
Italian: 
Buongiorno a tutti !
Oggi parleremo del più grande mistero della fisica fondamentale,
quello che toglie il sonno a migliaia di ricercatori.
e che viene pretenziosamente chiamato
"la teoria del tutto"
La teoria del tutto è ipoteticamente l'unione dell'infinitamente grande
e dell'infinitamente piccolo
l'unificazione della Relatività Generale con la Meccanica Quantistica
Tra l'altro, ciò viene chiamato semplicemente "la gravità quantistica"
C'è un approccio molto conosciuto, è la teoria delle stringhe
(sulla quale ho già pubblicato un video)
Ma oggi vorrei parlarvi dell'altra teoria
meno conosciuta della teoria delle stringhe ma che personalmente prediligo
la Gravità Quantistica a Loop
 
Il problema della gravità quantistica
è quello dell'unificazione di 2 teorie
che nella prima metà del XXe secolo
hanno completamente sconvolto la nostra visione del mondo
la prima di queste teorie è la Relatività Generale
il capolavoro di Albert Einstein,
è una teoria della forza gravitazionale
Prima di Einstein, avevamo già una teoria della forza di gravità, quella di Newton,
che esisteva da quasi 250 anni,
Ed è quella che impariamo a scuola

English: 
Hi everyone !
Today, we'll talk about the greatest mystery of fundamental physic,
The one which impedes thousands of scientists to sleep.
What we pretenciously call "The theory of everything"
Theory of everything is supposedly the reunion of the infinite big and infinite small.
The unification of general relativity with quantum mechanic.
By the way, we more simply call it " Quantum theory's problem".
There's a very famous approach to this problem: the string theory.
(I already had the chance to make  a video on that subject)
But today, I'd like to talk about the other theory
the one which is less famous than string theory but that has my personal preference:
loop quantum gravity.
LOOP QUANTUM GRAVITY
The problem of quantum gravity
is the unification of 2 theories which have both completely shaken our vision of the world
in the first half of the XXth century.
The 1st of these theories is general relativity,
Einstein's masterpiece.
This is a gravity's force theory.
We already had a theory of force of gravity before Einstein, Newton's, which was here for almost 250 years.
That's the one you learn at school

French: 
Bonjour à tous !
Aujourd'hui, on va parler
du plus grand mystère de la physique fondamentale,
celui qui empêche
des milliers  de chercheurs de dormir.
Ce qu'on appelle prétentieusement
"la théorie du tout".
La théorie du tout, c'est supposément 
la réunion de l'infiniment grand
et de l'infiniment petit,
l'unification de la théorie de la relativité générale
avec la mécanique quantique.
D'ailleurs, on appelle ça plus simplement 
"le problème de la gravité quantique".
Alors il y a une approche très connue à ce problème,
c'est la théorie des cordes.
(J'ai déjà eu l'occasion de faire une vidéo sur ce sujet.)
Mais aujourd'hui,
je voudrais vous  parler de l'autre théorie,
celle qui est moins connue que la théorie des cordes mais qui, personnellement, a ma préférence :
la gravité quantique à boucles.
*jingle très funky*
Le problème de la gravité quantique,
c'est celui de l'unification de deux théories
qui dans la première moitié du XXe siècle
ont complètement bouleversé notre vision du monde.
La première de ces théories, c'est la relativité générale,
le chef-d'oeuvre d'Albert Einstein,
et c'est une théorie de la force de gravité.
Avant Einstein, on avait déjà une théorie 
de la force de gravité, celle de Newton,
qui était là depuis presque 250 ans.
Et c'est celle qu'on apprend à l'école,

French: 
"deux corps massifs s'attirent
parce  qu'il y existe une force entre les deux"
et Newton nous donne même la formule
 qui permet de calculer cette force.
La théorie de Newton, elle est fabuleuse,
elle marche fantastiquement bien 
depuis plus de 3 siècles maintenant.
C'est celle qui permet de comprendre 
à la fois la chute des corps,
mais aussi le mouvement des planètes.
Je sais pas si vous réalisez
le tour de force que ça représente pour l'époque.
Newton comprend
que ce qui fait tomber une pomme vers le sol
et ce qui explique le mouvement 
d'une planète autour du soleil,
c'est la même chose.
(Un truc de dingue !)
Il y a une citation de Paul Valéry
que j'aime beaucoup et qui résume bien ça :
__
__
Bref, la théorie de Newton ça marche hyper bien.
Et là, Einstein arrive et propose de la remplacer
par quelque chose
de conceptuellement complètement différent.
Pour Einstein, si les corps s'attirent,
c'est pas parce qu'il existe une force invisible entre eux,
mais parce qu'ils déforment l'espace-temps.
L'image classique, c'est celle d'un drap tendu
sur lequel on poserait des objets.
Et c'est la courbure de l'espace-temps
qui modifie la trajectoire des corps massifs
et provoque leur attraction.
Il y a une chose qu'il faut bien avoir en tête :

Italian: 
"due corpi massivi si attraggono per via dell'esistenza di una forza tra di essi"
"
e Newton ci fornisce anche la formula per calcolare questa forza.
La teoria di Newton è favolosa,
funziona perfettamente da oltre 3 secoli
Ci permette di capire sia la caduta dei corpi,
che il moto dei pianeti.
Immaginatevi che tour de force ciò rappresenti per quell'epoca
Newton capisce che ciò che fa cadere una mela verso il suolo
e ciò che spiega il moto di un pianeta attorno al sole,
sono la medesima cosa
(una cosa pazzesca !)
C'è una citazione di  Paul Valéry che mi piace molto e che riassume ciò
Bisognava chiamarsi Newton per accorgersi che la Luna casca, mentre per tutti
è ben evidente che non casca.
Per farla breve, la teoria di Newton funziona a meraviglia
Ed ecco che arriva Einstein e propone di sostituirla
con qualcosa di completamente differente concettualmente.
Per Einstein, se i corpi si attraggono, non è per via di una forza invisibile tra di essi,
ma è perché essi deformano lo spazio-tempo.
L'immagine classica è quella di un lenzuolo teso sul quale vengono posati degli oggetti
Ed è la curvatura dello spazio-tempo che modifica la traiettoria dei corpi massivi
e provoca la loro attrazione.
Dobbiamo renderci conto che la teoria di Einstein

English: 
"2 massive bodies attract each other because there is a force between the 2".
And Newton even gave us the formula which permits to calculate this force.
Newton's theory is fabulous
and fantastically works for more than 3 centuries now.
This is the one which permits to understand falling bodies .
but also movements of planets
I don't know if you realise the prowess that represents for that epoch.
Newton understands that what makes an apple fall towards the ground
and what explains the movement of a planet around the sun
is the same thing.
(Mad stuff!)
There's one Paul Valéry's quote that I really like and sums it well:
"One had to be Newton to realize that the Moon is falling, whereas everyone sees well that it doesn't."
In brief, Newton's theory works greatly.
And Einstein offers to replace it by something conceptually totally different.
For Einstein, bodies attract each other not because of an invisible force between them
but because they deform SPACE-TIME.
The classic example is an outstreached drape were you place objects
It's he curve of space-time that modifies the trajectory of massive bodies et provoques their attraction
Something you should keep in mind:

English: 
mathematically speaking, Newton and Einstein theories are very different,
but their results and physic predictions are mainly the same.
You should hope so, because as we saw Newton's theory works extremely well
so Einstein's theory better give similar results.
If you calculate the fall of an apple or the trajectory of the Moon around Earth with general relativity
You'll get the same results that with Newton's theory.
Except...
when the gravitationnal field becomes really intense.
For example, Mercury, which is much closer to the sun than Earth,
is in a more intense gravitationnal field.
And here, the calculation of it's trajectory by Newton and Einstein give slightly different results.
And it's Einstein's calcul that sticks better with observations.
It means that general relativity ameliorates Newton's theory
particulary for intense gravitationnal fields.
It even predicts the existence of bodies which didn't exist in Newton's theory, like f.e. black holes
Regions of space-time of which nothing can espace from, not even light.
And of course, one of the most spectacular predictions of general relativity's theory is
the BIG BANG.
The Big bang's theory comes from the applications of Einstein's equations

French: 
Ll théorie d'Einstein, mathématiquement, 
elle est très différente de celle de Newton,
mais ses résultats, ses prédictions physiques, 
sont essentiellement les mêmes.
Bah oui encore heureux, on l'a dit la théorie 
de Newton marche extrêmement bien,
donc la théorie d'Einstein elle a quand même 
plutôt intérêt à donner les mêmes résultats.
Si vous vous amusez à calculer la chute d'une 
pomme ou la trajectoire de la Lune autour de la Terre,
avec la théorie de la relativité générale, vous allez trouver la même chose qu'avec la théorie de Newton.
Sauf...
Sauf quand le champ gravitationnel 
devient vraiment intense.
Par exemple Mercure, qui est beaucoup 
plus proche du Soleil que la Terre,
elle est dans un champ de gravité plus intense.
Et là, le calcul de sa trajectoire par Newton et par Einstein donnent des résultats légèrement différents.
Et c'est le calcul d'Einstein qui
 colle avec les observations.
C'est à dire que la théorie de la relativité générale,
 elle améliore la théorie de Newton
en particulier pour les champs gravitationnels intenses.
Et elle va même jusqu'à prédire l'existence d'objets qui n'existaient pas dans la théorie de Newton comme par exemple les trous noirs.
Des régions de l'espace-temps d'où rien ne peut s'échapper, même pas la lumière.
Et puis bien sûr,  une des prédictions les plus spectaculaires de la théorie de la relativité générale,
c'est le Big Bang.
La théorie du Big Bang, elle découle de
l'application des équations d'Einstein

Italian: 
è molto diversa da quella di Newton dal punto di vista matematico,
ma i risultati e le predizioni fisiche sono sostanzialmente le stesse.
Ma si, certo, come abbiamo detto la teoria di Newton funziona benissimo,
quindi quella di Einstein deve necessariamente fornire gli stessi risultati.
Se vi divertite a calcolare la caduta di una mela o la traiettoria della Luna intorno alla Terra,
tramite la teoria della Relatività Generale, troverete il medesimo risultato che si ottiene con quella di Newton
Salvo ...
Salvo quando il campo gravitazionale diventa veramente intenso.
Ad esempio Mercurio che si trova molto più vicino al Sole di quanto lo sia la Terra,
è in un campo gravitazionale più intenso
E qui, il calcolo della traiettoria di Newton e di Einstein forniscono risultati leggermente diversi.
Ed è il calcolo di Einstein che combacia con i dati rilevati dalle osservazioni
Ovvero, la teoria della Relatività Generale è migliorativa rispetto a quella di Newton
in particolare modo quando siamo in presenza di campi gravitazionali intensi.
e predice pure l'esistenza di oggetti inesistenti nella teoria di Newton, come ad esempio i buchi neri
Regioni dello spazio-tempo dalle quali nulla può uscire, nemmeno la luce.
E poi naturalmente, abbiamo una delle predizioni più spettacolari della Relatività Generale,
... il BIG BANG
La teoria del BIG BANG deriva infatti dall'applicazione delle equazioni di Einstein

Italian: 
all'intero universo.
Ci dice che l'universo non è una sorta di arena statica e immutabile
ma può essere qualcosa che si dilata o si contrae.
Ed è ciò che è stato osservato per la prima volta da Edwin Hubble negli anni 20,
e successivamente da tanti altri:
tutte le galassie si allontanano le une dalle altre.
Un po’ come un lenzuolo elastico che verrebbe stiracchiato dai i bordi
Se utilizziamo le equazioni della cosmologia per risalire al passato dell'universo,
vediamo che più si risale nel tempo
più l'universo era contratto, denso e caldo
Sino a 13,8 miliardi di anni fa, quando
secondo le equazioni
l'universo si riduceva ad un punto infinitamente denso.
(Un po' come se fosse nato in quell'istante.)
Conclusione un po' bizzarra, non è vero ?
E vedremo in seguito cosa ne dobbiamo pensare.
 
L'altra immensa rivoluzione dell'inizio del 20mo secolo è la meccanica quantistica,
La meccanica quantistica è un po' l'opposto della Relatività Generale
è una teoria dell'infinitamente piccolo.
E' quella che ci consente di capire come si comporta la materia a livello molecolare e atomico,

French: 
à l'univers tout entier.
Et elle nous prédit que l'univers n'est
pas une sorte d'arène statique,
mais peut être quelque chose qui est en
train de se dilater ou de se contracter.
Et c'est ce qui a été observé pour la première 
fois par Edwin Hubble dans les années 20,
et puis par plein d'autres gens après lui :
toutes les galaxies de l'univers
s'éloignent les unes des autres.
Un peu comme un drap élastique sur
lequel on serait en train de tirer de tous les côtés.
Si on utilise les équations de la cosmologie pour remonter dans le passé de l'univers,
on voit que plus on remonte dans le temps,
plus l'univers était contracté, dense et chaud.
Jusqu'à il y a 13,8 milliards d'années,
où d'après les équations,
l'univers était un point infiniment dense.
(Un peu comme si il était né à ce moment-là.)
C'est un peu bizarre comme conclusion, nan?
Et on va voir dans la suite ce qu'il faut en penser.
*jingle très funky*
L'autre immense révolution du début du 20ème siècle, c'est la mécanique quantique.
La mécanique quantique, c'est un peu le contraire de la relativité générale,
c'est une théorie de l'infiniment petit.
C'est celle qui permet de comprendre comment se comporte la matière au niveau des molécules, des atomes,

English: 
to the whole universe.
And it predicts that universe is not just a static arena
but could be dilating or contracting.
That's what has been first observed by Edwin Hubble in the 20's
and many more after him:
all galaxies of the universe recede from one another,
like an elastic drape streching from all sides.
If we use cosmology's equations to go back in the universe' past,
you see that the more you go back in time,
the more the Universe was contracted, dense and hot.
Until 13.8 billion years ago
where, according to equations,
the Universe was an infinitely dense point.
(as if it was born at that time)
Little weird conclusion, isn't it?
We'll later see what to think about that.
LOOP QUANTUM GRAVITY
The other huge revolution of the start of the XXth century is quantum mechanic.
Quantum mechanic is a bit like the contrary of general relativity:
a theory of the infinite small.
It's what permits to understand how matter behaves to the scale of molecules, atoms

Italian: 
e ancora più piccolo: a livello di protoni, neutroni e di tutte le particelle elementari.
Se dobbiamo la Relatività Generale esclusivamente ad Einstein,
la meccanica quantistica scaturisce dallo sforzo collettivo,
di una serie di geni che hanno lavorato tra il 1900 e il 1930.
Questa è la famosa foto del Congresso di Solvay del 1927
Ci troviamo tutti i fondatori della meccanica quantistica
e sui 29 presenti,
17 di loro sono premi Nobel
Mentre c'è una sola donna ed era Marie Curie che però ne aveva conseguiti due.
Ciò che ci dice la meccanica quantistica, è che su scala molto piccola
il comportamento della materia è differente da quanto avviene alla nostra scala (macroscopica)
E il miglior modo di rendersene conto è di considerare un atomo di idrogeno.
Un atomo di idrogeno, in apparenza è molto semplice :
un protone con carica positiva e un elettrone con carica negativa.
E tra loro esiste una forza : la forza elettrostatica di Coulomb,
secondo la quale due cariche opposte si attraggono,
Questa forza somiglia molto a quella di Newton e ci dice che l'elettrone dovrebbe ruotare intorno al protone.
Questa descrizione è semplice, ma comporta un piccolo problema:
visto che l'elettrone può perdere energia,
esso si metterà a ruotare sempre più in basso, sempre più vicino al protone
sino al punto di schiantarsi su di esso

English: 
and smaller: protons, neutrons and all elementary particules.
If we owe general relativity essentially to Einstein,
quantum mechanics is the fruit of a collective effort
of a series of geniuses who worked between 1900 and 1930.
You see here the mythical picture of Solvay's Congress in 1927.
All the founders of quantum mechanic are here,
and among the 29 present persons
17 got the Nobel prize.
There's only 1 woman in the assembly, Marie Curie, but well, she got it twice.
What quantum mechanic tells us is that at a very small scale,
matter behaves differently that what we're used to at our scale.
And the way best to realise it is to consider an hydrogen atom.
A hydrogen atom is apparently simple:
- 1 positively charged proton +
- 1 negatively charged electron -
Between them exists a force (Coulomb's electrostatic force)
which states that opposite charges attract  each other.
That force looks a lot like Newton's force, and states that an electron turns around a proton.
This desciption is simple, but has a small problem:
because electron can loose energy,
it will turn closer and closer to the proton
until it crashes on it.

French: 
et puis, plus petits : des protons, des neutrons 
et toutes les particules élémentaires.
Si on doit la relativité générale 
presque exclusivement à Einstein,
la mécanique quantique, elle, est 
vraiment le fruit d'un effort collectif,
d'une série de génies qui
ont travaillé entre 1900 et 1930.
Vous voyez ici la mythique photo du 
Congrès Solvay de 1927.
Tous les fondateurs de la mécanique quantique sont là,
et sur les vingt-neuf personnes présentes,
dix-sept ont eu le prix Nobel.
Alors il n'y a qu'une seule femme dans l'assemblée, c'est Marie Curie, mais enfin elle, elle l'a eu deux fois.
Ce que nous dit la mécanique quantique, 
c'est qu'à très petite échelle
la matière se comporte différemment de ce 
dont on a l'habitude à notre échelle.
Et le mieux pour s'en rendre compte, c'est 
considérer un atome d'hydrogène.
Un atome d'hydrogène, en apparence c'est simple :
un proton, chargé positivement, et 
un électron, chargé négativement.
Et entre eux existe une force : la force électrostatique de Coulomb,
qui dit que les charges opposées s'attirent.
Cette force, elle ressemble beaucoup à la force de Newton, et elle nous dit que l'électron doit tourner autour du proton.
Cette description est simple, mais elle a un petit problème :
comme l'électron peut perdre de l'énergie,
il va se mettre à tourner de plus en plus bas 
de plus en plus proche du proton
jusqu'à venir s'écraser sur lui.

French: 
Un peu comme un satellite peut rentrer
dans l'atmosphère.
Si ça c'était vrai, les atomes d'hydrogène seraient instable, or, on voit bien qu'ils sont stables.
La mécanique quantique va résoudre ce problème
en venant modifier la vision qu'on a 
de l'atome d'hydrogène.
Tout d'abord, la mécanique quantique nous dit que l'électron n'a pas une trajectoire bien définie,
il n'est pas en un point précis de l'espace sur 
un point bien défini de son orbite.
Il est dans une superposition d'états comme s'il était un peu partout sur son orbite à la fois.
L'autre grand changement, c'est que l'électron 
ne peut plus se trouver n'importe où,
il n'a que certains niveaux d'énergie possibles.
Ce qu'on symbolise souvent en faisant 
comme s'il n'avait que
certaines orbites possibles, 
même si c'est pas tout à fait ça.
L'électron peut être dans un certain niveau, dans le niveau suivant, mais pas entre les deux.
Et du coup on leur met des numéros :
niveau 1, niveau 2, niveau 3.
On dit que les niveaux d'énergie sont "quantifiés".
Et c'est pour ça qu'on appelle ça la 
mécanique "quantique".
Alors cette quantification des niveaux d'énergie 
elle a deux conséquences.
La première, c'est qu'un électron peut
sauter d'un niveau d'énergie à un autre
en émettant ou en absorbant une quantité 
d'énergie bien déterminée
sous la forme de lumière de longueur
d'onde bien définie.
Et ça on le vérifie tous les jours avec la couleur 
de la lumière qui est absorbée
ou émise par les différents atomes.

Italian: 
Un po’ alla maniera di un satellite che rientra nell'atmosfera
Se ciò fosse vero, gli atomi di idrogeno sarebbero instabili, mentre sappiamo bene che sono stabili.
La meccanica quantistica risolverà questo problema
cambiando la visione che si aveva dell'atomo di idrogeno.
Prima di tutto, la meccanica quantistica ci dice che l'elettrone non ha una traiettoria ben definita,
non si trova in un punto preciso dello spazio, su un punto ben definito della sua orbita.
Si trova in una "sovrapposizione" di differenti stati, come se fosse contemporaneamente in ogni punto della sua orbita
L'altra grande differenza è che l'elettrone non può trovarsi ovunque
gli è consentito di avere solamente dei livelli di energia ben determinati.
Ciò che viene simboleggiato spesso come se avesse solamente
alcune orbite possibili, anche se ciò non è completamente esatto.
L'elettrone può trovarsi su un determinato livello o sul livello successivo ma non a cavallo dei due.
Di conseguenza caratterizziamo i livelli con un numero: livello1, livello2, livello3.
Si dice che i livelli di energia sono "quantizzati"
Ed è per questo che si parla di meccanica "quantistica"
Questa quantizzazione dei livelli di energia ha due conseguenze
La prima è che un elettrone può saltare da un livello di energia all'altro
emettendo o assorbendo una quantità di energia ben determinata
sotto forma di luce di lunghezza d'onda ben definita.
E ciò, lo verifichiamo quotidianamente tramite il colore della luce che viene assorbita
o che viene emessa dai vari atomi.

English: 
Like a satellite can enter the atmosphere.
If that was true, hydrogen atoms would be instable, but we well see they are stable.
Quantum mechanic resolves this problem
by changing the way we see hydrogen.
First, quantum mechanic tell us that the electron doesn't have a defined trajectory.
It's not on a precise point on a defined orbit.
It's in a superposition of states, as if it was a little everywhere on it's orbit at the same time
The other big change is that the electron cannot be anywhere,
it only has some possible levels of energy.
We often symbolise it as if it only had
certain possible orbits, even if it's not what it exactly is.
The electron can be on a certain level, or another, but not between them.
So we give them level: level 1, level 2, level 3.
Levels of energies are called "quantified".
That's why it's called "quantum mechanic".
This quantification of levels of energies has 2 consequences.
1: An electron can jump from one level of energy to another
by emitting or absorbing a well determined quantity of energy
under the form of well-defined light of wave length.
You verify this every day with the colour of light which is absorbed

Italian: 
L'altra conseguenza è che l'elettrone non può scendere più in basso del livello 1, in termini di energia
... livello1 che viene chiamato "livello fondamentale"
ed in particolare, questo è ciò che impedisce all'elettrone di schiantarsi sul protone
Tutto avviene come se ci fosse una sorta di forza repulsiva dovuta agli effetti quantistici
che proteggesse l'atomo dalla instabilità
E ora vedremo che ciò svolge un ruolo importante nella nostra vicenda
 
Relatività Generale e meccanica quantistica,
le due enormi rivoluzioni del 20-mo secolo nella fisica fondamentale
E sino ad oggi, queste due teorie hanno funzionato a meraviglia.
Lo abbiamo visto anche recentemente - per la Relatività Generale - in occasione del rilevamento delle onde gravitazionali
e della scoperta de Bosone di Higgs, per la meccanica quantistica.
Eppure queste due teorie ... sono totalmente incompatibili.
La Relatività Generale ci descrive un mondo che è curvo ma liscio, deterministico.
Di contro, la meccanica quantistica ci dice che, a livello microscopico, il mondo è discreto, probabilistico, fluttuante.
D'altronde ciò si riflette bene negli strumenti matematici utilizzati dalle due teorie
che sono completamente diversi
Due teorie entrambe ben verificate ma che sono incompatibili,

French: 
L'autre conséquence, c'est que l'électron ne peut pas descendre plus bas en énergie que le niveau 1,
qu'on appelle "niveau fondamental",
et en particulier ça l'empêche
d'aller s'écraser sur le proton.
Tout se passe comme si il y avait une espèce de force de répulsion due aux effets quantiques
qui protégeait l'atome de l'instabilité.
Et on va voir que ça va jouer un rôle
important dans notre affaire.
*jingle funky*
Relativité générale et mécanique
quantique,
les deux énormes révolutions du 20ème siècle 
en physique fondamentale.
Et jusqu'à aujourd'hui, ces deux théories ont fonctionné merveilleusement bien.
On l'a vu encore récemment avec la découverte des ondes gravitationnelles pour la relativité générale
et la découverte du Boson de Higgs pour
la mécanique quantique.
Et pourtant ces deux théories, elles sont
 complètement incompatibles.
La relativité générale nous décrit un monde qui est courbé mais lisse, déterministe.
À côté de ça, la mécanique quantique nous dit que, au niveau microscopique, le monde est discret, probabiliste, fluctuant.
C'est d'ailleurs assez bien reflété dans les outils mathématiques qui sont utilisés par les deux théories
qui sont complètement différents.
Deux théories aussi bien vérifiées mais qui sont incompatibles,

English: 
or emited by different atoms.
2. The electron cannot go lower in energy than the 1st level
which is called the "fundamental level"
it especially prevents it to crash on the proton.
It's like there was a sort of repulsion force due to quantic effects
which protects the atom from instability.
And we'll see that it plays an important role in our story.
LOOP QUANTUM GRAVITY
General relativity and quantum mechanic:
the 2 huge revolutions of the XXth century in fundamental physics.
Until today, these 2 theories worked perfectly well.
We saw it again recently with the discovery of gravitationnal waves for general relativity
and the discovery of Higgs's Boson for quantum mechanic.
Even so, these 2 theories are completely incompatible.
General relativity describes a curved but smooth determinist world.
On the other hand, quantum mechanic states that at the microscopic scale, the world is more discrete, probabilist, fluctuant.
That is well reflected in mathematical tools used by the 2 theories
which are completely different.
Two so well verified but incompatible theories:

French: 
les physiciens théoriciens détestent.
Si on pouvait remplacer ça par une seule théorie qui engloberait les deux, ça serait quand même vachement mieux.
Il faut voir que la volonté d'unifier ensemble 
des phénomènes
a toujours été un puissant moteur de compréhension.
Il y a l'exemple que j'ai donné tout à l'heure de Newton
qui unifie le mouvement de la chute des corps avec celui du mouvement des planètes.
Mais il y a un autre exemple encore plus fou :
James Maxwell, qui à la fin du 19ème
siècle découvre l'électromagnétisme.
Il montre que l'électricité et le magnétisme des aimants ne sont que deux aspects d'un truc plus fondamental :
le champ électromagnétique.
Et quelques années plus tard, il comprend que la lumière est une onde du champ électromagnétique.
C'est-à-dire que d'un coup Maxwell unifie trois trucs qui avant étaient considérés comme indépendants :
l'électricité, le magnétisme et la
lumière.
Et ça lui permet d'ailleurs de
comprendre qu'il doit exister
d'autres ondes électromagnétiques 
que la lumière visible.
Et bah on les connaît aujourd'hui : les micro-ondes, les ondes radio, les rayons X.
Bref, unifier des phénomènes, c'est un
peu la classe mondiale en physique théorique.
Alors on pourrait rétorquer que unifier la relativité générale et la mécanique quantique,

English: 
physicists theoricians hate that.
If we could replace that by 1 inclusive theory for both, that'd be damn better.
You should know that he volunty to unify phenomenons together
has always been a powerful motor of comprehension.
For instance the example I gave of Newton
who unifies the movement of falling bodies with the movement of planets.
But there's an even crazier example:
James Maxwell, who discovers electromagnetism at the end of the XIXth century
He shows that electricity and magnetism are only two aspects of something more fundamental:
THE ELECTROMAGNETIC FIELD.
And some years later, he understands that light if a wave of the electromagnetic field.
That means that at once, Maxwell unifies 3 things that were considered independant:
electricity, magnetism and light.
And that allows him to understand that there must be other electromagnetic waves than visible light.
We know them today: micro-waves, radio waves, X rays.
In brief, unifing phenomenons is the ultimate world swagg in theorical physics.
Some could argue that unifying general relativity and quantum mechanic:

Italian: 
è una fatto inviso ai fisici.
Se si potesse sostituire ciò con un unica teoria che le incorpora entrambe, sarebbe certo molto meglio.
Peraltro, la volontà di unificare fenomeni diversi
è sempre stata un potente motore per la comprensione
Vedi l'esempio di prima di Newton
che unifica il moto di caduta dei corpi con il moto dei pianeti
Ma esiste un altro esempio ancora più folle:
James Maxwell, il quale alla fine del 19mo secolo scopre l'elettromagnetismo
mostra che elettricita e magnetismo delle calamite non sono che due spetti di una cosa più fondamentale:
il campo elettromagnetico
e qualche anno dopo, capisce che la luce è un'onda del campo elettromagnetico.
In una botta sola Maxwell unifica 3 cose che erano considerate distinte e indipendenti
l'elettricità, il magnetismo e la luce.
E ciò gli consente di capire che debbono esistere altre onde elettromagnetiche
oltre la luce visibile
e oggi le conosciamo: sono le micro-onde, le onde radio, i raggi X.
In breve, unificare fenomeni è considerata tra le cose più fiche nel campo della fisica teorica.
Allora potremmo ribadire che dell'unificazione della relatività generale e della meccanica quantistica,

French: 
on s'en fout un peu.
On l'a dit, la relativité générale,
c'est une théorie des objets très lourds.
À côté de ça, la mécanique quantique,
c'est une théorie des objets très petits.
Bah les objets très lourds, en général,
 ils ne sont pas très petits..
Ouais, sauf qu'il y a deux exceptions à cette règle.
La première, c'est ce qui se passe au
centre des trous noirs.
D'après la relativité générale, toute
la matière qui tombe dans un trou noir
va se concentrer en son centre,
en un point infinitésimal,
un truc très lourd et très petit.
C'est ce qu'on appelle une "singularité".
Autre singularité, les premiers 
instants du Big Bang.
On a vu tout à l'heure que si on utilisait 
les équations de la cosmologie,
on arrivait à cette conclusion un petit peu étrange 
que, il y a 13,8 milliards d'années,
l'univers aurait été 
un point infiniment dense.
Oui, sauf qu'en fait on n'en sait rien.
Puisque là on avait affaire à quelque chose qui était
 à la fois très lourd et très petit.
Donc on ne peut pas juste utiliser les
équations de la relativité générale,
il faut prendre en compte aussi la
mécanique quantique,
il nous faut une théorie unifiée.
Pour comprendre les premiers instants du Big Bang,
il nous faut une théorie de la gravité quantique.
Bon ok assez papoté, on la fabrique
cette théorie la gravité quantique ?

English: 
no one really gives a shit.
As we said, general relativity is a theory of extremely heavy objects
On the other side, quantum mechanic is a theory of very small objects.
Well, very heavy objects are in general not very small...
Yep, except that there're 2 exceptions to this rule.
The first is what happens at the centre of black holes.
According to general relativity, all matter which falls in a black hole
will concentrate in its centre
in an infinitesimal point,
a very heavy and very small thing.
It's what's called a "singularity".
Other singularity: the 1st instants of the Big Bang.
We saw before that if we use cosmology's equations
we get to the weird conclusion that 13.8 billion years ago
the Universe was an infinitely dense point.
But we don't know
because it was something very heavy and very small.
So we cannot just use general relativity's equations,
we also have to aknowledge quantum mechanic.
We need a unified theory.
To understand the first instants of the Big Ban,
we need a quantum gravity theory.
Ok, enough of chit chat. Should we make this quantum gravity theory?

Italian: 
in fin dei conti con ci importa più di tanto.
Abbiamo detto che la relatività generale è una teoria degli oggetti molto massivi.
che di contro, la meccanica quantistica è una teoria degli oggetti molto piccoli.
Mah, gli oggetti molto massivi in genere non sono molto piccoli ...
Si, salvo per due eccezioni a questa regola.
La prima è ciò che succede al centro dei buchi neri.
Per la relatività generale, tutta la materia che cade in un buco nero
si concentra al suo centro,
in un punto infinitesimale,
un qualcosa di molto pesante e molto piccolo
E' ciò che viene chiamato una "singolarità".
Altra singolarità: quella dei primi istanti del Big Bang.
Abbiamo visto prima che utilizzando le equazioni della cosmologia
si giungeva a questa conclusione un po' strana che, 13,8 miliardi di anni fa,
l'universo avrebbe dovuto essere costituito da un punto infinitamente denso.
Si, a parte il fatto che non ne sappiamo nulla
Perché in questo caso avevamo a che fare con qualcosa che era sia molto pesante che molto piccolo
Quindi non si può utilizzare solamente le equazioni della relatività generale.
dobbiamo prendere in considerazione ugualmente la meccanica quantistica,
ci serve una teoria unificata.
Per capire i primi stanti del Big Bang,
necessitiamo di una teoria della gravità, quantistica.
Bene, bando alle ciance ! Allora la edifichiamo questa teoria della gravità quantistica ?

English: 
LOOP QUANTUM GRAVITY
To understand how we can build a quantum gravity theory,
you must realize that general relativity and quantum mechanic, which we want to unify,
are 2 theories not exacly on the same plan.
General relativity describes a force,
"the gravity force" (we should rather say an "interaction")
You can compare it to electromagnetic force.
Quantum mechanic is not a force but rather
a set of principles which tell us how a force will behave at the microscopic level.
As we saw before with the hydrogen atom:
you have the classic vision which doesn't work
and quantum mechanic modifies this vision to tell us
how things happen at a small scale.
So it's not really about unifying quantum mechanic and general relativity
but rather being able to apply principles of quantum mechanic to general relativity's theory.
We usually consider 4 fundamental forces in nature:
- ELECTROMAGNETISM, which explains nearly all that we see around us
- STRONG AND WEAK NUCEAR FORCES, which assure cohesion of atomic cores.
and - GRAVITY, described by general relativity
And we can do with those forces what we did with the hydrogen atom:

Italian: 
 
Per capire come costruire una teoria della gravità quantistica
dobbiamo prendere pienamente coscienza  che la relatività generale e la meccanica quantistica che desideriamo unificare,
sono due teorie che non si collocano sul medesimo piano.
La relatività generale è una teoria che descrive una forza,
la "forza di gravità" (comunque dovremmo piuttosto parlare di "interazione")
A grosse linee possiamo paragonarla alla forza elettromagnetica.
La meccanica quantistica invece non è una forza, è piuttosto
un insieme di principi che ci dicono come una forza si comporterà a livello microscopico.
L'abbiamo visto prima con l'esempio dell'atomo di idrogeno
Abbiamo la visione classica che non funziona
e la meccanica quantistica interviene  per modificare questa visione e spiegarci come
si svolgono le cose su scala microscopica
Non si tratta quindi tanto di unificare meccanica quantistica e relatività generale,
quanto piuttosto di riuscire ad applicare i principi della quantistica alla relatività generale.
Si usa affermare che esistono 4 forze fondamentali in natura:
l'elettromagnetismo - che spiega quasi tutto ciò che vediamo intorno a noi -
le forze nucleari forti e deboli - che assicurano in particolare la coesione dei nuclei atomici -
e la gravità, descritta dalla relatività generale.
E possiamo fare con queste forze ciò che abbiamo fatto per l'atomo di idrogeno

French: 
*jingle très funky*
Pour comprendre comment on peut
construire une théorie la gravité quantique,
il faut bien réaliser que la relativité générale et 
la mécanique quantique qu'on veut unifier,
ce sont deux théories qui ne se situent
pas vraiment sur le même plan.
La relativité générale, c'est une
théorie qui décrit une force,
la "force de gravité" (on devrait d'ailleurs plutôt 
dire une "interaction").
En gros, on peut la comparer à la force
électromagnétique.
La mécanique quantique, c'est pas 
une force, c'est plutôt
un ensemble de principes qui nous disent comment une force va se comporter au niveau microscopique.
On l'a vu tout à l'heure avec l'exemple de l'atome d'hydrogène :
on a la vision classique qui ne marche pas
et la mécanique quantique vient modifier 
cette vision pour nous dire comment
les choses se passent à petite échelle.
Donc il ne s'agit pas tellement d'unifier
la mécanique quantique et la relativité générale,
mais plutôt d'arriver à appliquer les principes de la mécanique quantique à la théorie de la relativité générale.
Habituellement, on dit qu'il existe
quatre forces fondamentales dans la nature :
l'électromagnétisme - qui explique
quasiment tout ce qu'on voit autour de nous -
les forces nucléaires forte et faible - qui assurent notamment la cohésion des noyaux atomiques -
et la gravité - décrite par la
relativité générale.
Et on peut faire avec ces forces ce
qu'on a fait avec l'atome d'hydrogène,

English: 
apply principles of quantum mechanic.
That way, we can for example pass from electomagnetism to it's quantum mechanic's version.
That's called QUANTUM ELECTRODYNAMICS.
We can also do that with strong nuclear force, and obtain "QUANTUM CHROMODYNAMIC".
and with weak nuclear energy (*electroweak theory*).
These 3 forces in their quantic versions form what's called
"THE STANDARD MODEL OF PARTICULES'S PHYSICS".
Because all we understand today about the behavior of elementary particules
is explained by this model.
All we see in particules' accelerators until the discovery of Higgs's Boson at the CERN
can be explained by the "standard model".
Applying princips of quantum mechanic worked with the 3 first forces.
So there's only left to do it with the 4th: general relativity.
But that's where the plot thickens...
I didn't tell you how to pass from a theory to it's quantic version.
This operation is called "quantification"
and there is some procedure to make it.
It was described by 1 of quantum mechanic's geniuses:
Paul Dirac.
Dirac offered some kind of recipe, which allows to take a classic theory
and to fabricate the correspondant quantum theory.

French: 
c'est-à-dire leur appliquer les
principes de la mécanique quantique.
Et comme ça on peut par exemple passer
de l'électromagnétisme à sa version quantique
ce qu'on appelle
l' "électrodynamique quantique".
On peut faire ça aussi avec la force nucléaire forte 
et on obtient la "chromodynamique quantique"
et avec la force nucléaire faible.
Ces trois forces dans leurs versions
quantiques forment ce qu'on appelle
"le modèle standard de la physique des particules".
Parce que tout ce qu'on comprend aujourd'hui du comportement des particules élémentaires
s'explique par ce modèle.
Tout ce qu'on voit dans les accélérateurs de particules jusqu'à la découverte du Boson de Higgs au CERN
s'explique par le "modèle standard".
Alors, appliquer les principes de la
mécanique quantique, ça a marché avec
les trois premières forces.
Bah il n'y a plus qu'à faire ça avec la 
quatrième : la relativité générale.
Ouais, sauf que c'est là que ça se corse...
Je ne vous ai pas dit comment on fait pour passer
 d'une théorie à sa version quantique.
Cette opération s'appelle la
"quantification"
et il existe une sorte de procédure
pour la faire.
Elle a été décrite par un des grands
génies de la mécanique quantique :
Paul Dirac.
Dirac a proposé une sorte de recette
de cuisine qui permet de prendre une
théorie classique
et de fabriquer la théorie quantique
correspondante.

Italian: 
e cioè, applicargli i principi della meccanica quantistica.
E così facendo possiamo ad esempio passare dall'elettromagnetismo alla sua versione quantistica
che è ciò che chiamiamo "elettrodinamica quantistica" .
Possiamo fare altrettanto con la forza nucleare forte, ottenendo la "cromodinamica quantistica"
e con la forza nucleare debole.
Queste 3 forze nella loro versione quantistica costituiscono
"Il modello standard della fisica delle particelle".
Perché tutto ciò che capiamo oggi del comportamento della particelle elementari
si spiega tramite questo modello.
Tutto ciò che osserviamo negli acceleratori di particelle sino alla scoperta del Bosone di Higgs al CERN
Si spiega tramite il "Modello Standard"
Quindi, l'applicazione della meccanica quantistica ha funzionato con
le prime 3 forze.
Ma, allora non rimane che da fare altrettanto con la quarta: la relatività generale.
Si, salvo che qui le cose si complicano...
Non vi ho detto come si fa a passare da una teoria alla sua versione quantistica.
Quest'operazione si chiama "quantizzazione"
ed esiste una sorta di procedura per eseguirla
E' stata descritta da uno dei grandi geni della meccanica quantistica :
Paul Dirac.
Dirac ha suggerito una sorta di ricetta di cucina che consente di prendere una
teoria classica
e di costruire la teoria quantistica corrispondente.

English: 
There are 2 problems with this recipe:
1) It asks us to build mathematical objects
which are far more complicated that what we first had.
So, the mathematical arsenal to deploy can quickly become quite frightening.
2) Dirac recipe is vague.
It tells us what we need, but not how we do to find it.
If we apply this recipe to the hydrogen atom,
we find the quantum theory of the hydrogen atom.
But if we try to apply it to electromagnetism, it already blocks.
In the case of electromagnetism, the difficulty has been overcome
by limiting to situations where fields are not too intense.
In other words, where there aren't too many particules which interact.
That's what's called the "PERTURBATIVE APPROACH".
It's a little bit like if you wanted to understand sea movements
and you decided to carefully retrain to the study of waves
but ignoring more global movement like currents ou storms.
The perturbative approach is sufficient to understand f.e.
what happens in particules's accelerators.
And we owe this approach to, among others, another genius of quantum physic:
Richard Feynman.
Feynman has introduced a tool which enholds his name:
Feynam's diagrams.
This are small drawings which represent interactions between particules.

French: 
Il y a deux problèmes avec cette recette.
Le premier, c'est qu'elle nous demande 
de construire des objets mathématiques
qui sont beaucoup plus compliqués
 que ce qu'on avait au départ
et donc l'arsenal mathématique à utiliser peut 
devenir vite assez effrayant.
L'autre problème, c'est que la recette de Dirac, 
elle est vague.
Elle nous dit ce dont on a besoin, mais elle ne nous dit pas comment faire pour le trouver.
Si on applique cette recette à l'atome d'hydrogène
on trouve la théorie quantique de l'atome d'hydrogène,
mais si on essaye de l'appliquer à l'électromagnétisme, et bien ça coince déjà.
Dans le cas de l'électromagnétisme,
cette difficulté a été contournée
en se limitant à des situations où les
champs ne sont pas trop intenses.
Ou bien, une autre manière de le dire, où il n'y a 
pas trop de particules qui interagissent.
C'est ce qu'on appelle l'approche perturbative.
C'est un peu comme si vous vouliez
comprendre les mouvements de la mer
et que vous décidiez prudemment de
 vous limiter à l'étude des vagues,
mais en ignorant les phénomènes plus globaux 
comme les courants ou les tempêtes.
L'approche perturbative, elle est par exemple 
suffisante pour comprendre
ce qu'il se passe dans les accélérateurs de particules.
Et cette approche, on la doit notamment
à un autre grand génie de la physique quantique :
Richard Feynman.
Feynman a notamment introduit un outil
qui maintenant porte son nom :
les diagrammes de Feynman.
Il s'agit de petits dessins qui représentent 
les interactions entre les particules,

Italian: 
Vi sono due problemi con questa ricetta.
Il primo è che ci richiede la costruzione di oggetti matematici
che sono molto più complicati di quelli di partenza
e quindi l'armamentario matematico da impiegare può diventare assai spaventoso
L'altro problema, è che la ricetta di Dirac è vaga.
Ci dice ciò di cui abbiamo bisogno, ma non come fare à trovarlo
Se applichiamo questa ricetta all'atomo di idrogeno
troviamo la teoria quantistica dell'atomo d'idrogeno,
ma se proviamo ad applicarla all'elettromagnetismo, ebbene, già troviamo degli intoppi
Nel caso dell'elettromagnetismo questa difficoltà è stata aggirata
limitandosi a delle situazioni ove i campi non sono troppo intensi
O detto in altro modo, a situazioni ove non ci siano troppe particelle che interagiscono
E' ciò che viene chiamato " l'approccio perturbativo "
E' un po' come se voleste capire i movimenti del mare
e che decidiate prudentemente di limitarvi allo studio delle onde,
ignorando però i fenomeni più globali come le correnti o le tempeste
l'approccio perturbativo, è per esempio sufficiente per capire
ciò che avviene negli acceleratori di particelle.
E questo approccio, lo dobbiamo in particolare a un altro genio della fisica quantistica:
Richard Feynman.
In particolare Feynman ha introdotto uno strumento che ora porta il suo nome :
i diagrammi di Feynman.
Si tratta di piccoli disegni che rappresentano le interazioni tra particelle,

Italian: 
e se aprite un libro di fisica delle particelle, li troverete praticamente ad ogni pagina
Allora, perché vi sto raccontando tutto ciò ?
Ebbene perché il motivo fondante che fa si che
costruire una teoria della gravitazione quantistica è complicato,
è che l'approccio perturbativo non funziona con la relatività generale
Quand'anche provaste ad applicare l'approccio perturbativo alla relatività generale
finireste sempre per ottenere 'l'infinito'. Ovvero stareste costruendo una teoria
alle cui domande postegli, qualunque fossero, vi risponderebbe sempre e comunque con valori infiniti.
Cosa non molto pratica.
Questo è quindi il vero atto di nascita dei diversi approcci al
problema della gravità quantistica, perché avevamo un metodo
- il metodo perturbativo -
che ha ben funzionato per le prime tre forze
- elettromagnetismo, forza nucleare debole e forza nucleare forte -
ma che non funziona con la relatività generale.
Bisogna quindi trovare qualcos'altro
E partendo da quà, il mondo si divide in due categorie :
coloro che decidono di ancorarsi all'approccio perturbativo
e colori che decidono di abbandonarlo.
Quindi non vi parlerò oggi della teoria delle stringhe,
ho già registrato un video sulla teoria delle stringhe.
Ma ciò che bisogna sapere è che in teoria delle stringhe
si cerca di preservare l'approccio perturbativo.
A tal proposito debbono essere cambiati un po' i postulati di partenza, e ciò avviene

French: 
et si vous ouvrez un livre de physique des particules, 
vous en verrez à quasiment toutes les pages.
Alors pourquoi je vous raconte tout ça ?
Et bien parce que la raison fondatrice qui fait que
construire une théorie de la gravité 
quantique c'est compliqué,
c'est que l'approche perturbative ne marche 
pas avec la relativité générale.
Si vous essayez quand même d'appliquer
l'approche perturbative à la relativité générale,
vous allez toujours trouver l'infini. C'est-à-dire 
que vous allez construire une théorie
qui quelque soit la question que vous lui
posez va vous répondre l'infini.
Pas très pratique.
Ce résultat c'est vraiment l'acte de
naissance des différentes approches au
problème de la gravité quantique, parce
qu'on avait une méthode
- la méthode perturbative -
qui a très bien marché pour les trois
premières forces
- l'électromagnétisme, force nucléaire
 faible et force nucléaire forte -
mais qui ne marche pas avec la
relativité générale.
Donc il faut trouver autre chose.
Et à partir de là, le monde se divise
en deux catégories :
ceux qui décident de s'accrocher à 
l'approche perturbative
et ceux qui décident de l'abandonner.
Alors je ne vais pas vous reparler aujourd'hui 
de la théorie des cordes,
j'ai déjà fait un épisode dessus.
Mais ce qu'il faut savoir, c'est qu'en
théorie des cordes,
on essaie de préserver l'approche perturbative.
Et pour ça, on change un peu les
postulats de départ, et ça se fait

English: 
and if you open a book about physics of particules, you'll see some on nearly every page.
So, why am I telling you this?
Because the fundamental reason that makes a theory of quantum physics difficult to build
is that the perturbative approach does not work with general relativity.
If you still try to apply perturbative approach to general relativity,
you'll always get infinity. That means you would build a theory
which will, no matter the question, answer infinity.
No too practical.
This result is really the birth act of different approaches
to the problem of quantum gravity. Because if we had a method
(the perturbative method)
which perfectly worked out for the 3 first forces
- electromagnetsim, weak and strong nuclear forces)
but this doesn't work with general relativity.
So we need to find something else.
Since here, the world is divided in 2 categories:
- The ones who stick to the perturbative approach
- And those who abandon it.
I'm not going to talk again about string theory today, I already made a video on it.
But you need to know that string theory
tries to preserve the perturbative approach.
For that, you change the first postulates,

French: 
au prix de l'introduction de quelques
petits trucs exotiques comme
des minuscules cordes,
des dimensions supplémentaires
et puis un certain nombre de particules
nouvelles : les particules supersymétriques.
Une bonne partie de ceux qui ont voulu
essayer autre chose que la théorie des cordes
ont décidé de laisser tomber l'approche perturbative
et de revenir à la recette initiale
de Dirac.
Et c'est une des origines de la gravité
quantique à boucles.
Mais avant de vous parler de ça,
 il faut que je vous explique
pourquoi les chercheurs de ce domaine
ont de bonnes raisons de penser que
 la méthode perturbative
ne pouvait de toute façon pas fonctionner.
Toute la philosophie de la relativité
générale, c'est que l'espace-temps n'existe plus
en tant qu'arène fixe dans lequel
se dérouleraient les choses,
mais l'espace-temps est un objet
lui-même changeant, dynamique.
Il y a une jolie phrase qui résume ça :
"En relativité générale, la scène
disparaît et devient un des acteurs."
Quand vous voulez faire une approche 
perturbative, vous êtes obligé de réintroduire
une sorte de scène figée sur laquelle
se produisent les perturbations.
Et pour les puristes de la relativité générale, 
ça trahit un de ces principes fondamentaux
et donc c'est pas étonnant que ça ne
fonctionne pas bien.
Ok très bien, mais comment on fait pour
appliquer le programme de quantification
de Dirac à la relativité générale
sans utiliser les perturbations ?

English: 
at the expense of introduction to some exotic things like
minuscule strings,
additionnal dimensions
and some new particules: supersymetric particules.
A good part of those who wanted to try something else than string theory
decided to let the perturbative approach go
and go back to Dirac's initial recipe.
That's one of the origins of loop quantum gravity.
But before I say more, I need to explain
why researchers in that domain
have good reasons to think that the perturbative method could not have worked anyway .
General relativity's philosophy is that space-time doesn't exist anymore
as a fixed arena where things happen,
but space-time is itself dynamic and changing.
A nice sentence resumes this:
"In general relativity, the stage disapears and becomes one of the actors."
When you want to apply perturative approach, you have to reintroduce
a sort of fixed stage where perturbations happen.
For general relativity's purists, it betrays one of its fundamental principles.
So, it's not surprising it doesn't work well.
Ok, good, but now how do we apply Dirac's quantification program
to general relativity, without using perturbations?

Italian: 
al prezzo dell'introduzione di qualche piccolo trucco esotico come
delle minuscole stringhe,
delle dimensioni supplementari
ed infine un certo numero di particelle aggiuntive: le particelle supersimmetriche
Una buona parte di coloro che hanno voluto provare altro rispetto alla teoria delle stringhe
ha deciso di abbandonare l'approccio perturbativo
e di ritornare alla ricetta iniziale di Dirac.
Ed questa è una delle origini della gravità quantistica a loop.
Ma prima di parlarvene debbo spiegarvi
perché i ricercatori di questo settore
abbiano buoni motivi di pensare che il metodo perturbativo
non poteva funzionare a prescindere.
Tutta la filosofia della relatività generale consiste nel fatto che lo spazio-tempo non esiste più
in quanto arena fissa nella quale si svolgerebbero delle cose,
ma che invece lo spazio-tempo è esso stesso un oggetto mutevole, dinamico
Una bella frase riassume ciò:
"In relatività generale, la scena scompare e diventa uno degli attori."
Quando volete ricorrere ad un approccio perturbativo siete costretti a reintrodurre
una sorta di scena statica in cui hanno luogo le perturbazioni
E per i puristi della relatività generale ciò ne tradisce i principi fondamentali
ed è quindi poco sorprendente che ciò non funzioni bene
Oh ! Benissimo, ma come si fa ad applicare il programma di quantificazione ?
di Dirac alla relatività generale senza utilizzare le perturbazioni ?

Italian: 
Ebbene, è molto difficile !
E' difficile al punto che nessuno ci è mai riuscito
sino al 1986.
 
Nel 1986 un fisico indiano Abhay Ashtekar, propone qualcosa di nuovo.
Propone di riformulare la teoria della relatività generale.
Ovvero, prende le equazioni di Einstein
e le riscrive in maniera diversa.
Dal punto di vista matematico le variabili e le equazioni che utilizza sono differenti.
ma dal punto di vista fisico rimane la medesima teoria.
E' equivalente alla relatività generale e giunge alle medesime previsioni.
Ma la sua nuova formulazione la fa somigliare un po' di più all'elettromagnetismo.
Ed è ciò che sbloccherà l'applicazione del programma di Dirac.
Questo oltre naturalmente i loop (in italiano: gli anelli)
Ciò che segue è un po tecnico ma sono comunque costretto a spiegarvi
da dove proviene il termine "anello" nella gravità quantistica ad anelli (loop)
Abbiamo visto che la teoria della relatività generale verte sulla curvatura dello spazio-tempo,
ma come si fa a riconoscere che ci si trova in uno spazio-tempo curvo?
Perché ci si trova al suo interno e non è necessariamente agevole rendersi conto di ciò.
Ebbene, si percorrono delle traiettorie ad anello !
Immaginatevi di trovarvi su un piano, e di tenere in mano una freccia
- per esempio una freccia di arco davanti a voi.

English: 
Well, it's hard...
So hard no one has ever sucessfully done it.
... until 1986.
LOOP QUANTUM GRAVITY
In 1986, an indian physicist named Abhay Ashtekar offers something new.
He offers to reformulate general relativity.
He takes Einstein's equations
and writes them differently.
Mathematically speaking, the variables and equations he uses are different,
but are physically the same.
It's equivalent to general relativity, it makes the same predictions.
But ihis new formula makes it look more like electromagnetism.
And that's what will deblock Dirac's  application program.
That, and loops of course.
Ok that's a little technical, but I have to explain
where the term "loop" in loop quantum gravity comes from.
We saw that general relativity's theory covers space-time's curve.
But how do we know we're in a curved space-time?
We're in it, so it's not always easy to realize it.
Well, you make loops.
Imagine you're on a plan, and you carry an arrow in your hand
(for example a bow arrow, pointing straight)

French: 
Et bien, c'est dur...
Et c'est tellement dur que personne
n'a jamais réussi
...jusqu'en 1986.
*jingle très funky*
En 1986, un physicien indien, Abhay Ashtekar,
 propose quelque chose de nouveau.
Il propose de reformuler la théorie de
la relativité générale.
C'est-à-dire qu'il prend les équations d'Einstein
et il les ré-écrit différemment.
Mathématiquement, les variables et 
les équations qu'il utilise sont différentes,
mais physiquement c'est la
même théorie.
Elle est équivalente à la relativité
générale, elle fait les mêmes prédictions.
Mais sa nouvelle forme la fait ressembler 
un peu plus à l'électromagnétisme.
Et c'est ça qui va débloquer
l'application du programme de Dirac.
Ça, et puis les boucles bien sûr.
Alors ce qui va venir est un peu technique,
mais je suis quand même obligé de vous expliquer
d'où vient le terme de "boucles"
dans la gravité quantique à boucles.
On a vu que la théorie de la relativité générale porte 
sur la courbure de l'espace-temps,
mais comment on fait pour savoir qu'on
est dans un espace-temps courbé?
Parce qu'on est dedans, donc c'est pas
forcément facile de s'en rendre compte.
Et bien, on fait des boucles.
Imaginez que vous soyez sur un plan, et que vous 
teniez à la main une flèche
- par exemple une flèche d'arc devant vous.

French: 
Déplacez-vous tout droit pendant un
moment puis arrêtez-vous
et prenez un virage à 90 degrés sans 
changer la position de la flèche.
Continuez à marcher tout droit, puis
recommencez à faire un virage à 90 degrés
sans bouger la flèche, et ainsi
de suite jusqu'à votre position initiale.
À la fin, la flèche est dans la
même position qu'au départ.
Maintenant on va jouer au même jeu sur
une sphère, qui est un espace courbe.
Déplacez-vous tout droit,
puis tournez à angle droit sans 
changer la direction de la flèche,
avancez,
tournez à nouveau sans changer 
la direction de la flèche,
puis revenez à votre point initial.
Et bien là, la flèche n'est plus dans la
même direction qu'au départ,
et ça c'est le signe qu'un espace est
courbe.
Quand dans un espace courbe on fait une boucle, c'est-à-dire un tour et qu'on revient à son point de départ,
les vecteurs se retrouvent dans une
position différente.
Alors tout ça peut vous paraître
affreusement abstrait, mais ce qu'il faut retenir
c'est que faire des boucles ça
permet de sentir la courbure de l'espace-temps,
ça permet même de la mesurer en fait.
Et donc en remplaçant la notion de
courbure par la notion de boucle,
on arrive à débloquer la situation
et à appliquer le programme de Dirac

Italian: 
Spostatevi diritto davanti a voi per un momentino per poi fermarvi.
E curvate a 90 gradi senza cambiare l'orientamento della freccia.
continuate a camminare diritti poi effettuate nuovamente una curva a 90 gradi
sempre senza spostare la freccia, e via di seguito, sino a ritornare alla vostra posizione iniziale
Alla fine, la freccia si trova nella medesima posizione che aveva alla partenza,
Ora giochiamo al medesimo gioco su di una sfera, che è uno spazio curvo.
Spostatevi dritto davanti a voi,
poi girate ad angolo retto senza variare la direzione della freccia,
avanzate
girate nuovamente senza variare la direzione della freccia,
ed infine ritornate al vostro punto di partenza.
Ebbene, a quel punto la freccia non si trova più nella stessa direzione cha aveva in partenza,
e questo è il segno che uno spazio è curvo.
Quando in uno spazio curvo si effettua un loop, ovvero un anello e si ritorna alla posizione di partenza,
i vettori si ritrovano in una posizione differente.
Allora, tutto ciò può sembrare terribilmente astratto, ma ciò che bisogna assimilare
è che eseguire dei loop ci consente di percepire la curvatura dello spazio-tempo
ci consente addirittura di misurare questa curvatura
E quindi, sostituendo la nozione di curvatura con quella di anello (loop)
si riesce a sbloccare la situazione
e ad applicare le regole di Dirac

English: 
Move forward some time and stop.
and take a 90° turn without changing your arrow's position.
Continue to walk straight, then take another 90° turn.
without moving the arrow, and again until your initial position.
In the end, your arrow is in the same position as when you started
Now, let's play the same game on a sphere, which is a curved space.
Go straight.
Then, turn in a right angle without changing the arrow's direction,
Go forward.
Turn without changing the arrow's direction.
And come back to the initial point.
Here, the arrow is not in the same direction than at start.
And that is the sign of a curved space.
When you make a loop in a curved space -take a turn and go back at the start-
vectors find themselves in different positions.
All that can seem terribly abstract, but what you should remember is
that making loops permits to feel space-time's curves,
and to even measure it.
So, by replacing the notion of curve by the one of loop,
we can deblock the situation
and to apply Dirac's program

Italian: 
alla relatività generale riformulata da Ashtekar.
Naturalmente non vi descriverò tutta la teoria,
ma per analogia con l'atomo di idrogeno vorrei farvene percepire i risultati principali.
Il risultato più spettacolare è stato ottenuto da due ricercatori :
un americano, Lee Smolin,
e un italiano Carlo Rovelli.
Vi ho detto che uno degli apporti della meccanica quantistica all'atomo d'idrogeno
è che i livelli di energia sono quantizzati, discreti,
e in particolare, che esiste un livello di energia minimo
Ebbene, nella gravità quantistica, avviene la medesima cosa con la geometria dello spazio-tempo.
In gravità quantistica a loop, le grandezze geometriche
sono quantizzate, ciò avviene per  le lunghezze, le aree, i volumi.
Esiste ad esempio un valore minimo per l'area che una superficie può assumere,
ogni superficie può assumere certi valori discreti per la sua area, ma non i valori intermedi.
Quindi queste dimensioni geometriche minime sono piccolissime.
La lunghezza minima possibile è di circa 10^(-35) metri, e viene chiamata "lunghezza de Planck".
Quindi naturalmente alla nostra scala non notiamo la differenza
Quello che ci dice questo risultato è che se scendiamo alla scala della lunghezza di Planck,
lo spazio non è continuo ma è discreto.
E' costituito da piccolo blocchi indivisibili, una sorta di mattoncini elementari di dimensione finita,

French: 
à la relativité générale reformulée
par Ashtekar.
Alors évidemment je ne vais pas vous
décrire toute la théorie,
mais, par analogie avec l'atome d'hydrogène, je
voudrais vous en faire sentir les résultats principaux.
Le résultat le plus spectaculaire, il a
été obtenu par deux chercheurs :
un américain, Lee Smolin,
et un italien Carlo Rovelli.
Je vous ai dit qu'un des apports de la
mécanique quantique à l'atome d'hydrogène
c'est que les niveaux
d'énergie sont quantifiés, discrets,
et notamment il existe un plus petit
niveau d'énergie.
Et bien en gravité quantique à boucles, il se passe la même chose avec la géométrie de l'espace-temps.
En gravité quantique à boucles, les
grandeurs géométriques sont
quantifiées - les longueurs, les aires, les volumes.
Il existe par exemple une plus petite aire
possible que puisse posséder une surface,
et elle peut posséder certaines valeurs discrètes pour son aire, mais pas les valeurs intermédiaires.
Alors ces dimensions géométriques
minimales, elles sont toutes petites.
La plus petite longueur est d'environ 10^(-35) mètres, 
ce qu'on appelle la "longueur de Planck".
Donc, évidemment, à notre échelle on ne
voit pas la différence.
Ce que nous dit ce résultat, c'est que si on 
descend à l'échelle de la longueur de Planck,
l'espace n'est plus continu
mais il est discret.
Il est fait de petits blocs indivisibles,
des sortes de briques élémentaires de taille finie,

English: 
to general relativity reformulated by Ashtekar.
So I am of course not going to describe the whole theory
but, by analogy with the hydrogen atom, I would like to make you sense the principal results.
The most spectacular result was obtained by two reseachers:
an american, Lee Smolin,
and an italian, Carlo Rovelli.
I told you that one of the contributions of quantum mechanic to the hydrogen atom
is that levels of energies are quantified, discrete.
and in particular there is a smaller level of energy.
In loop quantum gravity, the same thing happens with space-time's geometry.
In loop quantum theory, geometric sizes are
quantified (lenghts, areas, volumes).
For example, there is a smallest possible area that a surface can possess,
and it can possess certain discrete values  for its area, but not for its intermediate values.
So these minimal geometric dimensions are very small.
The smallest lenght is approximately 10^(-35) metre, what is called "PLANCK'S LENGHT"
So, we obviously don't see the difference at our scale.
What this result tells us is that if we go down to Planck's lenght,
space is not continuous anymore but discrete.

Italian: 
una sorta di atomi di spazio.
Per rappresentare questa situazione, utilizziamo un reticolo che simboleggia
la maniera in cui i diversi atomi di spazio sono raccordati tra loro.
Questo reticolo, costituisce uno stato quantico della curvatura dello spazio
- viene denominato "reticolo di spin".
Una volta capito ciò, sorge un'altra domanda essenziale :
Come evolve questo spazio ? E cioè, a cosa somiglia lo spazio-tempo ?
Abbiamo visto che per l'atomo di idrogeno l'elettrone poteva passare da un livello all'altro.
Ebbene, avviene la stessa cosa con la nostra rappresentazione quantistica dello spazio,
possiamo passare da un reticolo di spin ad un altro.
E per fare ciò, è sufficiente immaginare una struttura intermedia che li raccorda
- è ciò che viene chiamato "schiuma di spin".
Questa schiuma di spin, è una rappresentazione quantistica dello spazio-tempo.
E' importante capire che tutto ciò non è solamente un disegno grafico.
In effetti dietro queste schiume di spin, ci stanno delle equazioni
che vengono associate ai differenti elementi della struttura e che consentono di descrivere
la probabilità che lo spazio passi da uno stato quantico ad un altro
E naturalmente tralascio il resto ma ciò che rimane è che
la gravità quantistica a loop ci mostra che lo spazio-tempo quantizzato

French: 
des espèces d'atomes d'espace.
Pour représenter cette situation, on
utilise un réseau qui symbolise
la manière dont les différents atomes
d'espace sont reliés entre eux.
Ce réseau, c'est un état quantique de
la courbure de l'espace
- on appelle ça un "réseau de spins".
Une fois qu'on a compris ça, il y a une
autre question essentielle :
Comment cet espace évolue-t-il ?  C'est-à-dire, 
à quoi ressemble l'espace-temps ?
On a vu dans le cas de l'atome d'hydrogène que l'électron pouvait passer d'un niveau à un autre.
Et bien ça se passe pareil avec notre
représentation quantique de l'espace,
on peut passer d'un réseau de spins à un autre.
Et pour faire ça, il suffit d'imaginer
une structure intermédiaire qui les relie
- on appelle ça une "mousse de spins".
Cette mousse de spin, c'est une
représentation quantique de l'espace-temps.
Et c'est important de comprendre que
tout ça, c'est pas juste du dessin.
En fait, derrière ces mousses de spins, 
il y a des équations
qu'on associe aux différents éléments
la structure et qui permettent de décrire
la probabilité que l'espace passe d'un
état quantique à un autre.
Et je vous passe évidemment les
détails, mais ce qui reste c'est que
la gravité quantique à boucles nous
montre que l'espace-temps quantique

English: 
It's composed by small invisible blocks, sort of elementary bricks of finite size
sort of space atoms.
To represent this situation, we use a network which symbolises
the way different space atoms are linked to each other.
This network is a quantum state of the space's curve
- it's called a "network of spins".
Once we understand that, there's another essential question:
How does that space evoluate? 
That means: how does space-time look like?
We saw in the hydrogen's atom case that the electron could pass from one level to another.
Well, it's the same with our quantum representation of space.
We can pass from one network spins to another.
And to do that, it's enough to imagine an intermediate structure which links them
- we call it a "SPIN FOAM".
This spin foam is a quantum representation of space-time.
And it's important to understand that all this is not just a drawing.
Behind those spin foams are equations
which we associate to different elements the structure to, and that permits to describe
the probability that space passes from a quantum state to another.
I will of course spare you from details, but what remains is that
loop quantum gravity shows us that quantum space-time

French: 
n'est plus un truc lisse et continu comme
en relativité générale.
Il est fait de briques élémentaires de
taille finie, quantifiées et qui sont fluctuantes
- qui peuvent sauter d'un état
à un autre -,
une sorte d'espace-temps bouillonnant.
*jingle très funky*
Je vous ai décrit à grands traits la
gravité quantique à boucles,
mais maintenant je voudrais vous 
expliquer la cerise sur le gâteau :
comment cette théorie va modifier 
notre vision du Big Bang ?
Dans les années 2000, il y a un jeune physicien 
qui s'appelle Martin Bojowald
qui s'est amusé à appliquer les
équations de la gravité quantique à boucles
aux problèmes de la cosmologie,
et il a créé ce qu'on appelle la
cosmologie quantique à boucles.
Et je ne vais évidemment pas vous en donner
les détails, mais je voudrais juste
vous faire comprendre les leçons qu'on en tire.
La gravité quantique à boucles nous
montre que l'espace-temps est fait de
minuscules morceaux de taille finie, 
des atomes d'espace-temps.
Une des conséquences de ça, 
c'est qu'on ne peut pas indéfiniment
accumuler de la matière au même endroit.
Il y a une densité maximale qu'on peut
atteindre : la densité de Planck.
Cette densité, elle est monstrueuse :

Italian: 
non è più un oggetto liscio e continuo come nella relatività generale.
E' fatto di mattoncini elementari di dimensione finita, quantizzata e che sono fluttuanti
- che possono saltare da un stato all'altro -
una sorta di spazio-tempo in ebollizione
 
Vi ho descritto a grandi linee la gravità quantistica a loop,
ma ora vorrei accennare alla ciliegina sulla torta:
come questa teoria modifica la nostra concezione del Big Bang ?
Negli anni 2000, un giovane fisico di nome Martin Bojowald
che si è divertito ad applicare le equazioni della gravità quantistica a loop
ai problemi della cosmologia,
ha creato ciò che viene chiamato la cosmologia quantistica a loop.
E naturalmente non ve ne darò i dettagli ma vorrei solamente
farvi capire quali lezioni trarne.
La gravità quantistica a loop ci mostra che lo spazio-tempo è costituito da
minuscoli elementi di dimensione finita, degli atomi di spazio-tempo.
Una conseguenza di ciò è che non possiamo accumulare indefinitamente
della materia in un medesimo luogo
esiste una densità massimale raggiungibile: la densità di Planck
Questa densità è mostruosamente elevata:

English: 
is not a smooth and continuous anymore like it's in general reativity.
It's made of elementary bricks of finite size, quantified, and which are fluctuant.
-that can jump from one state to another-,
a sort of boiling space-time.
 
I described loop quantum gravity in big chunks ,
but now I'd like to explain the icing on the cake:
how this theory modifies our vision of the Big-Bang.
In the year 2000's, a young physicist nammed Martin Bojowald
applied loop quantum gravity's  equations
to cosmology problems.
And he created what's called loop quantum cosmology.
I of course am not going to give you all the details, but I'd just like
to make you understand the lessons we get from it.
Loop quantum gravity shows us that space-time is made of
minuscule parts of finite size, space-time atoms.
One of its consequences is that we cannot indefinitely
accumulate matter in the same place.
There is a maximal density that we can attain: Planck's density.
This density is monstruous.

Italian: 
E' 5 x 10^96 kg/m3 cioè "5" seguito da 96 zeri
Questa densità massima, cambia la nostra percezione del Big Bang.
In cosmologia classica, quando si risale verso il Big Bang, la densità è sempre più
elevata sino a diventare - in un certo senso - infinita
Ma in cosmologia quantistica a loop, la densità non può superare la densità di Planck
quindi quando risaliamo nel tempo, ad un certo momento troviamo un intoppo.
E succede un po' come per l'atomo di idrogeno.
Vi ricordate ?
L'elettrone non può più schiantarsi sul protone perché non può scendere
sotto il livelo fondamentale e tutto accade come se ci fosse una
sorta di forza repulsiva quantistica che gli impedisse di avvicinarsi troppo al protone
Ebbene, è un po' ciò che avviene in cosmologia quantistica a loop, tutto si svolge
E quindi ciò cambia la nostra visione iniziale del Big Bang
E qundi ciò cambia la nostra visione iniziale del Big Bang
Si passa dalla visione di un Big Bang a ciò che potrebbe essere invece in Big Bounce - un grande rimbalzo
I calcoli in cosmologia quantistica ci mostrano che l'universo ha potuto
nascere dall'implosione di un precedente universo
per rimbalzare una volta arrivato alla densità massima e dilatarsi sino a formare il nostro universo attuale

French: 
c'est 5 x 10^96 kg/m3 
c'est-à-dire "5" avec quatre-vingt-seize "0" derrière.
Et cette densité maximum, elle change
 notre perception du Big Bang.
En cosmologie classique, quand on remonte
vers le Big Bang, la densité est de plus en plus
élevée jusqu'à devenir
soi-disant infinie.
Mais en cosmologie quantique à boucles, la
densité ne peut pas dépasser la densité de Planck,
donc quand on remonte dans le temps, 
au bout d'un moment ça coince.
Et il se passe un peu la même chose
qu'avec l'électron de l'atome d'hydrogène.
Vous vous souvenez ?
L'électron ne peut pas aller s'écraser sur
le proton parce qu'il ne peut pas descendre
plus bas que le niveau fondamental, et
donc tout se passe comme si il y avait une
espèce de force de répulsion quantique qui
l'empêchait de s'approcher trop près du proton.
Et bien c'est un peu la même chose qu'on a
en cosmologie quantique à boucles, tout se passe
comme si il y avait une espèce de force de répulsion qui empêchait de dépasser la densité de Planck.
Et donc ça change notre vision des
débuts du Big Bang.
On passe d'une vision d'un Big Bang à ce qui pourrait être plus tôt un Big Bounce - un "grand rebond".
Les calculs en cosmologie quantique 
à boucles nous montrent que l'univers à pu
se créer de l'effondrement d'un
univers précédent,
rebondir à la densité maximale et
s'étendre jusqu'à donner notre univers.

English: 
It's 5 x 10^96 kg/m3 which is "5" with 96 "0" behind.
And this maximal density changes our perception of the Big Bang.
In classic cosmology, when you ride up to the Big Bang, density gets higher and higher,
until it's supposedly infinite.
But in loop quantum cosmology, density cannot surpass Planck's density,
So when we go back it time, it blocks at some point.
A similar thing happens with the hydrogen atom's electron.
You remember?
The electron cannot crash on the proton because it cannot go beyond
the fondamental level, and it's like there was
a repulsive quantum force which prevents from getting too close to the proton.
It's kind of the same thing we have in loop quantum cosmology.
It's like there was a repulsion force which prevents to surpass Planck's density
So it changes our vision of the beginning of the Big Bang.
We go from a vision of a Big Bang to what would more be a BIG BOUNCE.
Calculations in loop quantum cosmology show that the Universe might have
been created from the collapse of a precedent universe,
bounce at the maximal denisty and spread until our universe is formed.

English: 
That is still speculative and the equations are a little simplified,
but it is one of the possibilities.
Bad -or good- news: calcuations show that the bounce
erased all traces of the past in a sort of big quantum boiling.
Which means that even if it was confirmed one day, we wouldn't have the means
to go back and know what the previous universe was.
LOOP QUANTUM GRAVITY
There, you arleady know a lot about loop quantum gravity.
You should retain 2 things:
1) This is only an attempt among others
2) Everything is far from being complitely achieved in this theory.
There are still a lot we don't understand and a certain number
of things which don't have solid bases mathematically speaking
And anyway in the end, it's always experimental results
that will settle and permit to state if the theory is or isn't correct.
By the way, let's talk about those experimental results: on what can we base on to verify this theory?
The first thing we can use is justly cosmology.
You may know that the best proof of the Big Bang scenario is
is the COSMIC MICROWAVE BACKGROUND (CMB) 
- what's sometimes called the "FOSSIL RADIATION".

French: 
Alors c'est encore spéculatif et les
équations sont assez simplifiées,
mais ça fait partie des possibilités.
Alors, mauvaise nouvelle ou bonne
nouvelle, les calculs montrent que le rebond
a effacé toutes les traces du passé dans un 
espèce de grand bouillonnement quantique.
C'est-à-dire que, même si ça se révèle
confirmé un jour, on aura pas de moyens
de remonter pour savoir ce qu'était
l'univers avant.
*jingle très funky*
Voilà, vous en savez déjà beaucoup sur
la gravité quantique à boucles,
il faut quand même retenir deux choses : la première, c'est que ça n'est qu'une tentative parmi d'autres,
et la deuxième, c'est que tout est loin
d'être complètement achevé dans cette théorie.
Il y a encore plein de choses
qu'on comprend pas et un certain nombre
de choses qui, sur le plan mathématique,
ne sont pas mises sur des bases solides.
Et puis de toute façon à la fin, ce sont 
quand même les résultats expérimentaux
qui trancheront et qui permettront de 
dire si la théorie est correcte ou pas.
D'ailleurs oui, parlons-en des résultats expérimentaux : sur quoi on va se baser pour vérifier cette théorie ?
Et bah la première chose dont on peut
se servir, c'est justement de la cosmologie.
Vous savez peut-être que la meilleure
preuve du scénario du Big Bang c'est
le rayonnement du fond diffus cosmologique -
qu'on appelle parfois le "rayonnement fossile".

Italian: 
Tutto ciò è ancora speculativo e le equazioni sono piuttosto semplificate,
ma appartiene al novero delle possibilità
Poi, cattiva o buona nuova che sia, i calcoli mostrano che il rimbalzo
ha cancellato tutte le tracce del passato in una sorta di ribollio quantistico
Ciò significa che se  anche quest'ipotesi fosse confermata un giorno, non avremmo modo
di risalire per sapere come fosse l'universo prima.
 
Ecco, ora sapete già molte cose sulla gravità quantistica a loop,
si deve comunque ricordare due cose: la prima è che è un tentativo tra gli altri
e la seconda, che questa teoria è lungi dall'essere completa.
Ci stanno ancora parecchie cose che rimangono incomprese e un certo numero
di cose che sul piano matematico non riposano su basi solide
E poi, alla fine saranno sempre e comunque i risultati sperimentali
che decideranno e che permetteranno di stabilire se la teoria è corretta o meno
Tra l'altro, parliamone dei risultati sperimentali: su cosa ci si baserà per verificare questa teoria?
Ebbene, la prima cosa di cui servirsi potrebbe essere proprio la cosmologia.
Sapete che la miglior prova dello scenario del Big Bang è
la radiazione cosmica di fondo che viene chiamata a volte la 'radiazione fossile'

French: 
Et dans la manière dont ce rayonnement
fluctue, on peut espérer trouver
des traces des premiers instants du Big Bang.
On est encore loin de pouvoir les
discerner, mais récemment Abhay Ashtekar
et un physicien français,
Aurélien Barrau,
ont réalisé des calculs pour essayer
de comprendre quels seraient les signes de
la gravité quantique à boucles dans le
rayonnement fossile.
Et c'est assez intéressant du point de
vue de la philosophie des sciences,
parce que ça veut dire que cette théorie,
on peut la tester expérimentalement,
elle fait des prédictions - même si aujourd'hui 
on n'a pas encore la précision nécéssaire.
L'autre moyen d'aller tester la théorie
de la gravité quantique à boucles,
ce serait d'aller sonder la structure 
de l'espace-temps.
La situation, elle est assez proche de ce
qu'on a avec la matière ordinaire.
Si je prends un caillou et que je le regarde avec
mes yeux ou même avec un microscope,
et bien il a l'air lisse, il a l'air fait de
matière continue.
Mais si je lui balance des rayons très
énergétiques, comme des rayons x,
j'arrive à détecter sa structure discrète, son organisation en cristal, je vois ses atomes en quelque sorte.
Et il pourrait se passer la même chose
 avec la structure discrète de l'espace-temps :
si des rayons suffisamment énergétiques la traversent,
ils pourraient nous renseigner sur ces
fameux atomes d'espace.

English: 
And by the way this radiation fluctuates, we can hope to find
traces of the first instants of the Big Bang.
We're still far from being able to discern them, but recently Abhay Ashtekar
and a french physicist, Aurélien Barreau,
made calculs to try to understand what the signs of
loop quantum gravity would be in the CMB.
It's pretty interesting from the philosophy of science's perspective
because it means that this theory can be experimentally tested.
It makes predictions, even if we still don't have enough precision today.
The other way to test loop quantum theory
would be to probe space-time's structure.
The situation is rather close to what we have with ordinary matter.
If I take a rock and look at it with my eyes or even a microscope,
it looks smooth, made of a continous matter.
But if I throw very energetic rays on it, like X rays,
I can detect it's discrete structure, it's organisation in crystal, I can see its atoms in a way.
And the same thing could happen with the discrete structure of pace-time:
if sufficiently energetic rays cross it
it could inform us about these famous space atoms.

Italian: 
e nella maniera in cui questa radiazione fluttua, si spera di trovare
delle tracce dei primi istanti del Big Bang
Siamo ancora lontani da poterli discernere ma recentemente Abhay Ashtekar
e un fisico francese, Aurélien Barrau,
hanno effettuato dei calcoli per capire quali potrebbero essere  i segni di
gravitazione quantistica a loop nella radiazione fossile
Ed è piuttosto interessante dal punto di vista della filosofia delle scienze,
perché significa che questa teoria può essere testata sperimentalmente,
effettua delle previsioni - anche se oggi non abbiamo ancora la precisione necessaria.
L'altra maniera di testare la teoria della gravità quantistica a loop,
sarebbe quella di andare a sondare la struttura dello spazio-tempo.
La situazione è abbastanza simile di ciò che abbiamo con la materia ordinaria,
Se prendo un sasso e che lo osservo con i miei occhi o anche al microscopio
ebbene, mi appare liscio, fatto di materia continua
ma se gli invio dei raggi molto energetici come t raggi X
riesco ad evidenziare la sua struttura discreta,  la sua organizzazione cristallina, vedo i suoi atomi in un certo senso
E potrebbe avvenire la medesima cosa con la struttura discreta dello spazio-tempo
se dei raggi sufficientemente energetici la attraversano
potrebbero darci informazioni circa questi famosi atomi di spazio

Italian: 
Il problema è che non sappiamo creare dei raggi così potenti
ma potrebbero prodursi in alcuni fenomeni astrofisici
quindi abbiamo forse qualche possibilità di captare una radiazione molto,  molto una radiazione molto molto
energetica che racchiuda in se una firma della struttura quantistica dello spazio-tempo.
Grazie per aver seguito questo video, se vi è piaciuto non esitate a condividerlo,
in modo che non si parli sempre solamente della teoria delle stringhe
Come spesso ho scritto un piccolo testo che accompagna questo video e che vi
fornirà qualche dettaglio. Anche se necessariamente non potrò spiegarvi tutto.
Se vi piace la fisica fondamentale, ho moltissimi altri video sul canale
che la trattano.  Ho parlato di Stephen Hawking, ho parlato
della teoria delle stringhe, dei buchi neri,
della costante cosmologica, dell'entanglement, ecc...
Debbo precisare un dettaglio prima di venire accusato
di essere un po' di parte riguardo a questa storia della gravità quantistica a loop
rispetto alla teoria delle stringhe
perché di fatto ho lavorato alla gravità quantistica a loop,
era il mio argomento di tesi e ho avuto la fortuna di lavorare con alcune
delle persone citate in questo video.
Per coloro che vorrebbero incontrarmi di persona,
posso annunciarvi che sarò il 5 ottobre a  l'Espace des Sciences
a Rennes per dare una conferenza nella sala Hubert Curien
ecco quindi potrebbe essere l'occasione per incontrarci là

English: 
The problem is that we don't know how to fabricate such powerfull radiation.
But they can happen in certain astrophysic phenomenons,
so we maybe have a chance to capture very very energetic radiations
which hold the quantum signature of space-time.
Thanks for watching this video! 
If you liked it don't hesitate to share it,
so we don't always talk about string theory.
As always I wrote a small note to accompany this video and that
will give you some details. Even if I can't of course explain everything to you.
If you like fundamental physics, I have a lot of other videos on the channel
which talk about it. I already talked about Stphen Hawking, I talked about
string theory, quantum mechanic, black holes,
cosmologic constant, quantum intrication etc.
One small thing I need to precise before beeing accused of it is that
I'm a little partisan of this story of loop quantum gravity
versus string theory,
because I worked in loop quantum gravity.
This was my thesis's subject and I was lucky to work with a part
of persons of whom I talked about in this video.
For those who'd like to meet me,
I'll be at the Espace de Sciences on Octobre 5th
in Rennes to make a conderence in Hubert Curien's room
***The notes are in French***

French: 
Alors le problème, c'est que des rayons
aussi puissants, on ne sait pas en fabriquer,
mais ils peuvent se produire dans
certains phénomènes astrophysiques et
donc on a peut-être une chance de
capter des rayonnements très très
énergétiques qui portent en eux une
signature de la structure quantique de l'espace-temps.
Merci d'avoir suivi cette vidéo, si elle 
vous a plu n'hésitez pas à la partager,
histoire qu'on ne parle pas toujours
que la théorie des cordes.
Comme souvent j'écris un petit billet
qui accompagne cette vidéo et qui vous
donnera quelques détails. Même si
forcément je ne vais pas pouvoir tout expliquer.
Si vous aimez la physique fondamentale,
j'ai pleins d'autres vidéos sur la chaîne
qui en parlent. J'ai déjà
parlé de Stephen Hawking, j'ai parlé de
la théorie des cordes, de la mécanique
quantique, des trous noirs, de la
constante cosmologique, de l'intrication
quantique, etc.
Une petite chose qu'il faut je
précise avant qu'on m'en accuse c'est que
je suis un petit peu partisan de cette
histoire de gravité quantique à boucles
versus la théorie des cordes,
puisque en fait j'ai travaillé dans la
gravité quantique à boucles,
c'était mon sujet de thèse et j'ai eu la chance
de travailler avec une partie
des personnes dont j'ai parlé dans cette vidéo.
Pour ceux qui voudraient me rencontrer en vrai,
je peux vous annoncer déjà que je serai le
mercredi 5 octobre à l'Espace des Sciences
à Rennes pour donner une
conférence dans la salle Hubert Curien
donc voilà ça va être l'occasion de se voir là-bas.

English: 
You can as always see news of the channel on facebook and twitter
and support me on Tipee.
Thanks all and see you soon!

Italian: 
Come sempre potete trovare le attualità del mio canale su facebook e twitter
e potete menzionarmi su Tipee. Grazie a tutti e a presto !

French: 
Comme toujours vous pouvez retrouver les
actus de la chaîne sur facebook et twitter
et vous pouvez me souvenir sur Tipee.
 Merci à tous et à bientôt !
