwer Academic, coll. « Mathematics and its applications » (n^o 551), nov. 2002, 1^re éd., 1 vol., XVII-252, ill. et fig., 15,6 × 23,4 cm (ISBN 978-1-4020-0960-0 et 978-1-4613-4816-0, EAN 9781402009600, OCLC 470559376, BNF 38970464, DOI 10.1007/978-1-4419-9162-1, SUDOC 075183072, présentation en ligne, lire en ligne), chap. 5, § 7 (« The cube of theories »), p. 112-114.
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• [Barrow 2005] John D. Barrow (trad. de l'anglais par Pierre Kaldy), Les constantes de la nature [« The constants of nature »], Paris, O. Jacob, coll. « Sciences », sept. 2005, 1^re éd., 1 vol., 332, ill. et fig., 15,5 × 24 cm (ISBN 978-2-7381-1671-0, EAN 9782738116710, OCLC 63682144, BNF 40047556, SUDOC 092634745, présentation en ligne, lire en ligne), chap. 4, p. 66-70. 
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• [Uzan 2003] Jean-Philippe Uzan, « Dimensions et constantes fondamentales », dans Gilles Cohen-Tannoudji et Émile Noël (éd. et introd.), Le réel et ses dimensions (actes de la 8^e rencontre Physique et interrogations fondamentales, coorganisée par la Société française de physique et la Bibliothèque nationale de France, et tenue le 19 nov. 2003), Les Ulis, EDP Sciences, coll. « Physique et interrogations fondamentales », déc. 2003, 1^re éd., 1 vol., 131, ill. et fig., 15 × 21,5 cm (ISBN 978-2-86883-693-9, EAN 9782868836939, OCLC 469410958, BNF 39084344, SUDOC 076577104, présentation en ligne, lire en ligne), chap. 2, p. 25-56. 
• [Uzan et Lehouc 2005] Jean-Philippe Uzan et Roland Lehoucq, Les constantes fondamentales, Paris, Belin, coll. « Belin Sup / Sciences – Histoire des sciences », mai 2005, 1^re éd., 1 vol., 487, ill. et fig., 17 × 24 cm (ISBN 978-2-7011-3626-4, EAN 9782701136264, OCLC 300532710, BNF 39295528, SUDOC 087569523, présentation en ligne, lire en ligne)  :
  • introd., chap. 1^er, sect. 3, § 3.3 : « Le cube des théories physiques », p. 36-37 ;
  • 1^re part., chap. 4, sect. 3 : « Une plaisanterie estudiantine », p. 119 ;
  • 1^re part., chap. 4, extrait n^o 11 : « Constantes universelles et transitions limite » de G. Gamow, D. Ivanenko et L. Landau (1928), p. 133.

• [Hossenfelder 2011] (en) Sabine Hossenfelder, « The cube of physical theories » [« Le cube des théories physiques »], sur Backreaction (blogue), mai 2011.

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