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Stephen Hawking est mort en s’échappant d’un trou noir le 14 mars 2018

jeudi 15 mars 2018, par anonyme (Date de rédaction antérieure : 15 mars 2018).

S’échapper d’un trou noir selon Stephen Hawking

https://www.letemps.ch/sciences/sec…

Fabien Goubet

Publié mercredi 26 août 2015 à 22:03

L’éminent physicien affirme qu’il est possible de sortir des trous noirs, colossales entités desquelles rien n’est censé s’échapper. Mais sous une forme a priori bien différente…

« Si vous tombez dans un trou noir, n’abandonnez pas. Il existe un moyen d’en sortir. » Le conseil ne vient pas du script du film Interstellar, mais de l’éminent physicien et mathématicien Stephen Hawking, de l’Université de Cambridge. Il a prononcé ces mots lors d’un congrès réunissant à Stockholm le gratin des physiciens spécialistes des trous noirs.

Les propos du Britannique, lourdement paralysé par une sclérose latérale amyotrophique, trouvent toujours un certain écho médiatique. Mais cette dernière annonce est sans doute à considérer avec plus d’intérêt que sa prise de position sur l’intelligence artificielle ou son engagement pour trouver la vie extraterrestre. Stephen Hawking a en effet bâti toute sa carrière sur les trous noirs, ces objets mystérieux si massifs qu’ils ne laissent rien s’échapper, pas même la lumière.

Le rayonnement de Hawking

Que se passe-t-il lorsqu’on pénètre dans un trou noir ? La question est à l’origine du « paradoxe de l’information » qui a pris source après un article de Stephen Hawking paru en 1975. [Sauvegarde]. Cette année-là, le physicien montre que, contrairement à ce que l’on pense, tout ne reste pas prisonnier des trous noirs : ces ogres cosmiques laissent échapper un rayonnement thermique, un petit flux de particules transportant de l’énergie qu’il nomme le rayonnement de Hawking. Quelles sont donc ces étranges particules capables de s’affranchir de la colossale emprise des trous noirs ? La physique classique ne peut l’expliquer. D’après elle, puisque la lumière est retenue par les trous noirs, et que rien ne peut aller plus vite, alors rien ne peut s’échapper, fin de l’histoire.

Stephen Hawking s’est en fait basé sur un principe de physique quantique. Dans le vide, des couples de particules de matière et d’antimatière se créent sans cesse de manière spontanée. Ces particules n’ont pas d’existence en tant que telles, car elles s’annihilent simultanément à leur formation. A proximité d’un trou noir, l’attraction gravitationnelle est si intense qu’elle peut, sous certaines conditions bien précises, attirer l’une des deux partenaires vers le centre, l’autre pouvant alors s’échapper… sous forme de rayonnement de Hawking. En conséquence le trou noir, pour compenser, perd de sa masse ; on dit qu’il s’évapore.

Relativité générale contre mécanique quantique

Ces résultats ont toutefois soulevé plus de problèmes qu’ils n’en ont résolu. Car si les trous noirs s’évaporent peu à peu au lieu de grossir de leur appétit insatiable, alors l’information sur la matière qu’ils ont avalée (la nature des particules, leur vitesse, leur position, etc.) disparaît également. C’est précisément ici que naît le paradoxe de l’information, qui oppose les lois de la relativité générale à celles de la mécanique quantique. Si la première s’accommode parfaitement d’une destruction de l’information, la seconde ne veut pas en entendre parler.

« La perte d’information violerait le principe de déterminisme quantique », confirme l’astrophysicien Stéphane Paltani, de l’Université de Genève. Ce principe stipule en effet que tous les phénomènes de l’Univers doivent être prévisibles, compte tenu des informations de chaque particule. « Le rayonnement de Hawking étant un phénomène complètement aléatoire, il n’avait à l’époque aucun sens d’un point de vue quantique », poursuit l’astrophysicien.

Qu’a dit Stephen Hawking à ce sujet ? Issu de l’école relativiste, il a d’abord soutenu que l’information était détruite. Mais une controverse qui l’a opposé à des physiciens de l’école quantique parmi lesquels Leonard Susskind, de l’Université Stanford et le Prix Nobel de physique Gerard ’t Hooft, de l’Université d’Utrecht, l’a poussé en 2004 à reconnaître qu’il avait tort et que l’information est bel et bien conservée lors de l’évaporation des trous noirs.

« Trou de ver » et « horizon des événements »

Loin de clore le dossier, cette capitulation du Britannique a amené les physiciens à se demander ce qu’il advenait de l’information des particules pénétrant dans les trous noirs, et s’il était possible de la récupérer. Diverses hypothèses ont été avancées. Parmi celles-ci, l’information pourrait voyager vers d’autres univers via un « trou de ver ». Elle ne serait donc pas détruite, mais simplement perdue pour notre Univers à nous, au profit d’un autre. Ou bien l’information pourrait être stockée à la surface de « l’horizon des événements », autrement dit la frontière virtuelle du trou noir en deçà de laquelle on ne peut plus échapper à son attraction. Une sorte de point de non-retour en quelque sorte. En pénétrant au-delà de cette frontière, sorte de sphère invisible, la matière tridimensionnelle y laisserait une empreinte bidimensionnelle correspondant à ses informations, ce qui rappelle le principe d’un hologramme.

C’est sur cette hypothèse, formulée dans les années 1970 par le physicien israélien Jacob Bekenstein, qu’a communiqué lundi Stephen Hawking. « L’information ne pénètre pas dans le trou noir comme on pourrait s’y attendre, mais dans sa frontière – l’horizon des événements », a déclaré le professeur devant son auditoire. Ce sont les particules du rayonnement de Hawking qui, en s’échappant du trou noir, emporteraient avec elles une partie de cette information. Ces projections de la matière à la surface de l’horizon des événements « contiennent toute l’information qui serait autrement perdue », a-t-il ajouté. Toute l’information ? Pas exactement. « Elle ressortirait au compte-gouttes, et sous une forme totalement différente », tempère Stéphane Paltani. Stephen Hawking le reconnaît lui-même : l’information revêtirait « une forme chaotique et inutile » d’un point de vue pratique.

« S’il existe bien une porte de sortie aux trous noirs, alors le déterminisme quantique sera préservé et ces objets poseront beaucoup moins de problème conceptuels aux physiciens », prédit Stéphane Paltani.

Si Stephen Hawking a embrassé l’hypothèse du professeur Bekenstein, qu’a-t-il apporté de nouveau ? Rien pour l’instant. Aura-t-on le fin de mot de l’histoire ? L’astrophysicien genevois Thierry Courvoisier n’y croit pas. « Ce paradoxe de l’information, à l’interface entre mécanique quantique et relativité générale, ne sera jamais vraiment résolu tant qu’on ne disposera pas d’une théorie qui unifie ces deux cadres.

4 Messages de forum

  • « Cela serait ennuyeux d’être Dieu et de n’avoir rien à découvrir »

    https://www.letemps.ch/sciences/ser…

    Pierre Barthélémy et Pierre Le Hir, Le Monde
    Publié mercredi 14 mars 2018 à 11:16
    modifié mercredi 14 mars 2018 à 11:21

    Stephen Hawking, spécialiste des trous noirs, était le scientifique le plus connu du grand public. Paralysé par une maladie dégénérative depuis les années 1960, il est mort à 76 ans. Retour sur le parcours d’un expert aussi exceptionnel que populaire

    Il a quitté le fauteuil roulant où était cloué son corps souffreteux pour rejoindre, peut-être, une dimension de l’espace-temps où son esprit vagabondait avec une absolue liberté. Le physicien et cosmologiste britannique Stephen Hawking, le plus célèbre scientifique contemporain, est mort à 76 ans, a annoncé sa famille mercredi 14 mars.

    Stephen Hawking était un paradoxe. Son nom est mondialement connu du grand public, alors même que ses incursions dans les méandres de la cosmologie, entre Big Bang, trous noirs et singularités astrophysiques, qui ont donné lieu à plus de 130 articles de recherche, ne pouvaient être suivies que par une poignée de théoriciens de haut vol. Cette renommée, il la doit d’abord à un best-seller planétaire, Une brève histoire du temps, paru en 1988 et vendu à plusieurs millions d’exemplaires.

    Une icône

    Il la doit aussi au contraste, qui pouvait provoquer le malaise autant que la fascination, entre une terrible infirmité physique, qui l’avait réduit à ne plus pouvoir s’exprimer qu’à l’aide d’un unique doigt valide – puis d’une contraction de la joue – actionnant un synthétiseur vocal, et une exceptionnelle puissance intellectuelle, doublée d’un robuste sens de l’humour. Cette dualité, portée chez lui à son paroxysme, en a fait une icône. Le symbole de la victoire de la pensée sur la chair, à l’image de l’éclat d’un visage d’éternel étudiant que n’arrivait pas à flétrir le rictus de lèvres muettes.

    Le 3 mars 1989 à Paris, alors qu’il est âgé de 47 ans, en compagnie de sa femme Jane.
    LIONEL CORONEAU

    Né le 8 janvier 1942 à Oxford, le jeune Stephen Hawking ne montre guère de prédispositions pour l’école, avant tout par paresse, exerçant plus volontiers son imagination à inventer des jeux de société aux règles toujours plus subtiles, comme pour éprouver le plaisir de maîtriser les lois d’un monde virtuel. Avec ses camarades, il confectionne des feux d’artifice dans la serre de son père et participe à la fabrication d’un proto-ordinateur. Autant d’indices d’un intérêt pour les sciences physiques, qu’il étudie à partir de 1959 à l’université d’Oxford.

    Il y révèle une intelligence, mais aussi une curiosité et une ténacité hors du commun. « Nous prenions ensemble des cours individuels chaque semaine et, à un moment, il devint très clair que nous ne pourrions le suivre, relatait en 2003 l’un de ses condisciples, Gordon Berry, professeur émérite de physique atomique à l’université de Notre-Dame (Indiana). A la fin des trois années que nous avons passées ensemble, nous étions tous d’accord pour dire qu’il était la personne la plus brillante que nous ayons jamais connue. Un jour, nous nous sommes aperçus à quel point nous étions ignorants en matière d’art. Une à deux semaines plus tard, il était devenu un expert. Sa chambre était remplie de livres empruntés à la bibliothèque. »

    D’Oxford à Cambridge

    Pour le reste, « Steve » ne se distingue pas vraiment des autres étudiants. Il consacre volontiers ses nuits au bridge et, dans l’équipe d’aviron universitaire, tient la place de barreur, sa constitution chétive l’empêchant de manier les rames. En 1962, il part étudier la cosmologie à l’université de Cambridge, où il commence une thèse sur la relativité générale. C’est là que sa maladie, annoncée par des troubles moteurs croissants, est diagnostiquée : sclérose latérale amyotrophique, encore appelée maladie de Charcot. Une dégénérescence des neurones moteurs conduisant à la paralysie. Les médecins ne lui donnent pas plus de deux ou trois années à vivre.

    Le jeune homme surmontera le choc et déjouera les pronostics. « Il me semblait un peu absurde de faire mon travail de recherche parce que je ne comptais pas vivre assez longtemps pour finir mon doctorat. Cependant, à mesure que le temps passait, la maladie semblait ralentir. (…) Je me suis fiancé à une jeune femme nommée Jane Wilde. Cela me donnait une raison de vivre, mais cela voulait aussi dire qu’il fallait que je trouve du travail si nous voulions nous marier », racontait-il dans son autobiographie, Qui êtes-vous Mister Hawking ? Il aura trois enfants : Lucy, Robert et Tim.

    Etude des trous noirs

    A Cambride suivent des années d’une très grande fécondité. Avec son collègue Roger Penrose, il établit, dans un théorème qui porte leurs noms, que la relativité générale d’Albert Einstein implique que l’espace et le temps ont comme origine le Big Bang, et comme fin les trous noirs. Ce que les cosmologistes nomment des « singularités » : des points de densité et de courbure de l’espace-temps infinis.

    Il concentre alors ses travaux sur les trous noirs, ces objets galactiques massifs dont le champ gravitationnel est si intense que, selon la mécanique classique, aucune matière ni aucune lumière ne devrait pouvoir s’en échapper. En appliquant les lois de la mécanique quantique, il montre qu’en réalité ces sombres béances ont des fuites, qu’elles peuvent émettre une radiation. Ce phénomène, baptisé « rayonnement de Hawking », ou encore « évaporation des trous noirs », sera l’une de ses percées théoriques les plus importantes.

    La question de l’information portée par ce rayonnement reste l’une des grandes énigmes de la physique moderne. En 1997, Hawking prendra le pari, contre le physicien John Preskill de l’université Caltech (Californie), que l’information sur la matière avalée par un trou noir est irrémédiablement perdue. Sept ans plus tard, il reconnaîtra son erreur et il remettra à Preskill son prix : une encyclopédie du base-ball.

    « Théorie du tout »

    Entretemps, il prend, en 1979 – trois siècles après Isaac Newton –, la chaire de mathématiques de Cambridge, qu’il quittera fin 2009. Et il travaille à une « théorie du tout », unifiant les grandes forces fondamentales et, par là-même, les deux monstres incompatibles de la physique que sont la relativité générale, laquelle régit l’infiniment grand, et la mécanique quantique, qui décrit les interactions de la matière à l’échelle des particules. Tout en s’interrogeant sur la possibilité de voyager dans le temps et sur l’existence d’univers multiples.

    Près de vingt ans après le foudroyant succès de sa Brève histoire du temps, sa fille Lucy le convainc, en 2007, de se mettre à la portée des enfants, en rédigeant, avec l’aide d’un de ses anciens thésards, le Français Christophe Galfard, un ouvrage d’initiation, Georges et les secrets de l’Univers, premier volet d’une trilogie.

    Stephen Hawking et sa fille Lucy lors de la cérémonie des BAFTA à Londres le 8 février 2015.
    Suzanne Plunkett

    Les distinctions pleuvent. Nommé Commandeur de l’Empire britannique en 1982, il reçoit, en 2006, la Médaille Copley, la plus prestigieuse distinction scientifique décernée par la Royal Society de Londres. Au faîte de sa notoriété, Hawking affichait une distance lucide vis-à-vis du « battage » dont il était l’objet de la part des médias. Aux journalistes, il disait de sa voix métallique : « Partout dans le monde, les gens me reconnaissent et veulent être photographiés à mes côtés. Ils veulent un héros de la science, comme l’était Einstein. Je corresponds au stéréotype du génie handicapé dans le fait que je suis clairement handicapé. Mais je ne suis pas un génie comme Einstein l’était ».

    Honoré par le président Barack Obama, le 12 avril 2009 à Washington.
    JASON REED

    Une partie de poker avec Newton et Einstein

    C’est pourtant lui qui, dans un recueil de grands textes de physique et d’astronomie publié en 2003, Sur les épaules des géants, se posait implicitement – et assez peu modestement – en héritier de Copernic, Galilée, Kepler, Newton et Einstein. Lui aussi qui, dans un épisode de la série Star Trek, disputait une partie de poker avec Newton et Einstein. Peu avare de son image, il est également apparu dans plusieurs épisodes des Simpson. Et il a prêté sa voix, digitalisée, à la chanson Keep talking des Pink Floyd. Célébrité trop envahissante ? Handicap trop lourd à supporter pour ses proches ? Son ménage n’y a pas résisté : en 1990, il s’est séparé de son épouse Jane et s’est remarié, en 1995, avec l’une de ses infirmières dont il divorcera en 2006.

    Au cours des dernières années de sa vie, alors qu’il était presque totalement paralysé, Stephen Hawking n’en avait pas moins continué, assisté d’étudiants et de collègues, à alimenter la physique théorique de ses idées. En février 2016, il s’était enthousiasmé pour la découverte des ondes gravitionnelles : « C’est exaltant, disait-il, de voir des prédictions que j’ai faites il y a plus de quarante ans être confirmées par l’observation au cours de ma vie. »

    Le chercheur britannique s’autorisait aussi des prises de position hors de son domaine de prédilection. En 2014, il s’inquiétait des développements rapides de l’intelligence artificielle, redoutant qu’elle précipite l’extinction de l’espèce humaine. Fin 2016, craignant que la Terre ne devienne vite invivable, il plaide pour la recherche d’une autre planète. Ce à quoi Hubert Reeves avait vivement répondu : « Ce qui est important, c’est d’arriver à apprendre à vivre sur la Terre, à y vivre en harmonie avec la nature. Si on n’apprend pas cela, que ferons-nous ? Nous transporterons nos problèmes ailleurs et cela recommencera. »

    Pendant quatre brèves minutes, Stephen Hawking avait pu, en 2007, s’évader de son fauteuil. Le temps de huit vols paraboliques en apesanteur, dans un avion spécialement aménagé. Il conservait des photos de cette échappée dans son bureau de Cambridge, en bonne place aux côtés d’un poster de Marilyn Monroe.

    Le 26 avril 2007 lors d’un vol au dessus de l’océan Atlantique.
    ZERO G

    La même année, il s’était porté candidat à un vol spatial. « Il se peut que nous n’atteignions jamais la fin de notre quête, une compréhension complète de l’Univers », avait-il dit un jour. Ajoutant : « Dans un sens, je m’en réjouis. Une fois la théorie ultime découverte, la science ressemblerait à l’alpinisme après la conquête de l’Everest. L’espèce humaine a besoin d’un pari intellectuel. Cela serait ennuyeux d’être Dieu et de n’avoir rien à découvrir. »

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  • Extrait du temps.ch

    https://www.letemps.ch/opinions/ste…

    Son « plus beau résultat […] date de 1974 », indique à ce propos Le Figaro. A cette date, le chercheur est alors « le premier à réussir » un exploit conceptuel alors impensable : « Associer les constantes fondamentales de la relativité générale avec celles de la mécanique quantique, deux théories a priori incompatibles, dans une même équation. Elle décrit la manière dont les trous noirs devraient « s’évaporer » en émettant un léger rayonnement. Cette radiation Hawking, bien trop faible, n’a jamais pu être observée de son vivant, le privant du Prix Nobel qu’il aurait mérité », comme le pense aussi la chaîne américaine CNN

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  • Extrait du temps.ch

    https://www.letemps.ch/opinions/ste…

    Ses propos sur l’inexistence de Dieu, les extraterrestres ou l’euthanasie ont systématiquement été écoutés et relayés, quels qu’en soient l’intérêt ou la pertinence. » Ils ont aussi heurté les sensibilités les plus « conservatrices » ou influencées par la religion, choquées par son athéisme et heureuses à ce jour qu’il « brûle en enfer »

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  • La science en réduisant la nature a des équations participe à cette imposture qui consiste à dire que notre mode de vie est LA voie à suivre. En cela elle est semblable aux autres religions, ceci alors qu’il a été démontré par d’autres scientifiques que notre mode de vie est basé sur des choix et des pratiques insoutenables et mortifères qui nous mènent tout droit à la sixième extinction de masse.

    Travailler pour consommer ou travailler pour vivre, telle est la question que notre éducation devrait poser. À la place, l’éducation nous fait passer d’ignorant à stupide.

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