Certaines des théories de Stephen Hawking ont révolutionné notre façon de voir l'univers, mais d'autres intriguent encore les scientifiques.
Stephen Hawking était l'un des plus grands physiciens théoriciens de notre époque. Il est surtout connu pour ses apparitions dans les médias populaires et sa lutte constante contre une maladie débilitante, mais sa véritable influence vient de sa brillante carrière scientifique de cinquante ans.
À partir de sa thèse de doctorat en 1966, son travail de pionnier s'est poursuivi sans interruption jusqu'à son dernier travail en 2018, achevé quelques jours seulement avant sa mort à l'âge de 76 ans.
Stephen Hawking travaillait à l'avant-garde des frontières intellectuelles de la physique, et ses théories semblaient souvent étrangement éloignées de la réalité au moment où il les formulait. Cependant, ils sont progressivement acceptés dans le courant scientifique dominant et de nouvelles preuves à l'appui apparaissent constamment.
De ses vues révolutionnaires sur les trous noirs à l'explication du début de l'univers, voici quelques-unes de ses théories qui ont été confirmées… et certaines sont toujours dans l'air.
1Big Bang gagne :
Stephen Hawking a écrit sa thèse de doctorat à un moment critique d'un débat houleux entre deux théories cosmologiques rivales : le Big Bang et l'état stationnaire.
Les deux théories reconnaissaient que l'univers était en expansion, mais dans la première, il passait d'un état ultra-compact et superdense à un temps fini dans le passé, et la seconde supposait que l'univers était en expansion éternelle, avec une nouvelle matière constamment créée pour une densité constante.
Dans sa thèse, Stephen Hawking a montré que la théorie de l'état stationnaire est mathématiquement contradictoire. Au lieu de cela, il a soutenu que l'univers a commencé comme un point infinitésimal, infiniment dense appelé une singularité. Aujourd'hui, la description de Hawking est presque universellement acceptée parmi les savants.
Les trous noirs sont réels :
Le nom de Stephen Hawking est surtout associé aux trous noirs, un autre type de singularité qui se forme lorsqu'une étoile s'effondre complètement sous l'influence de sa propre gravité.
Ces curiosités mathématiques sont nées de la théorie de la relativité générale d'Einstein, et elles ont été discutées pendant des décennies lorsque Hawking a tourné son attention vers elles au début des années 1970.
Selon un article de Nature, son ingénieux mouvement consistait à combiner les équations d'Einstein avec les équations de la mécanique quantique, transformant ce qui était auparavant une abstraction théorique en quelque chose qui semblait pouvoir exister réellement dans l'univers.
La preuve définitive que Stephen Hawking avait raison est venue en 2019 lorsque le télescope Event Horizon a capturé une image en direct d'un trou noir supermassif tapi au centre de la galaxie géante Messier 87.
Rayonnement de Hawking :
Les trous noirs tirent leur nom du fait que leur gravité est si forte que les photons ou les particules lumineuses ne peuvent pas les quitter. Mais dans ses premiers écrits sur le sujet, Stephen Hawking a soutenu que la réalité est plus complexe que cette peinture monochrome.
En appliquant la théorie quantique, à savoir l'idée que des paires de "photons virtuels" peuvent être créées spontanément à partir de rien, il s'est rendu compte que certains de ces photons étaient apparemment émis par le trou noir.
Cette théorie, maintenant appelée rayonnement de Hawking, a récemment été confirmée lors d'une expérience en laboratoire à l'Institut de technologie israélien Technion. Au lieu d'un véritable trou noir, les chercheurs ont utilisé son homologue acoustique - un "trou noir sonique" d'où les ondes sonores ne peuvent s'échapper. Ils ont trouvé l'équivalent du rayonnement de Hawking exactement comme le physicien l'avait prédit.
Théorème de l'aire de trou noir :
En physique classique, l'entropie ou le désordre d'un système, qui ne peut qu'augmenter avec le temps, ne diminue jamais. Avec Jacob Bekenstein, Hawking a suggéré que l'entropie d'un trou noir est mesurée par la surface de l'horizon des événements qui l'entoure.
La découverte récente d'ondes gravitationnelles émises par la fusion de paires de trous noirs montre que Stephen Hawking avait encore raison. Comme Hawking l'a déclaré à la BBC après le premier événement de ce type en 2016, "les propriétés observées du système sont cohérentes avec les prédictions de trou noir que j'ai faites en 1970 ... la zone du dernier trou noir est plus grande que la somme des zones des trous noirs d'origine." Des observations ultérieures ont fourni une confirmation supplémentaire du "théorème de l'aire" de Hawking.
Ainsi, le monde accepte progressivement les prédictions étonnantes de Stephen Hawking. Mais il reste encore pas mal de choses à prouver d'une manière ou d'une autre.
Paradoxe de l'information :
L'existence du rayonnement de Hawking pose un sérieux problème aux théoriciens. Cela semble être le seul processus physique qui supprime des informations de l'univers.
Les propriétés de base du matériau à partir duquel le trou noir a été formé semblent être perdues à jamais ; le rayonnement sortant ne nous dit rien sur eux. C'est ce que l'on appelle le paradoxe de l'information, que les scientifiques tentent de résoudre depuis des décennies.
Le propre point de vue de Stephen Hawking sur le mystère, publié en 2016, est que l'information n'est pas vraiment perdue. Il est stocké dans un nuage de particules à énergie nulle qui entoure un trou noir qu'il appelle "cheveux mous". Mais le théorème du trou noir poilu de Hawking n'est qu'une des nombreuses hypothèses avancées, et aujourd'hui personne ne connaît la vraie réponse.
Trous noirs primordiaux :
Les trous noirs sont créés par l'effondrement gravitationnel de matière préexistante, comme les étoiles. Mais il est également possible que certains d'entre eux aient été créés spontanément au tout début de l'univers, peu après le Big Bang.
Stephen Hawking a été la première personne à étudier en profondeur la théorie de ces trous noirs primordiaux. Il s'avère qu'ils peuvent avoir presque n'importe quelle masse, de très petite à très grande - bien que les plus petites se soient déjà "évaporées" à cause du rayonnement de Hawking.
Une possibilité intrigante, envisagée par Hawking, est que les trous noirs primordiaux pourraient constituer la mystérieuse matière noire qui, selon les astronomes, imprègne l'univers. Cependant, les données d'observation actuelles indiquent que cela est peu probable. En tout cas, nous ne disposons pas actuellement d'instruments d'observation pour détecter les trous noirs primordiaux ou dire s'ils sont de la matière noire ou non.
Multivers :
L'un des thèmes sur lesquels Stephen Hawking a travaillé à la fin de sa vie était la théorie du multivers - l'idée que notre univers, qui a commencé à la suite du Big Bang, n'est que l'un d'un nombre infini d'univers bulles coexistants.
Hawking n'aimait pas l'hypothèse de certains scientifiques selon laquelle toute situation que vous pouvez imaginer doit se produire en ce moment quelque part dans cet ensemble infini.
Dans son dernier article de 2018, Hawking a cherché, selon ses propres mots, "à essayer d'apprivoiser le multivers". Il proposa un nouveau cadre mathématique qui, sans abandonner le multivers dans son ensemble, le rendit fini et non infini. Mais comme pour toute spéculation sur les univers parallèles, nous n'avons aucune idée si ses idées sont vraies. Et il est peu probable que les scientifiques puissent tester son idée dans un avenir proche.
Hypothèse de protection de la chronologie :
Aussi surprenant que cela puisse paraître, les lois de la physique - telles que nous les comprenons aujourd'hui - n'interdisent pas le voyage dans le temps. Les solutions d'Einstein aux équations de la relativité générale incluent des "courbes de temps fermées" qui vous permettront de revenir à votre passé.
Stephen Hawking s'en inquiétait car il pensait que le voyage dans le temps en arrière générait des paradoxes logiques qui ne sont tout simplement pas possibles.
Par conséquent, il a suggéré qu'une loi de la physique actuellement inconnue empêche l'émergence de courbes de temps fermées - sa soi-disant « hypothèse de défense chronologique ». Mais "deviner" n'est que "deviner" dans le jargon scientifique, et nous ne savons vraiment pas si le voyage dans le temps est possible ou non.
Aucun créateur :
L'une des questions les plus souvent posées aux cosmologistes est « que s'est-il passé avant le Big Bang ?
Selon Stephen Hawking, cette question n'a pas de sens. En fait, le temps lui-même, ainsi que l'univers et tout ce qu'il contient, a commencé avec le Big Bang.
"Pour moi, cela signifie que le créateur n'a aucun moyen d'exister", a-t-il déclaré, "parce que le créateur n'a pas le temps d'exister." Beaucoup de gens ne seront pas d'accord avec cette opinion, mais Stephen Hawking l'a exprimé à plusieurs reprises au cours de sa vie.
Cette déclaration tombe presque certainement dans la catégorie "ne sera jamais résolue d'une manière ou d'une autre".
Prophéties apocalyptiques :
Au cours des dernières années de sa vie, Stephen Hawking a fait une série de sombres prophéties sur l'avenir de l'humanité, qu'il a apparemment prises très au sérieux.
Ils vont de la suggestion que l'insaisissable boson de Higgs, ou "particule de Dieu", pourrait déclencher une bulle de vide qui engloutit l'univers, aux invasions extraterrestres hostiles et à la prise de contrôle de l'IA. Alors que Stephen Hawking avait raison sur beaucoup de choses, nous ne pouvons qu'espérer qu'il avait tort à ce sujet.
2021-07-23 04:45:04
Auteur: Vitalii Babkin