Trou Noir et Evolution

 

 Une bataille intellectuelle opposa durant une trentaine d’années plusieurs physiciens sur un des sujets les plus intéressant de l’univers: les trous noirs. L’enjeu de cette « guerre des trous noirs » (du titre de l’ouvrage d’un des physiciens, Léonard Susskind): le devenir de l’information contenue dans un trou noir. En quoi ce sujet nous intéresse me direz-vous?

 

 La réponse est que l’aboutissement de ces travaux ont donné lieu à de nouveaux concepts théoriques, tels que celui du principe holographique.

Tout commence en 1976, date à laquelle le physicien Stephen Hawking, spécialiste en la matière, prétendit que les trous noirs « violaient » le principe de conservation de l’information, en raison du processus d’évaporation conduisant à leur évaporation progressive.

 

 Selon Hawking, les informations portées par les constituants d’un objet entraîné par la force de gravité d’un trou noir seraient définitivement perdues lors de son passage de la région imaginaire appelée « horizon des événements »(Cet horizon du trou noir est une « frontière » qui, une fois passée, ne permet plus, ni à la matière, ni à la lumière, de s’échapper, une sorte de ligne de non-retour).

 

 Pour Hawking, les trous noirs seraient des « dévoreurs d’informations ». Aller plus vite que la vitesse de la lumière serait la seule possibilité pour que ce phénomène ne se produise pas mais il enfreindrait les lois de la relativité générale.

 

 D’autres physiciens, tel Léonard Susskind, un des pères de la théorie des cordes, ne semblent pas convaincus par l’explication. Se basant sur une loi fondamentale de la mécanique quantique selon laquelle toute information portée par une particule se trouve toujours conservée, il engage sa « bataille »: « Considérons l’exemple concret d’un ordinateur.

 

 Les informations stockées dans son disque dur peuvent être « effacées ». Mais elles ne sont, en réalité, qu’éjectées dans l’atmosphère, sous la forme d’une quantité d’énergie absorbée par les molécules environnantes. Les informations initiales se retrouvent totalement brouillées, irrécupérables en l’état de la technologie actuelle. Mais elles n’ont pas disparu pour autant! »

 

 Pour Susskind, un principe holographique se dessine: « La quantité maximale d’informations contenues dans un volume d’espace ne peut-être plus importante que celle qui est emmagasinée à la surface de ce volume, où une quantité élémentaire d’informations occupe un quart de la surface dite de Planck. Le nom donné à ce principe vient de l’analogie avec un hologramme, procédé par lequel une image en trois dimensions est construite à partir de la projection des détails codés dans un film à deux dimensions. Le principe holographique stipule ainsi que l’horizon d’un trou noir contient la totalité de l’information incluse à l’intérieur de celui-ci.

 

 L’horizon conserverait les informations portées par tous les constituants ayant donné naissance à un trou noir, mais aussi de tous les objets qui, attirés par la force de gravité, sont passés au travers de l’horizon. Elles seraient ensuite restituées par l’intermédiaire de photons produits lors du processus d’évaporation. Sous une forme, certes, extrêmement brouillée, les informations associées aux trous noirs se retrouveraient ainsi éjectées dans l’Univers.

 

 Dès lors, ils ne devraient plus être considérés comme des dévoreurs, mais comme des sortes de réservoirs d’informations ».

 

 Susskind a publié ces travaux en 1995 dans un article intitulé « le monde comme un hologramme ».

 

 D’autres travaux ont par la suite appuyé la thèse de Susskind tels que ceux de Cumrum Vafa et Andrew Strominger, de l’université Harvard, sur un modèle de trou noir appelé « extrêmal ».

 

 Ils ont constaté que la quantité d’informations incluses à l’intérieur d’un trou noir était exactement proportionnelle à celle contenue au niveau de l’horizon.

 

 Puis Curt Callan et Juan Maldacena, de l’université de Princeton, sont parvenus à modéliser le processus d’évaporation des trous noirs en montrant que l’information était bien conservée lors de ce processus.

 

 En 1998, les travaux de Maldacena démontre que tout ce qui se manifeste à l’intérieur serait comme un hologramme, une projection de la réalité associée à la surface de cette région. Ils ont confirmé que l’information contenue dans un trou noir n’était pas irrémédiablement perdue, mais codée à la surface de l’horizon.

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