infini – Mathis A. LeCorbot

Vivons-nous dans un trou noir ?

Publié 2018-11-282023-05-01 Par Mathis LeCorbot dans Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot

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.

Déboulonner la création spontanée d’univers parallèles

Publié 2018-07-122018-07-12 Par Mathis LeCorbot dans Émission ou série télévisée, LeCorbot, Physique, Science, Science-fiction

D’entrée de jeu, je vous avise que je ne remets pas en question dans cet article la possibilité d’existence d’univers parallèles, mais seulement de la façon dont parfois on envisage leur création.

Le concept d’univers parallèles à celui que l’on connait, le nôtre, est devenu sérieux dans la tête des physiciens avec les travaux du mathématicien Hugh Everett.

Il existe des tas de façons d’imaginer des univers parallèles, mais la plus populaire reste celle montrée à l’écran dans la série « Fringe ». On parle d’un ou plusieurs univers presque en tout point semblables au nôtre à quelques exceptions près.

Par exemple, on imagine un autre univers semblable au nôtre, mais dans lequel les nazis auraient gagné la Seconde Guerre mondiale, ou encore un monde où John F. Kennedy n’aurait pas été assassiné. Ensuite, on extrapole une suite plausible.

Le problème se situe dans l’évolution de ces univers dans leur passé. Comment ces univers auraient-ils pu rester identiques au nôtre jusqu’à un point de divergence quelconque ? Pourquoi ce point de divergence ne s’est-il pas produit bien avant ?

Si on admet le principe de divergence, pourquoi se limiter à un seul point de séparation ? Pourquoi pas mille, un million, un milliard, une infinité ? Le concept d’un ou de plusieurs univers parallèles maintenus identiques au nôtre durant des milliards d’années et qui divergeraient tout à coup n’a donc aucun sens. C’est comme imaginer deux bonbonnes de gaz identiques où tous les atomes à l’intérieur se comporteraient de façon parfaitement identique à leur homologue durant des temps immémoriaux et que tout à coup l’un d’entre eux ne suivrait pas le tracé de son équivalent dans la seconde bonbonne.

On comprend facilement que les atomes formant des gaz possèdent des comportements aléatoires et chaotiques. Même si les deux bonbonnes et leur contenu partaient d’un moment où ils étaient parfaitement identiques, à la toute première fraction de seconde de leur évolution, plus aucune paire d’atomes homologues ne se retrouverait au même endroit à l’intérieur de leur bonbonne respective.

Imaginez maintenant tous les atomes de notre univers qui seraient capables d’une telle prouesse avec ceux d’un univers parallèle, et ce depuis le début de leur histoire commune, donc 13,8 milliards d’années. Si les univers parallèles existent, ils ne peuvent pas ressembler au nôtre à cause des divergences infinies qui se seraient produites dans le passé.

La physique quantique nous a montré que l’univers n’est pas déterministe. Ainsi, ce genre de tracé parallèle continu entre deux univers est impossible.

La riposte des scientifiques fut d’imaginer qu’un tout nouvel univers se crée spontanément au moment d’un choix. Si je tourne à gauche ou si je tourne à droite, ces deux possibilités créent la divergence qui engendre deux univers identiques en tout point, sauf que dans un cas, l’évolution se poursuivra avec mon premier choix et dans le deuxième univers ma vie prendra le second tournant.

Mais d’où proviendrait l’énergie nécessaire à créer ces tout nouveaux univers remplis soudainement de toute cette masse nouvelle (E = mc²) et déjà parfaitement ordonnés exactement comme le premier ? Et qui, ou quoi, peut faire un choix qui engendre un nouvel univers ? Seulement l’humain ? Un primate a-t-il ce privilège ? Et une souris ? Une bactérie ? Un brin d’ADN ? Une molécule ? Un atome ?

Et lorsqu’un choix contient mille possibilités différentes, ça créerait mille univers ? Et si le choix contient des milliards de possibilités, comme le choix des trajectoires possibles ? Lorsque je tiens le volant de ma voiture, je choisis consciemment ou inconsciemment de le tourner légèrement, mais combien légèrement ? Un peu, un peu plus, un peu moins, ma main peut prendre des positions infinies correspondant chacune à un choix différent qui créerait autant d’univers qu’il y a de positions possibles de ma main sur ce volant. Et là, je ne parle que d’une seule correction de trajectoire. Et quel est le temps de latence entre deux choix permettant ou non de créer un nouvel univers parallèle ? Un siècle, un an, une journée, une seconde, une microseconde, une femtoseconde ?

Penser que des univers parallèles se créent à partir d’un choix n’a aucun sens puisque c’est le concept même du choix et de ses différentes possibilités qui y sont rattachées qui n’a aucun sens.

On a mis au défi certains promoteurs de cette théorie. S’ils y croyaient vraiment, ça ne devrait pas les déranger de se suicider puisqu’ils existent dans une multitude d’autres univers. Étrangement, aucun n’a semblé vouloir y croire jusqu’à ce point.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (2)

Publié 2018-06-122018-06-11 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Physique des particules, Quantique

Cet article fait suite à celui d’hier.

En résumé, un trou noir, c’est un point de l’espace infiniment petit et dans lequel la matière entassée dedans est devenue infiniment dense. Alors pour voir un point infiniment petit… noir… et très éloigné, on peut se demander si les astronomes ne sont pas tombés sur la tête !

Je vais donc introduire un autre concept qu’il faut connaitre provenant de cet hirsute personnage, mais un peu plus génial que moi, Albert Einstein. Il y a 103 ans, sa théorie de la relativité générale nous apprenait que l’espace-temps se déforme lorsqu’il y a de la matière. Et plus cette matière est dense, plus l’espace se déforme.

L’image classique est celle du trampoline avec une boule de quilles au centre. Remplacez la boule de quilles par une boule d’or, puis par une boule d’uranium, plus la matière est massive, plus le trampoline s’enfonce autour de l’objet. Placez-y maintenant un trou noir, le trampoline se déforme tellement que sa trame devient un puits sans fond. Ainsi, autour d’un trou noir, la trame d’espace-temps se creuse à l’infini.

Ce puits attire donc les objets environnants, mais également tout ce qui s’en approche trop, lumière incluse. Ce n’est pas le trou noir qui attire la lumière, c’est l’espace qui a pris la forme d’un entonnoir. La lumière ne fait que suivre la géométrie de cet espace qui plonge sans fin. On dit qu’elle suit la géodésique de l’espace-temps.

Si la lumière passe trop près, sa géodésique va l’amener inexorablement dans le puits. Si la lumière passe plus loin, l’espace-temps n’est pas suffisant déformé pour que la géodésique l’amène dans le puits. On comprend donc qu’il y a une limite entre le « juste un peu trop près, je tombe » et le « juste assez loin, je m’en sors ».

Sous cette limite, la lumière est piégée par le puits spatiotemporel. Au-delà, elle parvient à poursuivre sa trajectoire. Puisque le puits gravitationnel est tridimensionnel (sa déformation se crée dans les 3 dimensions d’espace), la limite est également tridimensionnelle. Elle prend donc l’apparence d’une sphère. Et puisque toute lumière passant sous cette limite est irrémédiablement piégée dans le puits, cette sphère ne peut émettre aucune lumière. Elle est donc parfaitement noire. On a l’impression que le trou noir a une bonne dimension puisqu’on voit une grosse sphère noire. Cependant, le trou noir reste un point infinitésimalement petit. La sphère noire autour du trou noir est simplement un effet créé par le trou noir, ce n’est pas le trou noir. Cet effet visuel ne contient rien, ni matière, ni lumière, sauf en son point central infiniment petit. Cependant, on a l’impression de voir le trou noir.

La surface de cette sphère parfaitement noire se nomme l’horizon des événements du trou noir. Plus le trou noir sera massif, plus cet horizon gonflera, puisque l’espace déformé s’agrandit de plus en plus. On a l’impression de voir le trou noir grossir. C’est toujours l’horizon des événements qui grossit, pas le trou noir qui reste toujours, peu importe la masse engloutie, un point infiniment petit.

Donc, mon titre est un peu racoleur puisqu’on ne peut voir que l’horizon des événements d’un trou noir, pas le trou noir comme tel.

Toutefois, les astronomes eux-mêmes parlent de voir un trou noir. Vous pourrez donc corriger leur abus de langage la prochaine fois que vous croiserez un astronome au supermarché. « Tut, tut, tut ! horizon des événements mon ti-noir ! Tu ne me passeras pas un horizon pour un trou ! »

Bon, maintenant on sait qu’on peut admirer l’effet d’un trou noir sur l’espace qui l’entoure, ça ressemble à une sphère toute noire, ça s’appelle un horizon des événements, ça peut donc s’observer.

Demain, on verra comment s’y prendre pour voir des horizons des événements qui sont passablement petits. Et les trous noirs supermassifs alors ? On aurait probablement plus de chance avec ceux-là.

Verra-t-on un trou noir en 2018 ? (1)

Publié 2018-06-112018-06-12 Par Mathis LeCorbot dans Astronomie, Astrophysique, Cosmologie, LeCorbot, Physique, Physique des particules, Quantique

Est-ce que nous pourrons voir un trou noir très bientôt ?

Évidemment, la question aurait de quoi faire rire. Puisque le fond du cosmos est noir, regarder un trou noir sur un fond noir, c’est comme observer un corbeau dans un placard. Pourtant, il est possible de voir ce à quoi un trou noir ressemble en regardant ses effets sur son environnement.

Afin de répondre à la question initiale, j’aurai besoin d’expliquer succinctement différents concepts que je distribuerai dans des articles distincts.

Le premier article sera donc consacré à rappeler comment se forme un trou noir afin de comprendre sa nature.

Une étoile est un délicat équilibre entre deux forces antagonistes. Tout d’abord, une étoile, c’est une bombe nucléaire. La pression engendrée par la fusion nucléaire tend donc à disperser les constituants de l’étoile comme le fait n’importe quelle bombe nucléaire. Toutefois, puisqu’une étoile est aussi un agrégat important de matière, la gravitation retient la matière éjectable en la concentrant au centre de l’astre, ce qui maintient l’étoile en une sphère plutôt stable.

Une étoile est donc une sorte de balance à ressort qui retient le poids déposé sur son plateau en le repoussant jusqu’à un équilibre entre les deux.

Formation d’une étoile à neutrons

Cependant, le carburant nucléaire venant en fin de compte à manquer — et cela arrive d’autant plus rapidement que l’étoile est obèse — la pression des explosions nucléaires ne suffit plus à contrebalancer la force gravitationnelle qui comprime l’étoile. De ce combat singulier perdu d’avance, l’étoile finira par imploser sous son propre poids. Si elle possède suffisamment de matière, l’implosion réussira à vaincre les autres forces répulsives possibles dans la matière. Les électrons deviendront incapables de se repousser mutuellement (principe d’exclusion de Pauli) et finiront par s’écraser sur les noyaux des atomes. Ce faisant, les électrons fusionneront avec les protons du noyau pour former des neutrons. On obtient ainsi une étoile d’une densité extrême dont son cœur est entièrement composé de neutrons. Tous ces neutrons sont comprimés dans une sphère de 20 à 40 km de diamètre pour l’équivalent en poids d’une étoile de 1,4 à 3,2 fois la masse de notre Soleil. C’est dire comment la densité de la matière est importante ! Mais une étoile à neutrons n’est pas encore un trou noir.

Trop de matière pour résister

Si l’étoile à neutrons possède une masse supérieure à 3,2 fois celle de notre Soleil, ces particules neutres formant une espèce de noyau atomique géant seront elles aussi incapables de résister à la force gravitationnelle. Les quarks composant les neutrons atteindront leur limite de résistance et flancheront à leur tour.

Formation d’un trou noir stellaire

À cette étape, il n’existe plus aucun autre mécanisme pouvant résister à la force gravitationnelle. La matière atteint alors sa limite d’existence et s’écrase en se concentrant un point infiniment petit. Le résultat est une singularité des équations de la relativité générale d’Einstein. Un point infiniment petit concentrant une masse de densité infiniment grande. Un trou noir est né.

Ouais, la physique n’aime pas trop les infinis et ces deux infinis du trou noir signifient qu’on a un « trou » dans notre théorie. Un trou noir de connaissances liées aux trous noirs qu’on ne parvient pas à éclaircir. Ironique, n’est-ce pas ? Cette formation des trous noirs se rapporte aux trous noirs d’origine stellaire, c’est-à-dire qu’une étoile est à l’origine du trou noir. Il atteint des masses maximales aux alentours de 14 fois celle de notre Soleil.

Trou noir galactique (supermassif)

Il existe aussi des trous noirs galactiques. Ce sont des trous noirs tapis au cœur de la plupart des galaxies. Leur origine est controversée, mais il est certain qu’ils ont cru en avalant de la matière environnante et par coalescence avec d’autres trous noirs. Le record est détenu par le trou noir supermassif de la galaxie NGC 4889 qui aurait un petit 21 milliards de fois la masse de notre soleil !

La Voie lactée, notre Galaxie, cache également un trou noir supermassif en son sein. Il deviendra important pour la suite de cet article. Toutefois, sa dimension reste modeste. Il a la taille plutôt fine à comparer à bien d’autres trous noirs en ne pesant que 4 millions de fois la masse de notre Soleil !

Dans le prochain article, j’expliquerai simplement ce qu’on appelle l’horizon des événements d’un trou noir. Cette notion est essentielle pour comprendre comment on peut observer un trou noir.

Je vous donne rendez-vous demain pour la suite de ce passionnant feuilleton et vous encourage entretemps à poser vos questions sous forme de commentaire.

À bientôt.

L’infini et Dieu

Publié 2018-05-20 Par Mathis LeCorbot dans LeCorbot, Philosophie, Religion

*Avis important *

Cet article ne cherche aucunement à apporter une réponse à la question si Dieu existe ou pas. Chacun a droit à son opinion sur le sujet. Les convictions de chacun ne se discutent pas.

René Descartes, à l’instar de plusieurs autres philosophes, dit apporter la preuve de l’existence de Dieu dans l’infini.

Aujourd’hui, l’infiniment grand comme l’infiniment petit sont bousculés. Les choses qu’on croyait autrefois infinies ne le sont pas. On connait l’âge de notre Univers et ses dimensions finies. On connait aussi la plus petite parcelle de temps et de distance qui ne sont pas infiniment petits.

Ce sont des connaissances humaines, pas nécessairement la réalité, me direz-vous, et c’est vrai. En science, lorsqu’un infini se profile, c’est la preuve que notre théorie a atteint ses limites et qu’il faut la remplacer par une autre plus fine, plus précise. Lorsqu’on résout des équations et que la réponse est l’infini (∞), on doit se dire : « je ne possède pas la meilleure théorie ». Parfois ça prend du temps avant d’avoir en main une théorie plus précise, mais jusqu’à présent, lorsqu’on est parvenu à éliminer les réponses donnant des infinis, la nouvelle théorie s’est toujours révélée meilleure que la précédente.

Ainsi, en renversant l’affirmation de Descartes, si l’infini n’existe pas, Dieu n’existerait pas.

Il est toujours dangereux de baser des raisonnements sur des absolus, puisque ceux-ci sont rarissimes, voire probablement inexistants. On ne peut pas prouver ou infirmer l’existence de Dieu à partir de raisonnements basés sur des absolus comme l’infini.

Le meilleur exemple de raisonnement basé sur un absolu qui a d’étranges effets est le paradoxe du Dieu omnipotent.

Si Dieu est omnipotent, il pourrait créer une masse si importante que même lui ne pourrait la soulever. Mais s’il ne peut pas la soulever, il n’est pas omnipotent. Donc un Dieu omnipotent n’existe pas.

Pour résoudre ce paradoxe, les théologiens apportent la réflexion suivante : « Dieu le peut, mais ne le veut pas, il ne crée pas une masse qu’il ne pourrait pas soulever. »

Ouf ! Dieu serait capable de créer une masse si grande qu’il ne pourrait pas la soulever, mais il choisit de ne pas le faire. Ce raisonnement ne résout pas du tout le paradoxe du Dieu omnipotent. Ça prouve, en revanche, que les théologiens pensent être en mesure de capturer les intentions de Dieu.

L’autre réfutation de ce paradoxe par les théologiens qui tiennent mordicus à l’existence du Dieu omnipotent, bien évidemment, est qu’une masse capable de faire plier l’échine à Dieu ne peut pas exister, comme un cercle carré. Mais un cercle carré n’existe pas et n’existera jamais, peu importe les dimensions de l’un et de l’autre. Ces deux objets sont et seront toujours contradictoires. Tandis que pour une masse, Dieu en a créé des petites, des grosses, mais pas de dimensions qu’il est incapable de soulever. L’objection des théologiens ne tient pas la route là non plus en postulant l’impossibilité d’une telle masse. Ils postulent l’inexistence d’un objet pour prouver l’inexistence du même objet.

Une fois encore, je le répète. Je ne cherche absolument pas à prouver quoi que ce soit par rapport à Dieu. J’apporte des éléments sur les aberrations de pensée des humains.

Ça me fait penser à Einstein lorsqu’il affirmait « Dieu ne joue pas aux dés. » Niels Bohr lui rétorqua : « Cessez de dire à Dieu ce qu’il est censé faire. »

En résumé, les infinis ne prouvent ni n’infirment l’existence d’un Dieu. Descartes avait tort lorsqu’il pensait y parvenir en choisissant cet angle. Si Dieu existe, il n’a peut-être rien créé d’infini, sauf notre bêtise, mais même là j’oserais croire qu’elle possède une limite.

Personnellement, je pense qu’il est vain de chercher sur terre la preuve de l’existence ou de l’inexistence de Dieu. Nous parlons de foi et celle-ci est personnelle à chacun de nous. Croire en un Dieu ne fait pas de nous une meilleure personne. Il existe bien trop de contre-exemples à cette assertion.

Partager :

Partager :

Partager :

Partager :

Partager :