Une chanson vous émeut-elle particulièrement? Une phrase sonne-t-elle comme de la musique à vos oreilles? Nous avons tous des préférences.

Les physiciens expliquent les merveilles de l’univers dans le langage symbolique des mathématiques. Il est donc normal qu’ils éprouvent une affection particulière pour certaines équations.

Nous avons demandé à 14 scientifiques de nous révéler l’équation la plus chère à leur cœur et de nous dire pourquoi.

Rob Moore / Directeur adjoint, Institut des sciences des matériaux et de l’énergie, Université Stanford

« Je ne vois aucune autre équation qui ait eu un impact plus spectaculaire sur notre histoire et notre monde. C’est en connaissant F=ma que nous avons pu construire une grande partie de ce qui nous entoure. »

Visionnez la conférence publique prononcée par Rob Moore à l’Institut Périmètre : Un monde de matériaux — Construire l’avenir à partir des atomes.

Natalie Panek / Spécialiste des fusées, MDA Corp.

« À l’école secondaire, cette équation m’a amenée à faire un travail de recherche sur l’estimation de la quantité de matière sombre dans l’univers à partir des courbes de rotation des galaxies. Cela m’a permis de découvrir les travaux inspirants de Vera Rubin. Ce travail a été le point de départ de ma carrière en aérospatiale. »

Visionnez l’allocution de Natalie Panek lors de la conférence Inspiring Future Women in Science (Inspirer les futures scientifiques) tenue à l’Institut Périmètre en 2016.

Dianna Cowern / La « physicienne » de YouTube

« Mes équations favorites sont celles de Maxwell. Je suis fascinée par la nature invisible de l’électricité et du magnétisme. Quand on applique la relativité à ces équations, on voit le lien entre l’électricité et le magnétisme. C’est fou! »

Visionnez un extrait de l’exposé présenté par Dianna Cowern lors de la conférence Inspiring Future Women in Science (Inspirer les futures scientifiques) tenue à l’Institut Périmètre en 2015.

Damian Pope / Scientifique au sein de l’équipe de diffusion des connaissances de l’Institut Périmètre

« Le monde quantique a rendu perplexes certains des esprits les plus brillants de l’histoire. Cette équation représente le moment de grâce où tout est finalement tombé en place en 1926. Elle contribue à décrire avec succès des choses aussi diverses que les électrons qui circulent dans un ordinateur et les réactions qui font que le soleil brille. »

Emily Levesque / Astronome, Université de l’État de Washington

« La relation entre la luminosité, le rayon et la température des étoiles est une équation faussement simple : elle montre que la luminosité d’une étoile augmente avec son rayon et sa température. Cela en fait une équation très élégante et facile à comprendre. »

Visionnez la conférence publique prononcée par Emily Levesque à l’Institut Périmètre : Les étoiles les plus étranges de l’univers.

S. James Gates fils / Théoricien des cordes, Université Brown

« Les images ci-contre s’appellent des Adinkra. Elles sont produites par les équations affichées au milieu. J’émets l’hypothèse que tous les systèmes (particules, champs, cordes) qui ont une propriété de supersymétrie doivent par conséquent contenir des Adinkra (comme tous les systèmes biologiques contiennent des gènes). »

Visionnez une vidéo dans laquelle S. James Gates fils explique des « surprises de la supersymétrie ».

Renée Hložek / Astrophysicienne, Institut Dunlap de l’Université de Toronto

« J’aime beaucoup les équations de champ d’Einstein pour leur simplicité et la profondeur avec laquelle elles nous révèlent l’univers dans toute sa splendeur. Cette équation est absolument magnifique et, même si elle n’est pas simple en soi, elle est générale à en couper le souffle! »

Matt Parker / Comique mathématicien

« Cette identité n’est pas une véritable équation, mais plutôt une suite infinie qui donne le nombre pi. C’est un excellent exemple des modèles inattendus que l’on trouve en mathématiques, et elle révèle une logique profonde qui lie une suite infinie et la constante du cercle. Pour moi, les mathématiques consistent à découvrir et à exploiter des modèles, et celui-ci en est l’un de mes exemples favoris. »

Visionnez une « lutte à finir » autour du nombre pi à l’Institut Périmètre, à laquelle participe Matt Parker.

Ethan Siegel / Astrophysicien, Université Lewis & Clark College

« La première équation de Friedmann décrit comment, à partir de ce que contient l’univers, son rythme d’expansion évolue dans le temps. Pour savoir d’où vient l’univers et où il s’en va, il suffit de mesurer son contenu et son rythme actuel d’expansion. Cette équation permet de prédire tout le reste! »

Sean Carroll / Astrophysicien, Caltech

« La définition de l’entropie donnée par Ludwig Boltzmann est gravée sur sa pierre tombale. Cette équation faussement simple établit un lien entre le monde macroscopique sous-jacent et le monde émergent de notre expérience, et elle aide à comprendre la flèche du temps. Et en plus, c’est assez provocateur de faire mettre une équation sur une pierre tombale. »

Marina Cortês / Cosmologiste, Université d’Édimbourg

« Le deuxième principe de la thermodynamique est à la fois profond et mystérieux. Comme le dit Arthur Eddington dans une citation célèbre, on peut violer toutes les lois, mais si une théorie viole le second principe … elle ne peut que s’effondrer dans une suprême humiliation. »

Jon Butterworth / Physicien des particules, Collège universitaire de Londres

« À l’école secondaire, nous tracions des traits sur du papier quadrillé pour mesurer le gradient de tangentes. Mon professeur de mathématiques nous a montré comment dériver l’équation de la courbe pour obtenir chaque fois la réponse exacte. Je suis toujours frappé par le pouvoir qu’ont des trucs mathématiques de donner une solution exacte à un problème réel. »

Visionnez la conférence publique prononcée par Jon Butterworth en 2015 à l’Institut Périmètre : La particule la plus recherchée.

Barak Shoshany / Doctorant à l’Institut Périmètre

« La relation entre le champ de bases vectorielles (aussi appelé tétrade ou repère mobile) et la métrique est le point de départ d’une formulation que je considère particulièrement élégante et claire de la relativité générale. Elle a mené à des idées intéressantes sur la gravitation classique comme sur la gravitation quantique. »

Carlo Rovelli / Théoricien de la gravitation quantique, Centre de physique théorique de Luminy

« Lee Smolin et moi avons trouvé cette équation il y a quelques années. Elle définit les valeurs propres de l’opérateur d’aire, qui exprime le caractère quantique de la géométrie. J’espère qu’un jour ses conséquences seront testées. »

Nathan Berkovits / directeur de l’Institut sud américain de recherche fondamentale (SAIFR) de l’ICTP

« Cette équation de contraintes introduite par Elie Cartan dans les années 1930 définit une variable mathématique, λ^α, appelée spineur pur, qui joue un rôle crucial dans la quantification covariante d’une supercorde. »

L’Institut Périmètre a conclu avec le SAIFR un partenariat qui favorise la collaboration internationale en matière de recherche, de formation et de diffusion des connaissances en physique théorique. Renseignez-vous davantage à ce sujet.

Pedro Vieira / Institut Périmètre et Institut sud américain de recherche fondamentale de l’ICTP

« Notre meilleure définition de la gravitation quantique dans un espace-temps fermé (espace anti-de Sitter – AdS) est donnée par la théorie quantique des champs sans échelle (théorie conforme des champs, ou CFT pour conformal field theory). Cela fonctionne extraordinairement bien pour des modèles réduits, théories simplifiées qui servent de terrains de jeu pour les physiciens théoriciens. L’univers fonctionne-t-il aussi de cette manière? »

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