On n’a jamais mesuré la vitesse de la lumière

Ouais ! Bon ! Je vous entends penser. « Une autre théorie complotiste du même genre que « La Terre est plate ». Pourtant, si vous persistez dans votre lecture malgré votre scepticisme, je vous prouverai que c’est vrai. Cet article est subdivisé en deux parties. La première concentre les explications et la seconde traite des fondements mathématiques que vous pourrez éluder si votre goût pour les calculs ressemble au mien pour les radis.

Vitesse limite inconnue. Malgré ce manquement expérimental fondamental, on a quand même basé notre unité de distance, le mètre, sur la valeur de cette vitesse « inconnue » mais estimée constante dans tous les référentiels à 299 792 458 mètres par seconde.

Vous attendez que je vous dégote un argument tordu pour réfuter cette apparente connaissance universelle et… vous avez raison. Mais aussi dingue qu’elle soit, mon explication s’avère parfaitement exacte.

Pour mesurer avec précision la vitesse d’une balle de tennis ou de fusil, on peut envoyer un faisceau d’ondes (de la lumière) sur celui-ci. La différence de la fréquence émise par rapport à celle obtenue après réflexion sur l’objet détermine la vitesse de cet objet. C’est l’effet Doppler, le complice des policiers pour les aider à nous donner des contraventions. Mais cette procédure est inapplicable pour déterminer la vitesse de la lumière, car la vitesse de l’élément à mesurer est égale à la vitesse de l’élément mesureur. On ne peut mesurer la vitesse de la lumière avec de la lumière ou toute autre sorte d’onde électromagnétique dont on ne connait pas la vitesse exacte puisque c’est ce qu’on cherche à la connaitre par des mesures.

La seconde façon de mesurer des vitesses consiste à déterminer le temps que prend un objet pour parcourir une distance précise et connue. On place deux balises et lorsqu’un objet franchit la première, le chronomètre démarre et lorsqu’il atteint la seconde, on l’arrête. La division de la distance parcourue par la mesure du temps détermine la vitesse de l’objet en m/s, en km/h, etc.

Pour mesurer la vitesse de la lumière dans le vide, vitesse absolue parmi toutes, il n’est pas possible d’utiliser un faisceau d’ondes, lui-même une lumière. Il n’est pas plus possible de mesurer le temps entre deux bornes puisque notre appareil d’enregistrement doit également et préalablement connaitre la vitesse de la lumière pour mesurer… la vitesse de la lumière.

Bon. Pas de problème, vous vous dites. Recourons à des horloges atomiques. Une à chaque borne et parfaitement synchronisées. Mais pour les synchroniser, il faut transmettre une information de l’une à l’autre à la vitesse de la lumière, vitesse qu’on cherche justement à mesurer. Cette procédure est prise en défaut en recourant à une inconnue pour mesurer cette même inconnue.

Dans ce cas, synchronisons les 2 horloges à partir de la même borne et envoyons-en une à la seconde borne. Erreur ! Puisqu’une horloge se déplace par rapport à l’autre, la théorie de la relativité restreinte nous apprend que le temps diffère entre 2 objets en vitesses inégales entre eux. Et pour corriger ce décalage, il faut connaitre la vitesse de la lumière, vitesse qui, comme vous devez commencer à me haïr, est celle qu’on cherche inlassablement à mesurer.

La solution est cependant simple, direz-vous, et c’est justement cette technique qui a été utilisée et qui l’est encore pour mesurer cette fameuse vitesse c. À l’aide d’un miroir, faisons parcourir à la lumière la distance aller-retour et divisons le temps mesuré par 2 pour obtenir cette foutue valeur de c. Et le tour est joué ! pensez-vous, et le bec du Corbot cloué !

Cet exercice pratique est cependant basé sur un postulat. Et l’on sait que si un postulat est faux, le résultat de la mesure par l’expérience sera faux. Le fameux postulat utilisé dans l’expérimentation précédente et sciemment accepté par Einstein lui-même est le suivant: 

Nous avons tenu pour acquis que la lumière se déplace à la même vitesse à l’aller comme au retour, en éloignement comme en rapprochement, ce qui permet de diviser le temps par 2 pour déterminer le temps d’un trajet dans une seule direction.

Mais rien ne prouve que le temps requis pour parcourir la même distance est le même dans les deux directions. C’est une affirmation non prouvée, un postulat parfaitement gratuit. Évidemment, faute de mieux, il est raisonnable de le considérer comme véridique, mais ce n’est qu’une croyance et en aucun cas une certitude prouvée.

Il n’est pas possible de mesurer la vitesse de la lumière dans une seule direction puisqu’il faudrait déjà connaitre cette vitesse pour ensuite la déterminer. On ne peut définir une chose par elle-même.

Il est raisonnable de penser que la vitesse de la lumière est égale dans toutes les directions, y compris lorsqu’elle s’éloigne de nous ou lorsqu’elle nous revient. Malheureusement, aucune expérience ne peut le prouver une bonne fois pour toutes. Essayez d’en inventer une et elle sera réfutable.

La seule solution consisterait à découvrir des particules voyageant plus vite que la lumière, des tachyons par exemple. Nous pourrions alors utiliser un faisceau de tachyons pour mesurer la vitesse des photons et en appliquant quelques formules mathématiques, nous obtiendrions la valeur tant recherchée de c dans une seule direction.

Mais voilà. Si Einstein avait raison, rien ne peut voyager plus vite que la lumière dans le vide (c). Les tachyons ne sont présentement que des inventions de l’esprit. Leur gros problème est qu’ils pourraient violer le principe de causalité (quoique ce soit discutable et discuté). Ils démarreraient leur périple après être parvenus à destination. Ça parait un peu bizarre. Aussi aberrante que cette situation puisse paraitre, elle n’est pas totalement ridicule. La physique quantique nous a habitués à rencontrer des comportements totalement illogiques et pourtant parfaitement véridiques. Il pourrait en être de même avec les tachyons.

La véritable impossibilité théorique est d’accélérer un objet jusqu’à ce qu’il atteigne la vitesse c puisque cette action nécessiterait une énergie infinie à cause de l’augmentation de la masse conséquente. Le fameux accélérateur de particules LHC a longuement prouvé le principe que la masse augmente avec la vitesse. Mais rien n’interdirait une particule de naitre en voyageant déjà plus vite que la vitesse limite c puisqu’elle ne passerait pas par une phase d’accélération. Voilà pourquoi les tachyons pourraient bien exister. Et fait surprenant, ils perdraient de la masse en augmentant leur vitesse.

Pour revenir au sujet principal, à défaut de connaitre actuellement avec certitude la vitesse de la lumière, la présomption qu’elle vaille 299 792 458 m/s dans toutes les directions et à tout moment nous permet de créer des applications comme les GPS et autres systèmes de calculs relativistes. Mais si un jour on vous apprend que cette vitesse n’est pas égale dans tous les systèmes de référence, ne vous surprenez pas. Le postulat utilisé consciemment par Einstein dans son article de 1905 sur la relativité restreinte se sera avéré inexact.

Les probabilités semblent extrêmement faibles que c varie selon qu’il s’éloigne ou se rapproche de nous, mais pour l’instant, le mieux qu’on peut affirmer avec absolue certitude est que cette vitesse « limite » reste à ce jour une valeur non mesurée.

Complément mathématique pour les presque nuls en maths 

La théorie de la relativité restreinte d’Einstein utilise les transformations de Lorentz dont le facteur s’écrit ainsi.

Gamma (𝛾) multiplie la masse, l’énergie et le temps relatif et il vaut entre 1 et l’infini (∞) selon que la vitesse (v) d’un objet varie de zéro jusqu’à atteindre c. De fait, si v vaut zéro, le résultat sous le radical vaut 1, le radical de 1 = 1 et finalement 1/1 = 1. Interprétation : à vitesse relative nulle, pas de changement de masse, d’énergie ou de temps relatif.

En revanche, si v vaut c, le résultat sous le radical vaut 0, le radical de 0 = 0 et 1/0 = ∞. Interprétation : Un déplacement à la vitesse de la lumière multiplie la masse, l’énergie et le temps relatif par l’infini.

Pour un tachyon qui aurait une vitesse v supérieure à c, la valeur sous le radical devient négative. On sait qu’il n’existe aucun nombre réel résolvant un radical d’une valeur négative, mais il en existe parmi les nombres imaginaires purs. Ce n’est pas parce qu’on parle de nombres imaginaires que ces nombres sont fabulatoires ou insensés. On aurait fort bien pu utiliser un autre terme. À preuve, tous les condensateurs et les bobines de ce monde (moteurs, antennes, accumulateurs, etc), des objets bien réels s’ils en sont, fonctionnent selon des mathématiques qui utilisent les nombres imaginaires pour déterminer leur courant selon la tension exercée à leurs bornes.

Ainsi, un tachyon pourrait fort bien exister dans un temps perpendiculaire au temps que nous connaissons et que nous expérimentons à longueur de journée. Un temps qui est inaccessible parfaitement reconnu et prouvé.

Relativité de l’existence

Bien que le titre utilise le mot « relativité », cet article traite plutôt de physique quantique. Non !Non! Ne disparaissez pas si vite, car l’effet que je décris aujourd’hui est plutôt étonnant, voire sidérant.

Imaginez Alice, une jeune fille très attentive. Elle observe un vide parfait. Ce vide possède donc une température de zéro Kelvin (0 K) qui est la température absolue. Pourquoi ? Parce qu’une température nait de particules qui s’entrechoquent. S’il n’existe aucune particule pour s’entrechoquer, alors rien ne peut générer de la température. Elle vaut donc 0 K (-273,15°C). Jusqu’ici, rien de très compliqué.

Prenons maintenant le petit ami d’Alice, il se prénomme Bob et il aime faire de la vitesse. Il embarque à bord d’une fusée pour impressionner sa flamme. Pour ne pas se causer trop de désagréments, il ajuste l’accélération du bolide à 1 G, c’est-à-dire que son corps ressent le même poids que s’il restait à la surface de la Terre.

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Bob passe en trombe devant Alice qui continue de mesurer ce vide absolu plutôt que de s’intéresser aux exploits de son copain. Un peu frustré, mais tout de même curieux, Bob utilise lui aussi un appareil pour mesurer la température de ce vide envoûtant.

Une fois de retour auprès d’Alice, il la questionne sur ce qui la fascinait tant.

— Je m’intéresse au rien, au vide absolu dont j’ai précisément noté sa température. Il reste parfaitement à zéro Kelvin.

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— Désolé de te décevoir, belle laborantine de mon cœur, mais j’ai également pris sa température et elle ne valait pas zéro Kelvin.

Les deux appareils sont pourtant parfaitement calibrés et l’un ne donne pas la même température que l’autre. Alors qu’Alice lit un zéro absolu, donc l’inexistence de particules, la lecture non nulle de Bob signifie qu’il a détecté des particules dans ce même espace censé être entièrement vide.

L’un des deux a-t-il tort ? Non. Les deux amis ont raison, mais dans leur propre réalité qui s’avère être différente, car leur état par rapport à ce vide n’est pas identique.

Alice n’accélère pas, tandis que Bob est en accélération constante. Ce seul changement crée des réalités distinctes pour le même espace. Dans un cas, le vide est totalement vide et dans l’autre cas, des particules existent et ce, pour le même lieu physique.

La réalité n’est pas la même pour tout le monde et elle dépend de l’accélération de chacun.

Ce phénomène théorique se nomme « l’effet Unruh » du nom du Canadien à l’origine de sa formulation et elle se présente ainsi.

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Ne fuyez pas encore ! Cette formule, pas si barbare qu’elle y parait, se simplifie pour devenir parfaitement compréhensible. Mises à part les lettres de la température (T) et de l’accélération (a), tous les autres symboles sont des constantes qui peuvent être ignorées pour comprendre la relation qu’entretiennent T et a. Et voici le résultat final.

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En bref, la température (T) est proportionnelle à l’accélération (a).

Et pour expliquer la température non nulle que notre ami Bob a lue, son accélération de 1 G génère des particules dans ce vide, dans sa réalité propre, mais pas dans la réalité d’Alice qui est stationnaire. Ainsi, accélérer engendre une réalité distincte, une réalité différente de celle des autres.

L’effet Unruh n’a pas encore été détecté par l’expérience et ne le sera probablement jamais, puisque, vous pouvez vous en douter, il est d’une faiblesse extrême. Une accélération de 1 G n’engendre qu’une température de 4 x 10-20 Kelvin.

Mais engendrer peu d’effets n’est pas synonyme de rien du tout. Ici, c’est le principe qui importe. Plus on progresse dans nos connaissances sur l’univers et plus sa réalité pure et dure se désagrège. Avec l’effet Unruh, elle devient variable et relative à chacun d’entre nous en fonction de notre accélération.

Et justement, en parlant d’accélération, on sait depuis Einstein qu’il n’y a aucune différence entre se promener en fusée qui accélère à 1 G et être attiré par la gravitation terrestre en gardant les pieds bien campés au sol.

Dépendant du lieu où nous sommes sur Terre, la force gravitationnelle varie légèrement en fonction de la distance nous séparant du centre de la Terre et de la densité du matériel sous nos pieds. On peut alors dire que la réalité est différente pour chacun d’entre nous.

Bienvenue dans ma réalité qui n’est pas la vôtre !

Heureusement, direz-vous !

Le mystère de l’observation

En physique quantique, l’observation joue un rôle critique. Vous avez certainement entendu parler du chat de Schrödinger placé dans une boite dotée d’un mécanisme de désintégration radioactive qui, si elle survient, brise une fiole de gaz mortel. Si on laisse le chat dans la boite durant un temps équivalent à la demi-vie de l’atome radioactif, il a une chance sur deux de mourir.

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D’ailleurs, je félicite ce physicien d’avoir placé un chat dans sa boite. Il partage certainement avec moi une aversion pour ces boules de poils volatilophages.

En physique quantique, le concept du chat miaulant à moitié s’interprète légèrement différemment. Il n’est plus simplement question de statistique du genre « soit l’un, soit l’autre », mais plutôt « moitié l’un et moitié l’autre ». Ainsi, le chat se trouve simultanément dans les états vivant et mort jusqu’à ce qu’un observateur ouvre la boite pour constater lequel des deux a préséance. Mais avant ce constat, le chat partage les deux états à parts égales.

Évidemment, Schrödinger a utilisé la métaphore du chat pour expliquer des phénomènes quantiques réels. À l’échelle macroscopique, à notre échelle, les phénomènes quantiques se sont depuis longtemps résorbés et jamais on ne pourra établir qu’un chat soit simultanément mi-mort mi-vivant. Toutefois, à l’échelle microscopique, la simultanéité de deux états doit être considérée comme exacte. Il ne s’agit pas simplement d’une image, mais de la stricte vérité.

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Il faut cependant expliquer une différence fondamentale entre l’observation d’un chat et l’observation d’un photon, d’un électron ou d’un atome pour mieux comprendre la subtilité du phénomène quantique.

Dans notre monde quotidien, un bon observateur se doit de ne pas interagir avec son sujet d’étude s’il veut obtenir des données recevables. S’il perturbe le milieu observé, ses conclusions seront biaisées. En physique quantique, il est impossible d’observer sans perturber l’élément étudié. On ne peut pas connaitre les propriétés d’un photon ou d’un électron sans le faire interagir avec un instrument de mesure quelconque. Ainsi, l’observation quantique ne se contente pas d’observer à distance, elle perturbe violemment son sujet d’étude.

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En fait, si on n’interagit pas avec une particule, elle semble rester totalement intangible et son existence ne devient réelle que lorsqu’il y a une observation. Einstein avait ce principe en horreur. Il disait : « Je ne peux pas croire que la Lune n’est pas là lorsque je ne la regarde pas ».

Cette façon de voir n’est pas correcte. On devrait plutôt penser de la sorte. Même si la Lune n’existe pas véritablement lorsqu’on ne l’observe pas, les informations la concernant sont, elles, bien réelles. Ainsi, notre astre continue de générer des marées même si personne ne l’observe puisque l’espace conserve toutes les informations concernant l’ensemble de ses particules.

Ainsi, que la Lune prenne forme et couleurs uniquement lorsqu’on la regarde, ça ne change rien puisque ses informations restent bien présentes. Elles sont simplement lues, ou pas.

Je vous propose de vous référer à un autre de mes articles concernant l’univers informatif. Il est plus facile de démystifier les bizarreries de la physique quantique lorsqu’on imagine un univers où tout n’est qu’informations plutôt qu’un univers constitué à la base de matières et d’ondes. Oui, matières et énergies finissent par émerger par une interaction ou par une observation. Cependant, leurs informations restent toujours tapies au plus profond de la trame spatiotemporelle et ce sont elles qui comptent véritablement au bout du compte.

L’angle de Planck

Si vous ne connaissez pas les dimensions de Planck, sachez qu’elles sont connues depuis 120 ans déjà. Ce sont les dimensions extrêmes de notre Univers. Dans le cas des longueurs de distance et de temps, elles valent environ 10-35 mètre et 10-44 seconde.

Il est impossible de fragmenter ces valeurs, elles sont les atomes (éléments insécables) de notre univers. De là à imaginer que notre univers est discontinu, il y a un pas à franchir qui pour moi devient évident, mais pas pour une majorité de physiciens qui croient encore, malgré cela, que le temps coule sans faire de bonds et que l’espace n’est pas atomisé.

Cependant, pour rendre compatibles nos deux piliers actuels de la physique, la physique quantique et la relativité, les théories basées sur la discontinuité du temps et de l’espace semblent prometteuses. Certains travaux de physique théorique actuels voient l’espace composé de microscopiques tétraèdres de longueur équivalente à celle de Planck, soit 10-35 m.

Je me suis donc posé la question suivante. Si l’espace est discret, discontinu, pourquoi n’en serait-il pas autant des angles de rotation ? Pourquoi tous les angles seraient-ils permis ? L’Univers est discontinu ou ne l’est pas et si c’est le cas, alors les angles le sont également.

Mais je ne trouve rien sur ce sujet. Il semblerait que personne n’a pris la peine de se poser la question. Rien, nada, le vide, non le néant. Pourtant, je ne peux concevoir une longueur minimale pouvant tourner librement de façon totalement continue, sans limite minimale.

Comment peut-on concrètement représenter cet angle de Planck ? Celui-ci aurait le même effet que nos convertisseurs du numérique à analogique actuels. Oui, ces engins qui transforment les bits de nos CD en onde sinusoïdale qu’on peut entendre. En fonction de la résolution de ces convertisseurs, les ondes restituées possèdent plus ou moins de paliers, mais aucune n’est totalement continue. Les sinusoïdes ont des marches, mais nos oreilles ne peuvent les percevoir si elles sont minuscules.

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L’angle de Planck causerait le même effet dans les ondes électromagnétiques. Cependant, à cause de sa petitesse, il nous est très difficile de distinguer des paliers dans la lumière reçue ou émise. Par l’observation, il est cependant possible de déterminer sa limite supérieure, mais seule une théorie nous permettrait d’en donner une valeur précise.

Pour générer des ondes à paliers, le rotateur doit tourner en saccade, avancer coche par coche, comme une horloge dont la trotteuse marque chaque seconde d’un tic caractéristique.

Il existe la notion de « temps de Planck » qui se rapporte au temps que prend la plus petite longueur d’onde possible à parcourir son cycle, sa période. Ce temps déterminé par les constantes fondamentales vaut 5,391 x 10-44 seconde. Mais ce temps représente l’ensemble du temps passé pour faire une rotation complète, l’équivalent de la minute pour une trotteuse, alors que moi je cherche l’équivalent de la seconde. Pour une trotteuse, son angle minimal vaut 6 degrés, puisque 360°/60 s = 6°/s.

Il existerait donc un temps plus petit que le temps de Planck, c’est le temps de chaque palier que possède une onde. En considérant le pire, soit un seul palier par valeur positive et négative et les deux paliers à zéro, on doit diviser le temps de Planck par 4 pour trouver le temps de chacun des paliers d’un cycle.

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En revanche, plusieurs paliers divisent d’autant la plus petite division temporelle. Il est possible que le temps de Planck fasse qu’il n’existe qu’un seul palier par demi-cycle et qu’ainsi la résolution angulaire, l’angle de Planck, à cette hyperfréquence soit égale à 90°. L’angle de Planck déterminerait le type de maillage spatiotemporel. S’il vaut 90°, l’espace-temps serait une construction formée de cubes empilés.

Cependant, une de nos théories actuelles de la gravitation quantique fait intervenir des mailles spatiotemporelles de la forme d’un tétraèdre. Si cette description est exacte, l’angle de Planck serait plutôt équivalent à 30° et il existerait donc quatre paliers de valeurs distinctes (en incluant le zéro) par demi-cycle plutôt que deux.

Quels seraient les impacts d’un angle de rotation de Planck de 30° sur notre compréhension actuelle de l’univers ?

L’accélération de l’expansion de l’univers pourrait ainsi n’être qu’un artéfact et ce n’est pas rien. Les galaxies lointaines apparaitraient plus éloignées que la réalité. Ainsi, nos estimations actuelles de l’énergie sombre seraient erronées et même peut-être totalement fausses. Le destin de notre univers en serait chamboulé puisque le Big Rip ne surviendrait pas.

 Ce serait une excellente nouvelle puisque selon la théorie actuelle, tous nos atomes finiront écartelés, déchirés par cette énergie sombre délétère.

Je mise sur un angle de Planck non nul qui pourrait peut-être sauver notre univers d’une mort horrible que nous promet actuellement ce que nous appelons l’énergie sombre, un terme signifiant que nous ignorons complètement sa nature.

Un angle de Planck valant 30° réduirait à néant l’obligation de recourir au principe d’une énergie sombre répulsive pour expliquer ce que l’on observe. Surtout, il redéfinirait les dimensions et le destin de l’Univers.

Un Truman Show

Vu l’état de décrépitude de notre physique moderne qui peine à expliquer un tout petit 5 % de ce que l’Univers contient, vu l’incapacité de prendre en défaut nos théories actuelles qui permettraient d’expliquer l’actuel inexplicable, vu les contradictions systémiques et irréconciliables entre nos deux piliers de la physique que sont le quantique et la relativité, il devient de plus en plus tentant, et peut-être sage, de faire table rase de toutes nos connaissances engendrant notre embourbement pour se tourner vers d’autres théories plus exotiques.

Parler de frilosité des scientifiques à cet effet est un euphémisme. Ces gens aiment bien évoluer de choses sûres en choses sûres, bâtir l’avenir sur le passé, progresser comme on monte un escalier. Pourtant, l’humanité a connu des révolutions scientifiques à plusieurs reprises. On n’a qu’à penser que le temps n’est plus considéré comme étant une grosse horloge universelle battant une mesure identique pour tous et en tous lieux. Et que dire de notre si contre-intuitive physique quantique avec sa délocalisation, son intrication et ses états superposés ?

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Non, la physique ne progresse pas d’un échelon à l’autre et aujourd’hui, nous nous retrouvons au pied d’une falaise exempte d’escalier ou d’échelle de corde pour nous aider à cheminer. La prochaine étape s’avère la plus difficile de toutes celles que nous avons déjà atteintes. Elle demande de cesser d’observer comme nous le faisons actuellement, avec notre regard constamment tourné vers l’arrière. Elle nous demande de nous projeter dans un ailleurs qui, pour le moment, nous est inconcevable.

Pourtant, l’illogisme apparent de la physique quantique nous a préparés à réaliser un nouveau saut vers l’inconnu et cette fois-ci, il risque de dépasser tout entendement. Parmi les nouvelles possibilités mises de l’avant, certaines renouent étrangement avec des croyances ancestrales.

Mais ici il n’est pas question de créer de nouveaux dogmes ou de reprendre ceux du passé. La science ne s’intéresse pas aux histoires sans fondements solides. Les théories doivent être associées à des observations actuelles, elles doivent être formalisées pour être prédictives et elles doivent suggérer de possibles méthodes pour les prouver.

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Bien sûr, aucune nouvelle théorie émergente révolutionnaire ne contient tous ces éléments dans sa phase initiale. Il faut donc y croire suffisamment pour travailler sans relâche durant sa vie entière sans certitude de voir sa complétude de son vivant.

Parmi les théories exotiques, l’une d’elles m’interpelle particulièrement, pas parce que j’y crois, mais parce que j’ai autrefois écrit une nouvelle intitulée « L’audience » qui reprend plus ou moins le concept énoncé par les scientifiques actuels.

À ne plus rien comprendre de la Nature, il devient plus facile de traverser la rivière nous séparant d’une tout autre façon d’aborder la réalité. Alors, que penser de cette théorie-ci ? Et si nous vivions dans un monde semblable à un cinéma ? Tout le cosmos que nous observerions serait une illusion conçue par un quelconque metteur en scène. Les illogismes scientifiques actuels s’expliqueraient tellement bien si tout n’était qu’effets spéciaux plutôt que réalité dure ?

Nous ne nous insurgeons pas lorsque notre cinéma triture les lois de la physique afin de nous faire vivre de belles et grandioses émotions. Pourquoi en serait-il autrement avec ce que nous appelons notre Univers ?

L’Univers tel que nous l’étudions aujourd’hui pourrait fort bien n’être qu’un beau simulacre de réalité, une façon de retenir notre attention, peut-être même, un bon moyen de nous observer.

De plus, cette théorie, moins folle qu’elle peut paraitre, expliquerait parfaitement le paradoxe de Fermi. Les extraterrestres n’ont pas encore peuplé tout l’Univers, même si ça aurait dû survenir depuis longtemps, parce que l’Univers ne ressemble pas du tout à ce qu’on pense observer.

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Un jour, peut-être, une étrange histoire nous tombera sur la tête, elle réveillera tous nos doutes, elle confirmera nos pires craintes, elle prouvera que nous sommes des acteurs involontaires dans une quelconque émission de télé-réalité regardée par des entités quelconques. 

En définitive, l’Univers pourrait très bien n’être qu’un immense Truman Show.

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Platitude spatiale

Durant toute notre enfance, nous avons suivi avec intérêt ou, au contraire, avec amertume ou difficulté, des cours de géométrie durant lesquels nous avons calculé des angles de triangles totalisant 180°, nous avons appris que deux droites parallèles ne se rejoignent jamais et que si elles ne sont pas parallèles, elles finissent par se toucher en un seul point.

Même si cette formation date de longtemps, la majorité des gens pensent encore de cette façon. Dans la vie de tous les jours, cette géométrie est valable et on lui a donné le nom de géométrie euclidienne en hommage au célèbre géomètre grec Euclide.

Pourtant, ce que nos profs ont passé sous silence afin de respecter le cursus et nos prétendues capacités limitées à apprendre, et probablement parce qu’ils ne connaissaient rien d’autre, c’est que cette géométrie constitue une exception, un idéal jamais réellement atteint, une limite entre deux autres géométries qui se touchent exactement à cet endroit. En réalité, la géométrie euclidienne n’existe pas vraiment. Elle constitue simplement une approximation très pratique, car beaucoup plus simple que les sœurs siamoises opposées que sont les deux autres géométries non euclidiennes.

L’exemple le plus simple d’une géométrie non euclidienne est notre bonne vieille Terre. Au ras du sol et sur de courtes distances, les règles de la géométrie euclidienne semblent parfaitement exactes. Les triangles possèdent des angles totalisant 180°, les droites parallèles ne se touchent pas et si des droites se touchent, elles le font en un seul point.

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Pourtant, il suffit de prendre de l’altitude et tracer de très grands triangles et de grandes droites pour constater qu’Euclide ne faisait que des approximations puisque la somme des angles d’un triangle formé de trois lignes droites au sol totalise plus de 180°. Deux méridiens sont des droites parallèles et pourtant ils se rejoignent. Et même si on les considère comme étant non parallèles, ils se recoupent aux deux pôles, et non juste une fois. La surface de la Terre étant convexe (sphérique), sa géométrie n’est pas euclidienne et les règles établies par ce génie du passé ne s’appliquent pas.

En utilisant des surfaces concaves plutôt que convexes, on obtient des triangles dont la somme des angles est inférieure à 180° et des droites parallèles qui elles aussi se rejoignent. Une selle de cheval et les toits de constructions s’y apparentant comme au Saddledome de Calgary sont de bons exemples de géométries concaves (hyperboliques) non euclidiennes.

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On comprend ainsi mes affirmations précédentes. La platitude géométrique est un mythe puisque rien ne peut vraiment être absolument plat.

Vous seriez probablement tenté de vous reporter à l’espace, à l’ensemble de l’Univers et à ses trois axes spatiaux. Selon vous, ils forment certainement des angles parfaitement droits entre chaque paire d’axes. Comment pourrait-il en être autrement ?

Ce concept était convenu avant les travaux d’un certain Albert Einstein qui publia en 1915 un article fondamental de physique qui devint la théorie de la relativité générale.

Sans entrer dans ses détails, elle contient un élément important se rapportant à la platitude spatiale. Il consiste dans le fait que l’espace se plie en présence de masse. Considérant que l’univers contient de la masse, il se replie de manière concave ou convexe dépendant de la quantité de matière qu’il contient. Pas suffisamment d’énergie et il ressemble à une selle, un peu trop, et il prend la forme d’une sphère.

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Toutes les expériences visant à déterminer la forme de l’Univers se sont soldées par un étrange constat. Même les plus précises tendent à montrer que l’Univers serait… parfaitement plat. Si ce résultat vous semble peut-être normal, pour moi ce hasard me semble plutôt difficile à avaler. L’Univers posséderait exactement la quantité de matière précise pour obtenir un espace parfaitement plat respectant la géométrie euclidienne.

Pensez à une machine choisissant au hasard un nombre compris entre –∞ et +∞ et qu’elle tombe miraculeusement sur le zéro. C’est impossible que l’Univers soit parfaitement plat et pourtant il l’est.

Je me suis questionné sur cette étrange coïncidence, car je n’y crois pas. Je devais trouver une cause, une façon d’expliquer la platitude spatiale sans faire intervenir le plus curieux des hasards.

Rétroaction

La seule autre façon logique de retrouver une géométrie spatiale euclidienne est que l’Univers possède une boucle de rétroaction qui diminuerait la masse de l’Univers si elle est plus grande que la masse critique et qui l’augmenterait si elle devient trop petite.

L’annihilation ou la création de masse (énergie) surviendrait si la forme de l’espace n’est pas exactement plate. Ainsi, un univers convexe ou concave serait une situation instable cherchant à retrouver son état de plus basse énergie qui serait un univers plat.

Pensez à une plaque métallique qu’on cherche à plier. Qu’elle courbe dans un sens ou dans l’autre, elle revient inévitablement à son état qui lui demande le moins d’énergie, sa platitude.

Autre conséquence non négligeable de ce phénomène, le principe de la conservation de l’énergie ne serait pas une loi, mais l’observation de cette rétroaction.

L’Univers peut créer de l’énergie, mais il peut également en détruire. L’équilibre s’obtient par rétroaction. Trop de destruction engendrerait une accélération de création d’énergie et vice versa.

Mon idée de rétroaction expliquerait la platitude spatiale ainsi que la loi de la conservation de l’énergie et surtout, elle repousse l’idée d’un incroyable hasard survenu au moment du big bang créant exactement la bonne quantité de matière pour engendrer un univers parfaitement plat.

Je poursuivrai cette idée dans un autre article afin d’expliquer ce qui survint juste après le moment zéro signant la création de notre Univers. J’en profiterai pour expliquer plus en détail le schéma de la boucle de rétroaction conservant la platitude de l’espace.

Des univers parallèles semblables au nôtre

Fringe, Flash, deux séries télévisées mettant en scène des univers parallèles à la fois semblables et légèrement différents. Cet intéressant concept cinématographique permet plein de rebondissements, mais est-il pour autant plausible ?

Certains scientifiques croient en ce concept en affirmant qu’il existerait 10500 univers, donc une quantité non négligeable très semblables au nôtre, avec des copies presque identiques de moi. Un moi, peut-être, avec un peu plus de cheveux, un peu plus d’argent, un peu plus de… bide ? Ben là ! Ayant presque les mêmes amis, presque la même famille et presque la même vie.

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Personnellement, si vous me donnez de bonnes raisons d’y croire je suis prêt à admettre l’existence d’autres univers en quantité « astronomique ». Mais même à l’aide de très bonnes substances illicites, je ne franchirais pas la ligne consistant à croire en des copies multiples de moi-même, vivant une existence presque semblable.

Ces moi 2.0, 153.0, 64 950 937,0, etc., ne peuvent pas exister même en comptant sur 10500 univers. Voici pourquoi.

Tout d’abord, tous ces univers devraient être issus d’une matrice unique, homogène, sans imagination, sans aucune imperfection non plus, sans distinctions, sans élément perturbateur externe ou interne, au même instant, avec la même quantité de matière et d’énergie, avec les mêmes lois de la physique et les mêmes valeurs des constantes fondamentales. C’est assez difficile à croire. Changez un iota à tout cela et l’univers se comportera différemment du nôtre, causant l’impossibilité de lui ressembler, même juste un tout petit peu.

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Je serai toutefois bon joueur et malgré cette très forte improbabilité, je passe par-dessus. Admettons qu’il existe bien 10500 jumeaux de notre propre Univers. Quelle est la suite de mon raisonnement pour rejeter l’existence de ces multiples et pâles copies de moi-même ? La réponse tient en un mot. Je vous le donne d’ici peu.

Pour en arriver aux univers semblables, j’ai dû postuler qu’ils sont tous régis par les mêmes lois. Il n’est donc plus question de virer les talons pour s’en tirer avec les conséquences de ce choix qui a favorisé jusqu’à présent les « pro-multivers quasi identiques », car sans ce choix, leur théorie ne tient plus.

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Ce postulat est, malheureusement pour les partisans de cette théorie, un sabre laser à deux rayons. Ouais, cette arme n’existait pas au moment d’inventer l’expression avec le couteau à deux tranchants du même côté et toujours muni d’une poignée sécuritaire. Il suffit de garder sa main sur la poignée et le danger de la double lame reste pour l’ennemi seul. Tandis que le double laser représente bien mieux le danger d’un choix bien défini. J’ai remplacé le fameux couteau par l’arme de certains Jedi parce que le laser double a ses avantages, mais aussi un très gros inconvénient. Il s’avère impossible de frapper droit au cœur par une attaque frontale. Évidemment, du coup, le second rayon vous tranche les parties vitales. Pas étonnant que Dark Maul ait perdu son combat avec un tel désavantage ! Mais je m’éloigne du sujet principal, j’y retourne.

Puisque les univers sont régis par les mêmes lois et qu’ici, la physique quantique mène notre monde, elle sévit également partout ailleurs. Ceux qui connaissent les aboutissants de la physique quantique ont déjà compris les conséquences. Pour les autres, je m’explique.

La physique quantique stipule que notre réalité n’est pas conçue de particules solides pouvant être précisément situées dans l’espace et le temps. Le hasard est au cœur de son fonctionnement. Par exemple, il est impossible de connaitre la position exacte d’un électron et encore moins de prévoir là où il se situera un peu plus tard. Cette impossibilité n’est pas due à une difficulté non encore résolue, elle est entièrement systémique. Il n’y a aucun moyen de le savoir parce qu’il n’existe aucun moyen de le savoir parce que le monde ne fonctionne pas ainsi. Voyez un électron, non pas comme une bille, mais comme une vapeur de… probabilités. 

Ainsi, les différents univers ne peuvent pas rester presque identiques au-delà de l’instant zéro à cause du hasard intrinsèque régissant ses plus intimes constituants. Ils vont tous diverger et vivront leur propre histoire même s’ils proviennent d’une matrice les ayant créés identiques.

Depuis le début de notre Univers, soit 13,8 milliards d’années, tous les atomes qui en font partie ont évolué au hasard. Et même si certaines lois globales engendrent une direction à l’évolution, le hasard empêche toute similitude. Ainsi, depuis l’instant zéro, les différents univers s’éloignent les uns des autres. 

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Pour ceux qui ont entendu parler de l’intrication quantique, celle-ci n’est d’aucun secours dans ce principe. L’intrication ne s’applique pas aux positions-impulsions des particules. Ainsi, l’interaction chimique des électrons est bien plus une affaire d’environnement. Le spin permet ou interdit l’interaction, mais ne dicte pas avec quel autre élément précis s’effectuera un couplage. 

Après 1060 parcelles de temps où le hasard existe en chacune d’entre elles, il est plus que raisonnable de considérer comme impossible l’existence de deux univers contenant un autre Corbot. Dieu, merci ! Pour vous, comme pour moi.

Un trou noir dans le système solaire ?

Bon ! Bon ! Les grands mots sont lancés ! On peine à trouver la fameuse planète 9, aussi connue sous les noms planète X, Nibiru, etc., beaucoup de noms pour un objet toujours hypothétique !

Toutefois, les hypothèses se raffinent et les probabilités concernant la présence d’une autre planète dans notre système solaire continuent de croitre. Aujourd’hui, peu d’astronomes raillent du sujet contrairement à il y a vingt ou même dix ans. Ce ne sont plus les apôtres du Nouvel Âge qui parlent, ce sont de très sérieux scientifiques équipés de superordinateurs afin d’appuyer leurs prétentions.

Ils ne peuvent pas expliquer certaines perturbations d’objets lointains dans le système solaire autrement que par une planète qui voyagerait à ses confins. Une planète d’une dizaine de fois la masse de la Terre. Une planète à l’orbite très excentrique. Une planète dont la révolution autour du Soleil durerait quelques dizaines de milliers d’années et, comble de malchance, se situerait actuellement à son aphélie à 150 milliards de kilomètres, le point de son orbite le plus éloigné du Soleil et de nous par conséquent. En comparaison, la Terre est mille fois plus proche du Soleil que ne le serait actuellement ce fameux objet perturbateur transneptunien.

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La ceinture de Kuiper se situe au-delà de Neptune et abrite des astéroïdes et des planètes naines. L’une d’elles ne vous est pas inconnue puisque c’est Pluton. Deux autres ont été repérées, elles portent les noms de Makemake et d’Haumea. Au-delà de cette ceinture rocheuse, on observe une baisse importante et anormale de leur nombre surnommée le précipice Kuiper (Kuiper Cliff). Cette absence de cailloux dans cette région intrigue les astronomes. De plus, on observe plusieurs corps de la ceinture se comportant anormalement. En mettant bout à bout tous ces indices, on obtient la probabilité qu’une planète se promène effectivement dans cette région.

Grâce aux ordinateurs et aux lois de la physique qui les alimentent, on parvient à estimer la masse, l’orbite et la position actuelle de cette hypothétique planète. Évidemment, tous ces calculs ne peuvent être qu’approximatifs, mais si on veut la trouver, il faut bien braquer nos télescopes dans une direction où les probabilités de voir l’objet sont optimales.

Malheureusement, malgré tous les moyens mis de l’avant jusqu’à présent pour la dénicher, rien à faire. On a beau observer avec les plus puissants télescopes, Nibiru reste introuvable là où l’on pense qu’on devrait la voir.

Son existence est donc régulièrement remise en question, mais les perturbations dans la ceinture de Kuiper doivent s’expliquer et pour le moment, on ne voit aucune autre explication plus convaincante que celle de la planète X.

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Or, par déduction logique, si une planète est présente et si on ne parvient pas à la voir alors que nos télescopes en seraient capables, ce n’est pas parce qu’elle n’existe pas, mais parce qu’elle serait inobservable. Et l’on connait une certaine classe d’objets célestes véritables et inobservables, ce sont les trous noirs.

Mais il y a un gros hic. On connait avec certitude deux types de trous noirs. Le trou noir stellaire, généré par une étoile s’étant transformée en supernova. Les restants de cette explosion forment un trou noir lorsque la masse résiduelle est suffisante. Les plus petits trous noirs stellaires frisent 3 fois la masse solaire. C’est bien plus qu’un trou noir de seulement quelques fois la masse terrestre. L’autre trou noir connu est supermassif, des milliers, des millions voire des milliards de fois la masse solaire.

Alors, imaginer un trou noir de seulement quelques masses terrestres n’est pas anodin puisque aucun phénomène connu actuel ne peut en générer d’aussi légers. Observer la planète X si elle était un trou noir serait impossible puisqu’il ferait seulement une vingtaine de centimètres de diamètre et il serait évidemment totalement noir.

Alors d’où proviendrait cet objet minuscule et hyper massif ? On pense que des petits trous noirs auraient été créés tout au début de l’existence de l’Univers, juste après le big bang. L’hypothèse n’est pas nouvelle puisque les conditions permettant leur formation pouvaient exister à cette époque préstellaire. Il se pourrait même que ces objets, les plus gros d’entre eux, aient été à l’origine de la création des galaxies et la raison pour laquelle chacune d’entre elles possède aujourd’hui en son centre un trou noir supermassif. Les granules originelles auraient cru jusqu’à devenir géantes grâce à l’accrétion graduelle de matière. Toutefois, la grande majorité des trous noirs minuscules continueraient de peupler les galaxies et l’un d’entre eux orbiterait dans notre propre système solaire. L’hypothèse est intéressante mais exotique. C’est pourquoi il faut passer en revue toutes les autres possibilités avant de se rabattre sur cette dernière.

La suite est excitante puisque nous pourrions prouver simultanément l’existence d’un corps perturbateur en orbite lointaine ainsi que ces fameux trous noirs primordiaux jamais encore détectés.

Le problème actuel est celui de la quantité de données disponibles. Nos observations de qualité sont trop récentes pour bâtir une hypothèse robuste. Plusieurs années à récolter de nouvelles données devraient permettre d’y voir plus clair. 

Une autre possibilité est qu’il existe non pas une, mais deux planètes éloignées. Ainsi, actuellement nous déduirions la position médiane située entre les deux corps et on ne verrait que le vide, raison des insuccès actuels de nos observations par télescopes.

Ce scénario me plait. Il ne fait pas intervenir d’objets exotiques hypothétiques et il aurait l’avantage de faire cesser la tergiversation entre les noms planète 9 et planète X, chacune s’accaparant l’un d’eux.

Le temps tire-bouchon

J’aimerais bien que le temps du tire-bouchon soit venu. J’accepterais bien un verre de vin, mais je n’ai pas omis de mettre un «» dans mon titre. Je vais donc vous entretenir d’un autre sujet que l’œnologie.

Il y a de cela une bonne dizaine d’années, j’écrivais à un physicien très connu pour lui faire part de ma vision du temps. Bon, je n’ai reçu aucune réponse de sa part, j’imagine qu’il est inondé de courriels de gens qui, comme moi, ont des idées farfelues et osent lui en faire part.

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Mon idée d’un temps plus complexe que la notion triviale actuelle m’est venue de deux sources. La première est mathématique. Je voyais le temps relatif d’Einstein comme une représentation graphique en 2 dimensions où l’axe horizontal représente le temps réel et l’axe vertical le temps imaginaire afin que la ces deux valeurs génèrent une addition dite complexe du temps x + iy qui est invariable en longueur, à la base de la notion invariable de la vitesse limite, mais variable dans sa valeur angulaire.

La seconde inspiration m’est venue d’un désir de réconcilier deux visions apparemment diamétralement opposées du temps. Le temps linéaire, ce temps que tout le monde ressent, hier précédant aujourd’hui qui lui-même précède demain. Et la seconde notion stipulant que le temps est un cercle, provenant de l’idée que tout finit par recommencer.

Le problème avec le temps en cercle est qu’il est nécessairement faux puisque le futur finirait par rejoindre le passé, une situation ne survenant jamais. Cependant, la notion que tout recommence n’est pas fausse si on considère que les conditions ne sont pas toutes identiques dans les différents cycles.

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Prenons par exemple la roue d’un véhicule. À chaque tour, elle revient exactement dans la même position, mais quelque chose a quand même changé, la route sous sa semelle n’est plus la même. On a bien un cycle où tout recommence, mais pas exactement dans les mêmes circonstances, dans les mêmes conditions.

Le temps n’est pas qu’une ligne droite, pas plus qu’il n’est un cercle. Mais si on utilise les deux notions simultanément, le temps ressemble à la tige d’un tire-bouchon. Il y a une progression linéaire, mais on retrouve aussi un cercle qui ne se ferme pas tout à fait sur lui-même.

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Un temps tire-bouchon possède donc plus qu’une dimension. En fait, il en possède trois. C’est une des raisons pour lesquelles le temps peut être relatif au sens einsteinien du terme. Un temps unidimensionnel est identique pour tous, ce que contredisent toutes les expériences lorsque les vitesses se rapprochent de celle de la lumière dans le vide. D’autre part, un temps seulement bidimensionnel n’aurait peut-être pas de flèche.

En m’inventant cette vision du temps, peu importe si on affirme que le temps soit cyclique ou linéaire, les deux sont vraies. J’ai réuni les deux camps. Parfois, quand je me sens en forme, je vais leur expliquer qu’un temps tire-bouchon ne contredit pas les notions simples d’un temps linéaire ou cyclique, il enrichit les deux visions qui sont dans les deux cas une réduction du nombre de dimensions d’un temps complexe possédant également une flèche, une direction où on ne peut ni mêler ni inverser le passé, le présent et le futur.

À mon avis, le temps tridimensionnel est une formidable source d’inspiration scientifique pouvant permettre d’expliquer plusieurs phénomènes dont le plus connu est sa relativité. Je sais que certains physiciens l’incorporent maintenant dans leur vision du monde. Allez voir sur YouTube cette vidéo de Gavin Wince si vous en avez le temps et le désir, car elle dure 3 h 30.

Il utilise une notion de temps tridimensionnel, même si je considère son explication plus difficile à saisir que mon fameux temps tire-bouchon. Tiens! Il est grandement temps de saisir mon fameux tire-bouchon. Vous connaissez la suite. Santé!

L’image du trou noir

Ça y est, l’équipe de l’EHT y est enfin parvenue. Une image réelle d’un trou noir supermassif a été rendue publique après d’importants délais sur l’échéancier initial. Vous l’avez probablement vue, elle orne également le sommet de cet article. Elle s’est répandue comme une trainée de poudre pour rapidement faire le tour de la planète. Je suspecte seulement la tribu amazonienne de la vallée de la rivière Javary ou celle de l’ile North Sentinel en mer d’Andaman de l’avoir ratée. À part ça, tout le monde en a entendu parler.

Des exploits technologiques multiples et sensationnels ont permis ce tour de force pourtant assez prévisible, car malgré le succès de la mission, malgré l’exotisme de cette image, l’équipe n’a finalement que très peu prouvé de choses qu’on ne savait déjà.

En fait, cette image ne prouve rien de nouveau ou de différent, pas même l’existence des trous noirs. Nous sommes si conditionnés à croire aux seules preuves visuelles qu’on ignore que les vraies preuves de l’existence de ces monstres stellaires ont été récoltées depuis un certain temps sous d’autres formes. Mais voir, c’est croire et l’équipe de l’EHT a profité de notre façon primitive d’aborder la vérité pour réaliser un événement médiatique planétaire.

Les gens formant cette équipe savaient exactement là où pointer leurs instruments afin de réaliser cette image. Ils connaissaient déjà avec certitude l’existence de ce monstre supermassif au centre de la galaxie M87. Et non seulement ils connaissaient son existence, ils connaissaient également sa position exacte, sa masse (6,5 milliards de fois la masse de notre Soleil) et ses dimensions précises. Donc, du point de vue strictement scientifique, ils n’ont absolument rien découvert.

Nous connaissons cet étrange phénomène cosmique qu’est le trou noir depuis plus d’un siècle. C’est bien Albert Einstein qui, en élaborant sa formule de la relativité générale, a permis de comprendre comment les trous noirs pouvaient exister. Cependant, contrairement à bien des déclarations faites en ce sens, le grand homme ne les a jamais prédits. C’est un dénommé Karl Schwarzschild qui a résolu les équations pour une étoile et qui a découvert qu’en deçà d’un certain rayon, la gravitation génère un espace temps si courbe qu’il crée une singularité, un point de densité infinie dans un rayon nul. Einstein croyait en ses équations, mais pas aux trous noirs. D’après lui, la Nature possédait un mécanisme qui devait empêcher ces anomalies d’apparaitre. Il avait tort puisque les trous noirs existent bel et bien.

D’ailleurs, il faut savoir que cette image ne montre pas du tout un trou noir. Stricto sensu, un trou noir est un point infiniment petit et parfaitement noir de surcroit. Donc personne ne photographiera jamais un véritable trou noir. Mais alors, que montre cette foutue image si ce n’est pas un trou noir? Elle montre les effets causés par un point infiniment dense sur son environnement. Le trou noir est donc bien là, mais c’est un point plus que microscopique tapi au cœur de toute cette sphère noire environnante.

Et cette partie noire dans l’image, ce n’est pas le trou noir? Non. Ce noir n’est même pas un objet, ce n’est que du vide entourant le trou noir qui, je le répète, est infinitésimalement petit. Cette région noire est occasionnée par deux phénomènes créés, évidemment, par la présence d’un trou noir. La partie la plus centrale, environ le tiers du rayon, c’est ce qu’on appelle l’horizon du trou noir, ou l’horizon des événements. Tout ce qui s’approche d’aussi près du centre ne pourra jamais échapper à son attraction gravitationnelle, pas même de la lumière. C’est pourquoi la noirceur de cette sphère est totale et absolue et est d’autant plus grosse que le trou noir central possède une masse importante. La partie noire plus externe, on l’appelle, à tort, l’ombre ou l’ombrage du trou noir. On ne voit pas de démarcation entre les deux zones noires. Je dis «à tort» puisqu’un point infiniment petit ne peut faire qu’une ombre infiniment petite. On aurait été plus avisé d’appeler cette zone «la démarcation» du trou noir.

Le halo orange autour de la zone noire est son disque d’accrétion. Un trou noir en rotation aplatit sous forme de disque toute masse gazeuse ou solide qui a eu le malheur de trop s’en rapprocher. Il avalera cette matière un peu à la fois, faisant grossir sa masse et la surface de la sphère noire inconsistante l’entourant.

Vous vous dites peut-être que c’est une analyse digne du Corbot. En précisant certains faits, je semble vouloir dégonfler à tout prix l’importance du succès. Non, je le ramène simplement là où il doit se situer dans l’échelle des événements marquants. Ce cliché ne méritait pas les éloges dithyrambiques du genre: «Il y a eu un monde avant cette image et il y en a un autre après».

Holà! Wo les moteurs! Calmez-leur le pompon à cette équipe ou à la meute de journalistes en quête de la primeur du siècle. Le seul véritable grand succès de l’EHT est d’avoir réalisé un interféromètre des dimensions de notre planète possédant la résolution et la sensibilité nécessaires pour débusquer cet objet céleste. Elle n’a pas inventé l’interférométrie non plus, elle a simplement amélioré ses capacités par des techniques innovantes. C’est d’abord et avant tout un succès purement technique, pas scientifique. Je ne lui enlève aucune valeur, mais je refuse qu’elle s’arroge ou qu’on lui attribue la paternité de la première preuve de l’existence d’un trou noir, vraie image, mais fausse preuve de surcroit.

Bon, ça vous explique peut-être pourquoi j’ai tant attendu avant de vous faire part de mon opinion. J’ignorais, évidemment, comment les journalistes traiteraient le sujet, même si je m’en doutais un peu. J’ai lu et entendu beaucoup de bons articles et reportages. J’ai également été témoin de bien des stupidités. Faut croire qu’elles viennent comme les chaussures, toujours en paires, les uns sans les autres.

Je croyais que l’équipe dévoilerait tout d’abord une image de Sgr A*, le trou noir formant le cœur de notre propre galaxie, beaucoup plus petit que celui de M 87, mais autrement plus près de nous. Cela viendra probablement bientôt. L’image qu’elle a préféré montrer s’avérait probablement plus nette que celle de Sgr A* et pour une première, l’équipe a choisi la plus impressionnante des deux.

L’EHT continue ses travaux et espère encore augmenter la qualité de ses images. Le trop attendu télescope spatial James Webb viendra changer la donne lorsqu’il daignera enfin flotter dans l’espace bien loin de la Terre. La résolution de l’interféromètre s’améliorera d’un facteur aussi important que celui de l’EHT sur ses prédécesseurs. Et là, peut-être, commencerons-nous à réaliser de véritables percées scientifiques en ce qui concerne la frontière actuelle de nos connaissances sur la physique des trous noirs.

Le trou noir s’en vient !

Titre alarmiste, je sais. J’aurais dû titrer «L’image du trou noir s’en vient». Voilà à peine plus d’une semaine, j’écrivais un article dans lequel je cassais du sucre sur le dos de l’équipe de l’EHT pour avoir promis l’image réelle d’un trou noir en 2017, puis en 2018, et ensuite pour avoir gardé le silence depuis près de 9 mois.

Vous pourriez croire que mon article de la semaine passée était «arrangé avec le gars des vues» (expression chère à mon père lorsque la fin d’un film tombait un peu trop bien, afin que le bon gars puisse toujours gagner, sans égard à l’improbabilité des événements). Qui sait si mon article était véritablement dû à la chance pure, à une probabilité réaliste ou si j’ai profité d’informations non publiques?

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Dans moins de deux jours, l’équipe de l’EHT a convié la presse internationale à une annonce exceptionnelle. Ça ne prend pas la tête à Papineau (expression québécoise consacrée) pour comprendre ce qu’ils veulent nous révéler. Ils vont nous montrer une image du trou noir qui se terre au cœur de notre Galaxie, le fameux Sgr A*. Tout le suspens ne se situe pas à ce niveau, mais ce à quoi l’image du trou noir ressemblera. Bien des gens ont misé sur le fait qu’on ne verra rien de semblable aux belles simulations numériques et je suis pas mal en accord avec ceux-ci.

Mon scepticisme ne se situe pas au niveau de l’existence du monstre galactique situé en plein cœur de la Voie lactée, je suis pas mal certain qu’il existe réellement. Je me questionne sur son apparence, sur ce que révèlera l’image prise de lui.

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Noir. Le trou noir sera noir, me direz-vous. Ce serait plutôt logique qu’un trou noir réputé pour ne rien recracher de ce qui a traversé son «horizon des événements», lumière incluse, paraisse noir. Et pourtant, un trou noir de cette masse, 4 millions de Soleils, qui bouffe des nappes de gaz ayant eu le malheur de s’aventurer trop près, risque de nous surprendre.

Tout d’abord, on en sait très peu sur sa vitesse de rotation. Comme tout ce qui se trouve dans l’Univers, ce trou noir tourne sur lui-même. Son environnement immédiat est affecté par cette vitesse de rotation et le résultat pourrait nous surprendre.8300758-3x2-700x467

Il faut savoir que cette image n’est pas un instantané, mais un montage très complexe de données diverses prises par tout un tas de télescopes différents, à de moments différents, à des longueurs d’ondes différentes, couplés en interféromètres simples ou multiples.

Ensuite, j’ai toujours douté de l’exactitude des représentations théoriques des effets relativistes. Quelque chose me dit que la vraie vie fera apparaitre une complexité bien plus grande et donc un trou noir bien moins évident à décortiquer et à analyser.

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Et enfin, même avec tout le respect qu’on doit à ce cher Einstein pour ses équations qui ont révélé la potentielle existence de ces monstres galactiques aux couleurs du Corbot, les trous noirs fricotent aussi bien du côté relativiste de la physique que du côté quantique et c’est là tout son intérêt. Cet objet unique en son genre réussit à exister en poussant les deux théories antagonistes dans leurs derniers retranchements.

Exprimé autrement, le trou noir établit un pont qui n’existe pas actuellement entre nos deux théories et seulement pour cette raison, l’image qu’on s’attend de lui ne peut pas parfaitement lui ressembler.

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Dans moins de deux jours, on en saura un peu plus sur Sgr A*, mais il faut également s’attendre à ce que nous nous forgions tout un tas de nouvelles questions à son sujet. C’est ainsi que progresse la science, par théories et par preuves observationnelles, et on recommence sans jamais voir la fin.

Si l’équipe de l’EHT a réussi un petit miracle et qu’elle nous dévoile une image à la hauteur des attentes, on le saura assez rapidement. Si elle est seulement parvenue à obtenir un résultat duquel aucune conclusion ne peut être tirée et ainsi à renvoyer la balle vers une autre expérience encore plus ambitieuse, on le saura aussi.

Soyez toutefois certain que je ne manquerai pas l’occasion de commenter le contenu de cette conférence de presse dès que j’aurai le temps de l’analyser suffisamment pour écrire quelque chose de personnel et, espérons-le, intelligent, à son sujet.

Verra-t-on un trou noir… un jour ?

Les images dans cet article sont des vues d’artistes ou des images de synthèse

En 2018, j’ai écrit une série d’articles (1 ; 2 ; 3 ; 4) sur l’éventualité d’admirer pour la première fois l’image réelle d’un trou noir avant la fin de cette année-là. À l’évidence, ceux qui avaient pris ce pari, l’équipe de l’EHT (Event Horizon Telescope), ont péché par un trop grand optimisme.

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Plus de trois mois après leur seconde échéance, aucune nouvelle n’a encore filtré sur leur site web, la dernière mise à jour remontant au 8 août 2018. En octobre 2018, la revue universetoday.com abordait ce sujet et rappelait à leurs lecteurs que rien n’avait été annoncé par l’équipe de l’EHT après l’échéance d’avril 2017.

Je ne veux pas discuter de leurs difficultés techniques, des temps réduits sur les télescopes et de tous les problèmes qu’ils ont dû affronter et qui continuent de jalonner leurs travaux pour composer cette fameuse image. Personne ne met en doute les immenses défis qu’a à relever l’équipe de l’EHT pour traiter les données accumulées en 2017.

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Je veux juste parler de cette tendance de plus en plus répandue à vendre la peau de l’ours avant de l’avoir tué, à promettre sans sérieusement évaluer l’ampleur réelle du défi, à titiller l’intérêt des gens pour ensuite se rendre compte que ça ne pourra pas se faire dans les temps, à pérorer plutôt que penser.

Je ne suis pas contre l’enthousiasme, bien au contraire, mais je suis également très attaché au sérieux d’une démarche d’engagement. Promettre de réaliser quelque chose et s’en tenir ne semble plus représenter aucune importance, alors on promet sans compter puisque les conséquences de rater la cible semblent nulles.

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J’aurais pu choisir une autre victime que l’équipe de l’EHT, ce ne sont pas les exemples qui manquent. Je l’ai choisie parce que le sujet est éminemment important pour la cosmologie et sa théorie dominante, la relativité générale d’Einstein.

Euh, oui, bon! En cherchant bien, on peut trouver quelques sujets plus importants dans la vie, j’en conviens. Qu’importe, car tout ce qui a semblé trop éloigné du quotidien pour avoir la moindre importance dans nos vies a fini par l’envahir d’aplomb! Et la relativité générale n’y fait pas exception. Si vous l’ignoriez, à chaque utilisation d’une appli de positionnement par GPS, la relativité générale vient à la rescousse pour assurer la précision des calculs. Sans elle, les positions dériveraient de plusieurs mètres par jour.

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Ce serait donc une erreur de penser que la cosmologie n’a d’intérêt que pour ceux qui l’étudient. La cosmologie est près de nous et même en nous. Le destin de l’Univers dépend de tout ce qu’il contient, nous y compris.

Les trous noirs pavent la voie vers une compréhension inédite de notre Monde, car ils relient la physique relativiste et la physique quantique. Ce sont des objets très simples et pourtant prodigieux.

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Cette fameuse et toujours absente première image véritable du trou noir supermassif réfugié au cœur de notre Galaxie apporterait la preuve définitive que ce type d’aberration naturelle existe bel et bien, et pas seulement dans les livres de physique. En revanche, si l’image diffère de ce que nos simulations numériques nous montrent, nous pourrions mettre la main sur quelque chose d’extrêmement important, un indice d’une nouvelle physique.

Alors, de grâce, chère équipe de l’EHT, cesse de promettre la Lune ou le Trou noir et redouble plutôt d’ardeur au travail! Je déteste écrire des titres d’articles à la forme interrogative et ensuite devoir répondre «non». «Verra-t-on un trou noir en 2018?» C’était le titre de ma série d’articles concernant ton travail en cours… alors, cours!

Réponse à une énigme sur le temps

Ceci se veut la suite du récent article que j’ai consacré à une idée un peu folle, mais pleine de promesses, une idée sur le temps, il serait tridimensionnel.

Penser que le temps est tridimensionnel est source de conséquences que je ne m’attendais pas à priori. Plus j’y pense et plus je trouve cette idée remplie de… solutions à des problèmes que nous pose le temps dans la façon actuelle de le modéliser.

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L’une des plus grandes énigmes scientifiques concernant le temps tel que pensé dans nos théories physiques actuelles concerne la flèche temporelle. Actuellement, rien n’interdit le temps de reculer, du moins en équations. Pourtant, ce faisant, l’effet précèderait la cause et c’est la raison pour laquelle les scientifiques pensent que nos théories concernant le temps doivent comprendre un mécanisme qui interdirait ces retours dans le passé.

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Le troisième axe du temps, l’axe qui mesure « le temps qui passe », qui s’allonge au fil du temps, expliquerait pourquoi celui-ci n’est pas réversible, que le passé nous est inaccessible. En s’allongeant constamment, ce vecteur dicterait une seule direction à la flèche du temps. Les théories actuelles dépourvues de cet axe n’ont pas cette contrainte et ne récusent pas l’inversion du temps, ce qui donnerait la possibilité de voyager dans le passé. Pourtant, cela ne s’est jamais vu.

J’ai déjà expliqué dans cet article pourquoi les voyages temporels dans le passé n’existent pas. Ce n’est pas une démonstration, mais une solide preuve observationnelle. Le troisième axe que je définis au temps élimine pour toujours cette dérangeante possibilité, celle que la causalité puisse être prise en défaut. Avec cet axe du temps qui passe, plus moyen de retourner dans le passé pour tuer ses aïeux. Les paradoxes temporels ne peuvent plus exister et la cause précèdera toujours l’effet. Croyez-moi, c’est une excellente chose, même si elle vient de saborder l’idée maitresse de bon nombre de films et de séries télé.

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Voilà, l’idée du temps tridimensionnel résout un problème majeur de la physique. Il suffit maintenant de trouver un moyen de prouver que j’ai raison. Mais une fois encore, je devrai vous faire patienter, car mes idées doivent prendre le temps de se mettre en place.

Si je parviens enfin à dormir!

Temps tridimensionnel

Le temps, apparemment si simple à comprendre, est bien plus complexe qu’il n’y parait. Einstein a formalisé l’aspect bidimensionnel du temps avec sa théorie de la relativité restreinte. Le temps est relatif aux voyageurs les uns par rapport aux autres. Si les horloges battent la mesure régulièrement sans faillir, elles ne s’entendent pas sur un temps commun dès qu’il existe des différences de vitesses ou de champ gravitationnel entre elles.

Ce que nous appelons le temps, celui qu’on ressent, n’est qu’une composante du « Temps » einsteinien. Une fois de plus, il faut se rabattre sur le théorème de Pythagore pour comprendre le temps selon Einstein.

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Dans la figure précédente, la ligne horizontale tr représente le temps relatif entre 2 objets. La ligne verticale ti représente le temps imaginaire, la composante du temps perdu dans la différence de temps entre 2 objets qui ne se déplacent pas à la même vitesse ou qui ne partagent pas le même champ gravitationnel.

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Les différentes sommes vectorielles des 2 temps tr et ti, les lignes diagonales grises ta pour le temps absolu, restent invariables en longueur, car si tr augmente, ti diminue et vice versa. C’est ce qu’on appelle l’invariance de Lorenz. Le temps (absolu) ne varie jamais en longueur, seulement en direction.

Mais si nous poussons ce concept du temps juste un peu plus loin, plutôt que de nous restreindre à voir le temps en 2 dimensions, que se passerait-il si, dans les faits, le temps était tridimensionnel? L’invariance de Lorenz, ou si vous préférez, la somme vectorielle des 3 composantes doit cependant encore rester constante, donc d’une longueur identique, peu importe sa direction spatiale. Ce principe fait en sorte que la vitesse de la lumière c reste invariable, peu importe le référentiel.

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Lorsque tj, la troisième composante de ce Temps, vaut zéro, on retrouve la loi de la relativité restreinte. Lorsque cette composante tj n’est pas nulle, tr et ti raccourcissent pour conserver la longueur invariable du temps absolu. Une horloge ne ressent pas l’effet de cette troisième dimension temporelle, tout comme elle ne ressent pas la deuxième dimension, elle continue de battre la mesure au même rythme. Toutefois, ce nouveau vecteur temporel pourrait expliquer un phénomène astrophysique appelé le « décalage vers le rouge » de galaxies.

Puisque la vitesse de la lumière reste invariable dans tous les référentiels, si la troisième composante du temps tj a une certaine longueur, quelque chose doit avoir varié et c’est la fréquence de la lumière, autrement dit, sa couleur.

Le décalage vers le rouge observé chez les galaxies distantes, d’autant plus grand que les distances entre elles et nous sont importantes, pourrait donc dépendre de deux facteurs et non pas d’un seul. Le premier facteur est celui que nous connaissons déjà, le changement de fréquence proportionnel à la vitesse d’éloignement de ces galaxies, l’effet Doppler. Cependant une partie importante des décalages observés pourrait dépendre du troisième facteur temporel.

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Si tel était le cas, nous pourrions reléguer aux oubliettes, ou à tout le moins minimiser l’effet de la constante cosmologique, autrement dit la fameuse « énergie noire » de laquelle on ne connait rien. La nouvelle interprétation de nos observations actuelles serait que l’Univers ne serait pas en expansion aussi rapide que cela peut nous paraitre, voire à la limite sans expansion du tout.

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S’il n’était pas décédé, Fred Hoyle jubilerait. C’est celui qui, sous le coup de la dérision, a inventé le terme Big Bang pour se moquer de cette théorie qui fait aujourd’hui la quasi-unanimité chez les physiciens. Lui défendait sa propre théorie, celle de l’Univers quasi stationnaire et la troisième dimension temporelle pourrait bien lui donner raison.

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Il reste une question à laquelle il faut répondre. La longueur de cette fameuse troisième composante du temps serait due à quoi? Qu’est-ce qui la fait varier et qui influencerait la fréquence de la lumière?

Et si le temps lui-même créait la longueur de ce vecteur? On l’appellerait le « vecteur du temps qui passe ». Imaginons que plus le temps passe, plus ce troisième vecteur de temps s’allonge. Il serait en quelque sorte la mesure de l’âge de l’Univers.

En se débarrassant de cette douloureuse épine qu’est l’énigmatique, l’hypothétique, la dérangeante énergie noire en lui substituant le principe d’un temps tridimensionnel, nous attaquons la cosmologie sur de toutes nouvelles bases, car tout change, l’âge de l’Univers, ses dimensions et surtout son passé, son présent et son avenir.

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J’y reviendrai, car je sens sur vous l’effet du temps, celui que vous venez de prendre pour lire et tenter de comprendre cet article. Comme toujours, ne soyez pas timorés de commenter ou de poser des questions.

HUDF et après

Derrière ce sigle se cache une image exceptionnelle. Derrière cet exploit se cachent des vérités sur notre présent et notre avenir.

Hubble Ultra Deep Field ou champ ultra-profond de Hubble est une photographie prise par le télescope spatial du même nom qui a regardé un coin spécifique de notre ciel durant plus de 11,3 jours. Il en a résulté la photo que vous voyez en tête de cet article.

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Pour parvenir à atteindre les profondeurs de notre Univers, le vénérable télescope devait viser un coin sombre de notre ciel, un endroit exempt d’étoiles, de gaz et de poussières à l’avant-plan. Ainsi, du 24 septembre 2003 au 16 janvier 2004, il a occasionnellement pointé son miroir dans la constellation du Fourneau située dans l’hémisphère sud de notre ciel afin d’accumuler suffisamment de photons pour concevoir le montage que vous voyez actuellement.

Sur le cliché, on y dénombre plus de 10 000 galaxies de toutes formes, couleurs, âges et grandeurs. Les plus petites sont les plus éloignées, elles apparaissent en rouge et existaient déjà lorsque notre Univers n’était pas plus âgé que de 800 millions d’années. Il en a aujourd’hui 13 milliards de plus. L’image suivante est un agrandissement d’une petite portion de la photo originale où les plus petits points colorés sont toutes des galaxies éloignées.

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Les plus rapprochées de nous possèdent plus d’étoiles, brillent plus intensément, sont plus jeunes et leurs formes sont mieux définies. Elles sont caractéristiques des galaxies elliptiques ou spirales que nous voyons ailleurs dans notre cosmos.

En une seule photographie, il est possible de constater l’évolution des galaxies au fil des milliards d’années et ainsi valider certaines théories et en écarter d’autres sur le cheminement de notre Univers.

L’image est constituée de 800 expositions prises durant plus de 400 orbites du télescope autour de la Terre.

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Le futur et très attendu télescope spatial James Webb promet d’autres coups de sonde encore plus profonds grâce à sa sensibilité accrue en infrarouge. De fait, plus on remonte loin dans le temps et en distance, plus les couleurs se décalent vers l’infrarouge. Hubble ne pouvait donc pas accéder aux galaxies les plus éloignées tandis que le James Webb sera en mesure de toucher la limite de l’accessible, le mur de l’âge sombre de notre Univers.

Mais nous devrons encore patienter, car cet outil hors du commun n’accumule actuellement que les retards plutôt que les photons. Sa construction a débuté en 2004 ! Son lancement n’est pas prévu avant le 30 mars 2021, plus de dix ans de retard sur l’échéancier initial. Et j’élude les dépassements budgétaires, car au-delà des moqueries se trouve un gouffre sans fond dans lequel continuent de disparaitre des milliards.

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Les artisans du programme Voyager ont réussi en 5 ans à préparer et à lancer en 1977 deux sondes se trouvant maintenant au-delà de notre système solaire. Elles nous transmettent encore des informations 40 ans après leur lancement.

Notre savoir-faire a-t-il régressé au même rythme que notre technologie a progressé ? Sommes-nous devenus incapables de nous passer d’ordinateurs, de penser, de réfléchir, de décider et d’agir ? Sommes-nous en train de leur céder notre place ?

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Vivons-nous dans un trou noir ?

Je mets tout de suite les points noirs sur les i. Le trou noir dans lequel nous vivrions ne serait rien de moins que notre Univers. J’aurais pu intituler mon article : « L’Univers est-il un trou noir ? » Ainsi, sortez immédiatement de votre esprit toutes les autres interprétations, autant celles de natures socio-économiques que salaces.

Ce qui amène les scientifiques, dont les cosmologistes, à s’interroger de la sorte, ce sont certains rapprochements possibles entre les deux. Je ne reviendrai pas sur l’ensemble des concepts théoriques des trous noirs, seulement sur celui qui concerne une vision « extérieure » qui est sa capacité de retenir infiniment ce qui se rapproche en deçà d’un certain rayon de son centre.

Donc, si notre Univers, là où nous vivons, correspondait à l’intérieur d’un trou noir, nous ne pourrions jamais en sortir. Ce concept de l’emprisonnement absolu est déjà considéré comme étant une particularité de notre Univers, sinon ce ne serait pas un Univers. Voilà le premier point commun visiblement attesté, même s’il n’est que supposition.

Partant de là, il est possible de déterminer si notre Univers est un véritable trou noir en mesurant ses dimensions et sa densité moyenne. Plus les dimensions d’un trou noir croissent, plus sa densité diminue. Il est donc possible de corréler les deux. Et si ce que nous savons sur les dimensions et la densité de notre Univers est juste, il est donc possible de confirmer ou d’infirmer le principe d’un Univers trou noir.

Densité moyenne de l’Univers

Avec une densité moyenne établie par observation à 5 atomes d’hydrogène par mètre cube, la matière dans l’Univers est passablement ténue. Ce chiffre fait fi de tous les autres atomes considérés comme marginaux, y compris l’hélium même s’il contribue à environ 10 % des atomes de l’Univers.

Dimensions de l’Univers

Le problème survient surtout lorsqu’on veut connaitre les dimensions de notre Univers. Il n’y a aucun moyen de vraiment les connaitre.

Expansion de l’Univers

Puisque l’espace est en expansion depuis le Big Bang survenu il y a de cela 13,8 milliards d’années, ce n’est pas seulement la frange limite qui s’éloigne, c’est chaque atome d’espace qui laisse place à d’autres atomes d’espaces autour de lui, contribuant à faire gonfler l’espace global de manière ahurissante. Ainsi, l’expansion de l’espace engendre des effets rendant sa mesure impossible.

Vitesse de la lumière

Puisque la lumière prend un certain temps à voyager dans l’espace, il peut exister des endroits éloignés de l’espace dont la lumière ne pourra jamais nous atteindre puisque l’expansion de l’espace entre ces lieux et la Terre grandit trop vite pour laisser le temps à la lumière de parcourir le chemin supplémentaire. Ces portions de notre Univers nous resteront pour toujours inconnues.

Dimensions de l’Univers observable

À défaut de connaitre ce qui existe au-delà de ce que la vitesse de la lumière nous permet de distinguer, on est contraint de ne pouvoir mesurer que ce qui est observable. Certains cosmologistes estiment cette dimension à 93 milliards d’années-lumière de diamètre et ce ne serait que l’Univers observable depuis la Terre, pas l’Univers entier.

Univers infini

L’Univers pourrait être infini, cependant tous les infinis indisposent passablement une grande quantité de physiciens qui voient dans ce terme des relents culturels religieux inappropriés, ils préfèrent le croire fini, tout en avouant leur ignorance sur sa possible taille réelle.

Le problème du contenant

D’autre part, si on considère cette valeur comme si nous la mesurions à partir de l’extérieur de l’Univers, on considère alors que le contenu de l’Univers s’étend dans un plus grand contenant que lui-même. Il faudrait donc englober ce contenant supplémentaire dans la mesure des dimensions de tout l’Univers. Mais où cesse ce jeu des poupées russes ?

Le problème de l’observateur

En physique, un bon observateur doit rester indépendant de ce qu’il observe, sinon ses constatations deviennent contestables. En faisant partie de l’Univers que nous tentons de mesurer, le statut d’observateur fiable nous est interdit et ainsi nos conclusions resteront toujours douteuses.

Expansion égale accrétion

Un trou noir accroit ses dimensions seulement s’il est en train de bouffer de l’énergie sous n’importe quelle forme. Puisque notre Univers grandit, s’il est un trou noir, il serait en train d’avaler quelque chose venu se promener dans son entourage extérieur. Mais dans ce cas, nous devrions voir de la matière ou de l’énergie apparaitre quelque part dans l’Univers. Toutefois, étant donné que nous n’avons pas accès à voir tout l’Univers, il devient difficile de réfuter l’existence de cette activité. Tout ce qu’on peut dire, c’est qu’on n’a jamais rien vu de tel dans la portion de l’espace qui nous est visuellement accessible. L’astrophysicien Fred Hoyle, le père du terme « Big Bang », parlait de notre Univers en lui donnant la propriété de faire apparaitre subitement de la matière. Cette vision correspondrait à celle d’un Univers trou noir en train de bouffer des mondes externes. Malheureusement, cet aspect est contredit par la diminution de la température du fond cosmologique qui devrait augmenter avec la quantité de matière alors qu’elle est en diminution constante depuis le Big Bang.

Né d’un trou noir

Ne pas confondre un Univers étant un lui-même un trou noir et un Univers né d’un trou noir. Cette dernière hypothèse est souvent évoquée pour expliquer l’événement Big Bang. L’Univers serait une fontaine blanche, une éjection issue d’un trou noir. Le problème est que personne n’a réussi jusqu’à présent à m’expliquer comment un trou noir peut créer une fontaine blanche alors que rien ne peut lui échapper. Lui aurait-on inséré un bâton dans son trou noir et il aurait vomi ses tripes ? Dans ma tête, ceux qui ont inventé le concept de fontaine blanche effectuent une piètre tentative pour réhabiliter la nature définitive et irrécupérable d’un trou noir qui est de dévorer sans restituer… ou si peu lorsqu’il s’évapore en émettant quelques particules de-ci de-là, mais rien pour créer une fontaine de jouissance blanche pour physiciens en manque de libido d’idées.

Mon opinion

Je considère notre Univers en vase clos et à ce titre, il se comporte comme un trou noir en ne laissant rien échapper. Cependant, il devrait posséder d’autres caractéristiques communes avec ces monstres cosmiques qu’à mon avis, il ne partage pas. Ainsi, notre Univers ne serait pas un véritable trou noir au sens einsteinien du terme.

Peuples galactiques

En raison de l’exploration de notre seul système solaire, nous savons que les exoplanètes telluriques ne sont pas toutes susceptibles d’abriter la vie. Tout d’abord, les planètes doivent se retrouver dans l’anneau d’habitabilité, là où la température de l’eau à la surface peut se maintenir autour des 25 °C.

Il existe aussi une question de gravité. Une planète trop petite et trop peu dense ne pourra pas retenir son atmosphère et sans elle, l’eau s’évapore. De plus, les rayons cosmiques et stellaires bombardent sa surface, la rendant carrément stérile.

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Mais une planète trop grosse possède d’autres désavantages qui se rapportent à sa vitesse de libération ou, autrement dit, sa vitesse d’échappement. Cela correspond à la vitesse d’un véhicule spatial se libérant de l’attraction gravitationnelle de son astre. Cette vitesse dépend de la masse et du rayon de la planète.

La Terre possède une vitesse de libération d’environ 40 000 km/h. Pour une densité comparable à celle de la Terre, mais d’un rayon deux fois plus important, la vitesse de libération double également. Si l’exoplanète possède une plus forte densité, soit un rapport plus important de sa masse sur son volume, sa vitesse de libération augmentera d’autant.

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Pour atteindre la vitesse de libération, cela exige de consommer du carburant. Plus cette vitesse est importante, plus le carburant à embarquer à bord de la fusée doit être important. Le problème est qu’avec du poids supplémentaire, ça prend encore plus de carburant et la fusée pèsera encore plus lourd.

Ce cercle vicieux occasionne qu’avec une propulsion chimique, il existe une limite de vitesse de libération au-delà de laquelle, il devient impossible de lancer une fusée dans l’espace.

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Cela signifie que les peuples extraterrestres ne sont pas tous en mesure de visiter l’espace. Certains restent prisonniers de leur planète jusqu’à ce qu’ils puissent bénéficier d’une propulsion beaucoup plus efficace que les réactions chimiques.

On pourrait penser à des réactions nucléaires ou de la production d’énergie grâce à l’interaction matière-antimatière. Toutefois, le temps permettant de contrôler ces énergies plus exotiques empêcherait ces peuples d’envoyer des satellites et des sondes en orbite comme les humains le font depuis soixante ans uniquement grâce à des réactions chimiques bien ordinaires.

La planète Mars fait partie de celles ayant des dimensions trop petites pour préserver leur atmosphère. Dans l’autre extrême, les superterres actuellement connues risquent de piéger leurs habitants à leur surface tellement la vitesse de libération risque d’être trop importante.

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Le graphique montre les masses des exoplanètes connues par rapport à leur distance à leur étoile, le tout par rapport à la masse et à la distance de la Terre au Soleil. Les points bleus représentent les planètes de notre système solaire. Les points rouges, les exoplanètes connues à ce jour. Comme on peut le constater, la Terre, sa sœur Vénus et Mars semblent des exceptions dans la Galaxie, mais c’est seulement parce que détecter des planètes leur ressemblant s’avère bien plus difficile que de trouver des géantes gazeuses comme Jupiter ou Saturne. Nos moyens se raffinant et nos instruments scientifiques gagnant en précision et en acuité, bientôt les points rouges inonderont la région de ce graphique où les planètes rocheuses de notre système solaire se situent.

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Nous pouvons néanmoins nous féliciter de vivre sur une Terre suffisamment grosse pour retenir son atmosphère et ses océans sans toutefois souffrir d’embonpoint, une Terre au cœur de la zone habitable du Soleil, une Terre permettant aux fusées à propulsion chimique de lancer des satellites et des sondes partout dans son système solaire, une Terre à la mesure de notre curiosité et de nos ambitions présentes.

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Lorsque nous maitriserons d’autres types de propulsions beaucoup plus efficaces, nous aurons déjà plus d’un siècle d’expérience spatiale, d’envois de télescopes scrutateurs, de robots fouineurs, de sondes détectrices et d’humains déterminés. Nous serons prêts à entamer une nouvelle phase de notre parcours spatial, devenir un peuple galactique.

 

 

Les physiciens et le mysticisme

Les physiciens sont considérés comme des mordus de logique, d’indécrottables bouffeurs de formules, des ordinateurs sur deux pattes. Pourtant, l’humain ne se tient jamais loin et il reste susceptible de laisser parfois paraitre son côté mystique.

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Isaac Newton avait un côté ésotérique plutôt fort, une sorte de balancier pour son côté scientifique hypertrophié. Malgré les interdictions gouvernementales anglaises de l’époque, il s’intéressait de près à la transmutation des métaux et à la religion. Newton penchait résolument vers le mysticisme au point où il a même prédit la fin du monde. Selon lui, elle surviendrait en 2060, soit 1260 ans après le sacre de Charlemagne de l’an 800. Soyez certain que cette année fera tache, tout comme l’an 2012 vit une pétarade ininterrompue d’annonces catastrophiques.

On peut reprocher au père de la gravitation universelle ses penchants pour des sujets en dehors des sciences, mais l’époque était bien différente de celle d’aujourd’hui. Et il ne fut pas le seul scientifique, et de loin, à reluquer du côté du mysticisme à des époques bien plus récentes.

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Paul Dirac, lauréat du prix Nobel, l’un des pères de la physique quantique, l’inventeur de l’équation relativiste de l’électron, celui qui a prédit l’antimatière, l’auteur de la notation bra-ket, faisait également une fixation sur le nombre 137, allant même jusqu’à reprocher à Douglas Adams, l’auteur du Guide du voyageur galactique, d’avoir choisi le mauvais nombre, que 137 aurait bien plus pertinent que la fameuse réponse 42 donnée par le super calculateur à la question sur le sens de la vie. Il dit: «Dieu a créé le monde en utilisant de superbes mathématiques.» Pour lui, seules de belles formules devaient composer la Nature.

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Albert Einstein croyait fermement en Dieu et pendant un certain temps à un Univers statique et éternel sans faire reposer cette assertion sur quoi que ce soit de tangible. D’ailleurs, la formule dérivée de sa propre théorie de la relativité générale interdit un Univers statique et éternel. «Dieu ne joue pas aux dés» reste sa boutade la plus célèbre et la moins convaincante contre les principes de la physique quantique alors naissante.

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Le grand physicien surnommé le «pape», Wolfgang Pauli, considérait que la physique quantique transcende la science et elle pourrait avoir une fonction religieuse dans l’expérience humaine.

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Le physicien Fritjof Capra, l’auteur du livre «Le Tao de la physique» publié en 1970, est considéré comme le père du mysticisme quantique.

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John Hagelin, un spécialiste de la théorie supersymétrique du champ unifié, a déclaré que 4000 pratiquants de la méditation transcendantale avaient réduit la criminalité de 18 % à Washington.

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Le vietnamien Trinh Xuan Thuan spécialisé en astronomie extragalactique promeut un principe anthropique fort et son confucianisme assumé fait partie de son quotidien de physicien.

Le mysticisme ne semble pas nécessairement quitter les physiciens bien qu’ils se nourrissent abondamment de formules mathématiques toutes plus indigestes les unes que les autres. Pourtant, la base de la science est de tenter d’expliquer les phénomènes observables en usant uniquement d’hypothèses potentiellement démontrables. Le mysticisme a été à la base de beaucoup de corruptions d’hypothèses qui se sont quasiment toutes expliquées logiquement par la suite.

Comme quoi le mysticisme réside très profondément en tout être humain, parfois en nuisant à sa compréhension profonde des phénomènes naturels, parfois en l’aidant à traverser ses propres difficultés, y compris lorsqu’il tente de saisir la façon dont l’Univers fonctionne et que le courage de continuer lui vient à manquer.

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Penser l’Univers autrement — 2

Dans l’article précédent, j’entame une réflexion sur une vision radicalement nouvelle de l’Univers, soit un « Univers tramé informatif plurivalent (UTIP) ». Puisque cet article se veut la suite, je vous recommande la lecture du premier volet.

Démystification des bizarreries quantiques

Mon Univers informatif tramé et plurivalent expliquerait les sauts quantiques des électrons et leurs orbitales, la non-localité et tout un tas de concepts quantiques difficilement compréhensibles et acceptables dont ceux reliés à la mesure. L’expérience des fentes de Young n’aurait plus rien d’incompréhensible ou de mystérieux.

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Décohérence quantique

Ce qu’on nomme la décohérence quantique n’est en fait que la matérialisation de l’information causée par un impact, une mesure, une commande spécifique ou un algorithme traitant un lot d’informations contenues dans plusieurs mailles et qui considère qu’une particule ou un groupe de particules prendra forme à cet endroit de l’espace-temps.

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Intrication quantique

Ce phénomène si combattu par Einstein, mais maintes fois prouvé, connait avec ma théorie une fin heureuse pour ce cher homme, ou à tout le moins une explication qu’il aurait pu accepter.

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Lors de l’émission de deux photons intriqués, on sait qu’on émet de l’information et non pas les photons eux-mêmes. Cette information se transporte à travers la trame à vitesse causale c (vitesse de la lumière). Lorsqu’il y a détection d’une caractéristique comme le spin d’un des deux photons, l’information sur le spin du deuxième photon intriqué est déjà rendue là où on va le matérialiser. L’intrication quantique ne viole donc aucunement la loi de la causalité.

Augmentation de la masse avec l’augmentation de la vitesse

Ce phénomène relativiste imaginé et calculé par Einstein se comprend assez bien avec l’Univers UTIP. On remarque dans notre monde que la masse d’une particule augmente avec sa vitesse jusqu’à valoir l’infini ∞ si on la pousse à atteindre la vitesse limite de causalité c.

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Or ce comportement s’explique en considérant qu’une information requerra un nombre plus important de mailles pour être transmise plus rapidement afin de ne pas saturer la capacité des mailles d’espace-temps et ainsi de corrompre ou de perdre cette information. L’usage de plus de mailles par unité de temps équivaut exactement à une plus grande quantité d’information fixe, donc à une plus grande masse.

La gravitation

On peut même comprendre les effets cosmologiques comme la déformation graduelle de l’espace-temps lorsque la quantité de matière (d’informations) augmente. Si on considère que les mailles gardent toujours les mêmes dimensions, il faut donc accepter que ces déformations soient de l’espace-temps supplémentaire créé pour aider à supporter le poids grandissant des informations transportées sur la trame et non pas un étirement de ces mailles comme le montrent souvent les représentations de la gravitation de la relativité générale.

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Si la masse n’est plus qu’une information inscrite dans des paquets qui se meuvent plus ou moins rapidement sur la trame et qu’elle crée sur son passage des mailles d’espace-temps supplémentaires, il faut donc accepter que la gravitation qu’exerce une masse sur une autre représente simplement la propension de l’information à trouver le maximum de mailles d’espace-temps d’informations et à s’en rapprocher afin d’en utiliser une certaine quantité à son propre profit.

Une masse importante crée une grande quantité de mailles d’espace-temps vierges d’informations qui deviennent disponibles pour cette même masse d’information, mais également pour tout paquet d’information passant à proximité. Cela exerce sur ce paquet un attrait à se rapprocher de ces mailles supplémentaires, car chaque paquet d’information est conçu de telle façon à rechercher le chemin le plus susceptible de le transporter efficacement, donc à trouver le chemin où existent le plus de mailles.

Les trous noirs

Les trous noirs correspondent simplement à des endroits où le nombre de mailles à créer dépasse la capacité de la trame d’espace-temps. L’information transportée est alors piégée au sein d’une certaine quantité de mailles qui perdent leur capacité de générer des particules à cause de leur impossibilité de résoudre les équations à partir d’informations incomplètes au sein de chacune des mailles.

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Un trou noir, c’est un disque dur d’ordinateur au catalogue corrompu à cause d’une quantité trop grande d’informations. Les infos inscrites dans ces mailles sont irrémédiablement piégées.

L’expansion de l’Univers

On peut expliquer l’expansion de l’Univers par son besoin de transporter de plus en plus d’informations. Ce gonflement ne se produit pas sur les rebords de l’Univers, mais partout dans l’espace, créant des mailles supplémentaires capables de relayer toujours plus d’informations.

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Cette création se produit à partir de ce qu’on nomme aujourd’hui l’énergie sombre ou noire, une énergie potentielle capable de générer des mailles d’espace-temps à un rythme défini par la quantité d’information à transmettre afin d’éviter la saturation des mailles, le piégeage des infos et ainsi la production de trous noirs intempestifs.

Conclusion

Voilà en résumé comment un monde basé sur un transport d’informations sur des particules plutôt que sur le transport des particules elles-mêmes permettrait de comprendre et de lier la physique quantique et la physique cosmologique en une seule vision cohérente de notre Univers.

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Il reste tellement à écrire sur ce type d’Univers et de choses à expliquer, mais je suis sincèrement convaincu que cette vision permet de réconcilier une fois pour toutes les deux pans apparemment incompatibles de notre physique moderne.

Je poursuivrai mes réflexions sur mon «Univers tramé informatif plurivalent» (UTIP) dans d’autres articles qui seront répartis parmi beaucoup d’autres sujets de préoccupations. Restez à l’affût en vous abonnant.

Penser l’Univers autrement — 1

Je consacre deux articles se voulant un essai sur ce que je nomme un «Univers tramé informatif plurivalent (UTIP)». Ne paniquez pas, ce terme s’explique assez facilement en commençant par le début et en gravissant une marche à la fois. Un lien peut être fait entre cet article et l’Univers simulé que je décrit dans un article à lire ici

L’intemporalité du photon abordé dans un précédent article semble nous ouvrir une porte vers une vision radicalement différente de notre Univers. Je vous recommande de le lire si ce n’est déjà fait. Dans le présent article, j’utilise préférentiellement le photon comme exemple, mais le concept s’applique à n’importe quelle particule élémentaire massive ou non.

Création d’un photon

L’intemporalité photonique expliquerait sa non-localité, mais aussi la non-localité de toutes les particules massives ou non. Si un grain de lumière peut se retrouver n’importe où en un temps (personnel) nul, se pourrait-il qu’il soit déjà (potentiellement) partout?

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Alors, plutôt que de considérer le photon comme une particule ou une onde qui voyage dans l’espace-temps, regardons l’Univers comme un champ de potentiel énergétique emplissant déjà tout l’espace possible. En d’autres termes, l’espace possède déjà la capacité de créer un photon n’importe où, il suffit de lui dire où et quand le faire. L’espace contient la recette, les ingrédients et les ustensiles pour créer des photons, peu importent l’endroit et le temps (espace-temps). Il en va de même avec toutes les particules contenues dans le bestiaire de la physique.

Le processus fondamental

Une fois émis par une quelconque étoile sise aux confins du cosmos, le photon, ou en fait des informations le concernant se mettent à voyager dans la trame d’espace-temps. En soi, le photon ne voyage absolument pas et n’a pas à le faire. Ce sont ses papiers d’identité qui le font à sa place.

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Il est impossible pour nous de le détecter tant que ses papiers d’identité ne nous parviennent pas via la trame de l’espace-temps et ceux-ci prennent un certain temps pour nous parvenir. Cette vitesse de transmission des informations concernant le photon émis par l’étoile peut se nommer la vitesse de la lumière, la vitesse limite, la vitesse de causalité ou la vitesse de transmission des informations le long de la trame informative, choisissez le terme qui vous convient le mieux, tous s’équivalent.

L’information

Je reviens donc à mon article sur l’information, que tout est information. Ici, je pousse le concept encore plus loin en considérant que les voyageurs dans l’espace ne sont pas les particules elles-mêmes, mais seulement l’information sur ces particules qui se meuvent à différentes vitesses selon le «poids» des informations à transmettre, correspondant en fait à leur masse.

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Avec nos ordinateurs, on comprend très bien le concept de «poids» de nos documents et la vitesse avec laquelle nous pouvons les relayer d’un stockage à un autre. La masse des particules pourrait se comparer à un document informatique plus ou moins lourd, donc plus ou moins rapide à transférer.

Dualité onde – particule

Cette notion perd un peu de réalité sans toutefois s’inscrire en faux. En considérant que tout n’est qu’informations, cette dualité n’est que la représentation d’un lot d’informations avant et après leur matérialisation.

La masse

Si l’Univers n’est qu’informations, ce que nous nommons la masse des particules est ni plus ni moins que le bagage informatif maximal transportable par cette masse d’informations regroupées dans un seul et même «paquet». À chaque paquet de différentes valeurs correspond ce que nous nommons une particule de différente masse. La masse nulle du photon explique sa vitesse supérieure et maximale. Car au-delà de l’information contenue dans de la masse, il existe également d’autres informations de base portées par un photon, ne serait-ce que sa quantité de mouvement, son spin et son identité. Ainsi, transmettre quelques informations sur une trame conçue à cet effet, une trame d’espace-temps comme celle décrite dans la théorie de la gravitation quantique à boucles, exige une consommation de ressources temporelles, raison de la vitesse maximale, mais non infinie de la lumière malgré sa masse nulle.

Des mailles d’espace tridimensionnelles

La trame de l’espace est composée de mailles volumiques valant chacune un «volume de Planck». Ce volume indivisible et minimaliste serait capable de transmettre l’information d’un photon à ses mailles adjacentes à une vitesse phénoménale, je vous le donne en mille, le temps de Planck.

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Les mailles tridimensionnelles de l’espace sont si incroyablement fines qu’il nous est bien difficile d’en imaginer la quantité comprise dans un simple dé à jouer. 1098 mailles par cm3. C’est bien plus que le nombre total d’atomes dans tout l’Univers estimé à 1080.

Temps, vitesse de transmission et retard

Quant au temps de Planck, c’est le plus petit atome de temps. Il équivaut à 5 x 10-44 seconde. En fait, ce temps est déduit de la vitesse de la lumière lors du passage de l’information d’un photon d’une maille spatiotemporelle à l’autre.

L’information d’un photon qui se transporte d’une maille à l’autre s’effectue à la vitesse limite, elle n’accumule donc aucun retard de transmission. C’est pourquoi un photon semble intemporel. Son temps propre équivaut au retard accumulé de maille en maille. Puisqu’il n’y a aucun retard, il ne possède aucun temps propre, il est donc intemporel.

L’information d’une particule possédant une masse accumule des retards de transmission de maille en maille, l’empêchant d’atteindre la vitesse maximale.

Création des particules

Voilà le cœur du sujet et de mon idée d’une trame spatiotemporelle plurivalente. Chaque maille de l’espace-temps possède la capacité de faire apparaitre n’importe laquelle des particules à partir de l’énergie intrinsèque de chacune des mailles qui s’avère être l’énergie du vide. Il lui suffit de recevoir l’information sur sa nature et ses caractéristiques transmises sur la trame ainsi que la commande de la rendre réelle, de la créer. Cette commande provient de ce qu’on nomme la détection, la mesure, l’interaction entre elle et une autre particule déjà passée de l’état virtuel à l’état matériel.

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J’utilise le terme d’Univers plurivalent pour désigner sa capacité intrinsèque à créer n’importe quelle particule élémentaire à n’importe quel endroit de sa trame.

De cette façon, les particules ne se déplacent jamais dans l’espace-temps, même si on croit voir qu’elles le font. Ce sont ses caractéristiques qui sont transmises de maille en maille et celles-ci obtiennent ou non la commande de la générer. Sans cette commande, la particule reste à l’état virtuel d’information non traitée. Alors on la considère comme virtuelle ou délocalisée. En la détectant, la trame d’espace-temps résout les équations en utilisant les paramètres contenus dans le paquet d’information transmis et génère la particule correspondante.

Le prochain article continuera de relier ma théorie UTIP aux phénomènes physiques connus, tant ceux liés à la physique quantique que ceux traitant de relativité générale.