Science

Trous noirs: informations discontinues

S’il y a une chose que presque tout le monde sait des trous noirs, c’est que quand quelque chose, de la matière, de l’énergie y pénètre, ce quelque chose est piégé et tombe inexorablement vers la singularité gravitationnelle, centrale, vers le centre du trou noir. Mais selon les lois sur la conservation des informations, ces informations ne sont pas perdues, elles sont simplement rendues inaccessibles, pour toujours. Mais lorsque Stephen Hawking a postulé, au milieu des années 1970, que les trous noirs peuvent s’évaporer, très lentement, jusqu’à ce qu’ils disparaissent, le problème suivant se pose: qu’en est-il de ce qui a été absorbé? Cette question, a priori insoluble, a un nom: le paradoxe de l’information.

Trous noirs: informations discontinues. C’est le programme paradoxal que nous avons pour l’heure à venir. Bienvenue dans la méthode scientifique.

Et pour tout comprendre sur ce paradoxe de l’information et les différentes options théoriques pour le résoudre … nous sommes ravis de le recevoir aujourd’hui Jean-Pierre Luminet, astrophysicien, directeur de recherche CNRS, membre du laboratoire d’astrophysique de Marseille et de l’Observatoire de Paris, auteur “L’écume de l’espace-temps”, édité par Odile Jacob et Andrea Puhm, Chercheur du CNRS au Centre de Physique Théorique de l’Ecole Polytechnique, groupe théorie des cordes, au sein du groupe de recherche sur le thème “Codage de l’information en gravité quantique et paradoxe de l’information du trou noir”.

Prends un livre, jette-le au feu. Le livre brûlera. En pratique, vous ne pourrez plus lire le contenu. Cependant, tous les éléments du livre restent là, devant vous. Les cendres, les gaz qui fuient, le livre a changé d’état, mais toutes les informations qu’il contient sont toujours présentes dans l’environnement, même si elles sont devenues inaccessibles.

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C’est cette métaphore du livre brûlé qui est généralement utilisée pour décrire ce qui arrive à ce qui est «absorbé» par un trou noir. L’information – qu’il s’agisse d’énergie ou de matière, une fois l’horizon des événements passé – est désespérément attirée par la singularité gravitationnelle centrale, et a priori ne pourra plus jamais y échapper. Nous, les observateurs, ne pourrons plus jamais y accéder.

Le problème se pose en 1975, lorsque Stephen Hawking postule ce qui deviendra le «rayonnement Hawking», c’est-à-dire, et nous y reviendrons, que les trous noirs s’évaporent très, très, très lentement. Mais ils s’évaporent, au point qu’après un temps infiniment long, on peut les faire disparaître complètement. Mais alors qu’en est-il des informations captées puisque, selon la loi d’unitarité, ou de micro-réversibilité de la mécanique quantique, ces informations, même transformées, ne peuvent disparaître?

Le rapport du jour

Rapport au sein de l’Institut d’Astrophysique Spatiale de l’Université Paris-Saclay, avec Julien grain, sur les méthodes d’étude “expérimentale” du phénomène d’évaporation des trous noirs. Par Céline Loozen.

Base documentaire

Trouver le threads de ce programme sur le fil Twitter de La Méthode Scientifique.

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Références musicales

Le titre du jour: «La loi de l’attraction» de Sélénite

Le générique d’ouverture: “Music to watch space girls by” de Leonard Nimoy

Crédits: “Says” de Nils Frahm

Delphine Perrault

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